1分子生物学

分子生物学西南林学院资源学院刘小烛介绍教科书及作者为什么选定此书?对现有的分子生物学书本进行了研究，此书编辑脉络清晰，对本质一针见血。介绍本书基本结构和作者并鼓励大家争做“栋梁”《现代分子生物学》（第二版）朱玉贤李毅编著高等教育出版社介绍参考书《分子生物学实验指导书》刘小烛主编（第二版）《分子生物学》刘进元等译校科学出版社前言分子生物学的核心1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋模型，人们对基因理解由抽象化、概念化转为有准确的物质内容。这是分子生物学的核心。分子生物学的分化20世纪90年代，“TheInternationalUnionofBiochemistry”更名为“TheInternationalUnionofBiochemistryandMolecularBiology”；“中国生物化学学会”更名为“中国生物化学与分子生物学学会”；各省的也跟着更名。分子生物学分化于生物化学。80年代的分子生物学分子生物学是在分子水平上研究生物的结构、组织和功能的科学。主要涉及的内容有蛋白的结构、酶、抗体、生物膜、核酸等等。对于生化来说可以认为没有新的内容，仅为生化的一部分。分子生物学实际是核酸生物学分子生物学所关心的主要是核酸在细胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因的表达与调控规律，这门学科应该被称为核酸生物学。重大事件２００３年４月１４日，国际人类基因组测序组宣布：人类基因组序列图--“完成图”提前绘制成功。人类基因组计划成果可以揭示人类生命活动的奥秘。基因遗传性疾病、严重危害人类健康的易感性疾病的致病机理有望得到彻底阐明。学习目的和意义分子生物学从分子水平深入探索生命与自然的奥秘，全面改造和改良我们的生存环境与生存质量。有了强大的分子生物学基础研究，我们才可能在生物工程这个21世纪的龙头产业中占有一席之地，才可能与世界列强平等对话。一、绪论1．引言2．分子生物学简史3．分子生物学的研究内容4．分子生物学展望1．引言现代生物学的目标：1、细胞的功能揭示生命的本质。2、从上世纪40年代起，生命科学家揭开生物遗传之谜。细胞中的DNA、RNA、蛋白质、遗传密码及基因表达调控相继被阐明，进入分子水平的生物学研究，影响传统生物科学的各个领域。1·1创世说与进化论创世说：上帝创造了世界万物，并且永恒不变。进化论：物竞天择，适者生存。对于每一个生物种群来说，个体出生多于可能生存下来的允许条件，个体需要为生存而斗争。个体偶然获得了于自身有利的变异，会在斗争中占同类的上风，从而生存下来。生存下来的个体倾向于扩增其经过修饰的新性状，以保持生存优势，新的物种就保持了下来。牢固建立起唯物主义的物种起源论观点！1·2细胞学说17世纪末叶，荷兰显微镜专家观察到精子，发现了酵母菌，描述了红细胞。“细胞”这个概念被提出来。细胞为科学名词在19世纪。动、植物基本单元是细胞—细胞学说核心。每一个动、植物个体是千千万万个细胞的总和，而每个细胞都包含了所有的生命信息。细胞学说对生物科学最重要的贡献:组织、器官和个体的生命现象是细胞活动的总和。1．3经典的生物化学和遗传学进化论和细胞学说相结合，产生了现代生物学；遗传学和生物化学是这一学科的两大支柱。Morgan的连锁遗传规律：代表某一特定性状的基因在某一特定的染色体内。种质必须由某些独立的要素组成，这些要素称为遗传因子，简称为基因。开始有了基因在内的初步认识。1·4DNA的发现1953年Watson和Crick提出了DNA双螺旋模型，从此人们对基因就有了准确的物质内容的认识。在这之前认为是蛋白质担当遗传的任务。肺炎链球菌S毒、R无毒以上研究是树立DNA是遗传信息载体观点的基础。证明噬菌体侵染细菌的过程2、分子生物学简史孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识Morgan的基因学说将“性状”与“基因”相偶联，成为现代遗传学的奠基石Watson和Crick的脱氧核糖核酸的双螺旋模型Sumner在1936年证实酶是蛋白质Sanger1953年首次阐明胰岛素一级结构部分诺贝尔生理医学奖和化学奖：1910年，Kossel获得生理医学奖，他首先分离出腺嘌岭、胸腺嘧啶和组氨酸。1959年，Uchoa多核苷酸磷酸化酶的发现，成功地合成了核糖核酸，研究并重建了将基因内的遗传信息通过RNA中间体翻译成蛋白质的过程。1962年，Watson和Crick因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共享生理医学奖，后者通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了Watson和Crick的DNA模型。1965年，Jacob和Monod提出并证实了操纵子理论获生理医学奖。他们还首次提出mRNA1968年，Nirenberg破译DNA遗传密码，获生理医学奖。