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WelcometoMolecularBiology!刘婧二十一世纪是现代生物科学的世纪•统计美国“科学引文索引（ScienceCitationIndex,SCI）”收录的6080余种学术刊物，发现有4000种左右为生物科学相关杂志！（2006）•统计全世界引用指数（Impactfactor）在10以上的超一流学术刊物，也发现80%左右是生物科学相关刊物。表1.引用指数在10以上的自然科学刊物分科比较学科杂志总数平均引用指数30杂志数总论317．80化学211．80物理522．02数学118．20生物3819．18RankAbbreviatedJournalTitle(linkedtojournalinformation)TotalCitesImpactFactor1CA-CANCERJCLIN980194.2622ACTACRYSTALLOGRA1394454.3333NEWENGLJMED22767453.4844REVMODPHYS2986851.6955ANNUREVIMMUNOL1610049.2716NATREVMOLCELLBIO2683738.6507NATREVCANCER2672737.1788NATGENET7630136.3779NATURE51114536.10110NATREVIMMUNOL2108035.1962011年SCI期刊影响因子11LANCET0140-673615573433.63312CHEMREV0009-26658838033.03313NATREVGENET1471-00561851932.74514CELL0092-867416758732.40115SCIENCE0036-807546970431.36416NATBIOTECHNOL1087-01563452031.08517NATNANOTECHNOL1748-33871142030.30618JAMA-JAMMEDASSOC0098-748411749530.01119NATMATER1476-11223199929.89720ANNUREVBIOCHEM0066-41541862129.742本课程的要求弄懂原理吃透书本发挥想象注重实践当你进入实验室时，要像脱去外衣那样放下你的想象力，因为实验操作中不能有一丁点儿的想象，否则，你对事物的观察就会受影响；当你翻看书本的时候，你又必须尽可能展开想象的“翅膀”，否则，你就不可能走在别人的前面。考核考核方式：考试。平时成绩（考查迟到、早退，课堂提问、讨论，遵守课堂纪律等方面）占10%，实验成绩占30%，期末考试成绩占60%。朱玉贤《现代分子生物学》，高等教育出版社孙乃恩《分子遗传学》，南京大学出版社。阎隆飞《分子生物学》，中国农业大学出版社，李振刚《分子遗传学》，科学出版社沈羽非《真核基因表达调控》，北京高等教育出版社Lewin,B,GenesⅨ,OxfordUniversityPressTurnerP.C.etal.MolecularBiology.科学出版社WeaverR.MolecularBiology.科学出版社2005年2月出版,1982004年2月出版,260课程讲授的内容介绍：1、绪论2、染色体与DNA3、生物信息的传递（上）——从DNA到RNA4、生物信息的传递（下）——从mRNA到蛋白质5、分子生物学研究方法(上)——DNA、RNA及蛋白操作技术6、分子生物学研究方法（下）——基因功能研究技术7、基因的表达与调控（上）——原核8、基因的表达与调控（下）——真核9、疾病与人类健康（癌症、病毒和基因治疗）10、基因与发育11、基因组与比较基因组学第一章绪论1.1引言1.2分子生物学简史1.3分子生物学研究内容1.4分子生物学展望1.1引言1.1.1创世说与进化论达尔文、1859年《物种起源》，确立了进化论的概念1831—1836年，以博物学家的身份，乘“贝格尔”号参加了英国派遣的环球航行达尔文从小就喜欢观察各种小动物的习惯。1.1.2细胞学说（1847）17世纪荷兰Leeuwenhoek制作了第一架光学显微镜，观察到了“微动物”（animalcule）。Hooke，第一次用“细胞”这个概念来形容组成软木的基本单元。1.1.2细胞学说（1847）Schleiden研究被子植物的胚囊19世纪，德国的Schleiden和Schwann共同创立了生命科学的基础理论－－细胞学说。认为：细胞的发生和形成是生物学界普遍和永久的规律。1.1.2细胞学说（1847）今天的细胞学和分子细胞学就是在这个基础上发展起来的。Schwann研究蛙类的胚胎组织1.1.2细胞学说（1847）19世纪建立的细胞学说的主要内容有：①细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所组成；②所有细胞在结构和组成上基本相似；③新细胞是由已存在的细胞分裂而来；④生物的疾病是因为其细胞机能失常。1.1.3经典的生物化学和遗传学●19世纪中叶，植物细胞提取液得到蛋白质实现了用酵母无细胞提取物和葡萄糖进行氧化反应，生成乙醇，证明化学物质转换并不需要完整的细胞而仅仅需要细胞中的某些成分。蛋白质是生活细胞中所有化学反应的执行者和催化剂。Buchner●19世纪中叶到20世纪初，组成蛋白质的20种基本氨基酸被相继发现（1935年，苏氨酸）。Fisher还论证了连接相邻氨基酸的“肽键”的形成。1.1.3经典的生物化学和遗传学细胞的其它成分，如脂类、糖类和核酸也相继在这一阶段被认识和纯化。当仍无法解释细胞内最重要的生命活动，细胞成分是如何进行世代相传的？1.1.3经典的生物化学和遗传学孟德尔GregorMendel（1822-1884）,奥地利科学家，经典遗传学的奠基人，发现并提出遗传学定律。1.1.3经典的生物化学和遗传学1857-1864的7年中，进行了豌豆的杂交研究，1865年发表了他的划时代的论文