Holley阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，证实所有tRNA具有结构上的相似性。1975年，DulbeccoTemin和Baltimore发现在RNA肿瘤病毒中存在以RNA为模板，逆转录生成DNA的逆转录酶共享诺贝尔生理医学奖。1980年，Sanger和Gilbert设计出一种测定DNA分子内核甘酸序列的方法获化学奖。1989年，Altman和Cech发现某些RNA具有酶的功能(称为核酶)而共享化学奖1993年，Mullis发明PCR仪与第一个设计基因定点突变的Smith共享化学奖3、分子生物学的研究内容分子生物学的3条基本原理:①构成生物体各类有机大分子的单体在不同生物中都是相同的；②生物体内一切有机大分子的建成都遵循共同的规则；③某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分子决定了它的属性。分子生物学研究以下四个方面：DNA重组技术；基因表达调控；生物大分子的结构功能；基因组、功能基因组与生物信息学。3，lDNA重组技术DNA重组技术是20世纪70年代初兴起的技术，目的是将DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。DNA重组技术的应用前景广阔。它可被用于大量生产某些多肽；用于定向改造某些生物的基因组结构，使它们所具备的特殊经济价值或功能得以成百上千倍地提高；是研究分子生物学的重要手段。3·2基因表达调控研究蛋白质控制细胞的代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息却由核酸编码，基因表达实质上是遗传信息的转录翻译。原核生物—转录翻译在同一时间空间发生，基因表达调控主要发生在转录水平。真核生物有细胞核，转录和翻译过程在时间和空间被隔开，基因表达的调控可以发生在各种不同的水平。3·3生物大分子的结构功能研究一一结构分子生物学生物大分子拥有特定的空间结构；在它发挥生物学功能的过程中结构构象发生变化。结构分子生物学是研究生物大分子特定的空间结构及结构运动变化与其生物学功能关系的科学。它包括：结构的测定；结构运动变化规律的探索及；结构与功能相互关系。常见研究的手段是x射线衍射晶体学和用二维或多维核磁共振研究液相结构。3·4基因组、功能基因组与生物信息学研究基因组计划－－测定基因组序列。功能基因组：为阐明基因的功能、预测基因所编码蛋白的功能与活性、利用这些基因的产物，而提出了“蛋白组计划”，旨在快速、高效、大规模鉴定基因的产物和功能。生物信息学：依靠计算机快速高效运算并进行统计分类和结构功能预测。4分子生物学展望从20世纪50年代初Watson和Crick提出DNA双螺旋模型至今，生物学领域发生了巨变。核苷酸序列测定技术的进步，使人类基因组30亿个碱基对全部被测定！X射线衍射及其他高分子研究技术建立生物大分子三维构象库的梦想成真;DNA重组技术的应用，使得基因克隆分析日益成为“常规武器”。到2000年，全球范围内己有200多种植物被转化成功。生物学在各个学科之间广泛渗透，相互促进，不断深入和发展。科学家从宏观和微观、分子水平、细胞水平、个体和群体深入探索各种生物学现象，逐步揭开生命的奥秘；并为数学、物理、化学、信息科学、材料与工程科学提出了新概念、新问题和新思路，促使这些学科得到提高。生命活动的本质是高度一致的，如核酸与蛋白质一级结构的对应关系，在整个生命世界都是一致的。分子生物学、细胞生物学和神经生物学是当代生物学研究的三大主题，分子生物学的全面渗透推动了细胞生物学和神经生物学的发展。遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。越来越多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实，分子遗传学已成为人类了解、阐明和改造自然界的重要武器。分类和进化研究由于分子生物学的渗透而获得了新生。反映不同生命活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进化的研究。科学家已经可能从已灭绝的化石里提取微量的DNA分子进行研究，以此确证这些生物在进化树上的地位。分子生物学对发育生物学产生了巨大的影响。个体生长发育所需的全部信息都是储存在DNA序列中的，受精卵中的遗传信息按照一定的顺序表达，高度有序的生物世界才会存在。分子生物学揭示了生命本质的一致性，本世纪的生物学将是统一生物学(generalbiology)，生物学所有学科将在分子水平上统一。物理、化学家进入生物学领域，有力地推动了生命科学，也极大地影响了这两个学科的发展。分子生物学进展最迅速、最具活力和生气、是新世纪的带头学科。要学好分子生物学必须善于跟踪和研究最新的科技文献，因为这些新发现、新进展往往对于解决学习中碰到的疑难问题有着举一反三、画龙点睛的作用。实验操作是掌握分子生物学精髓的主要途径。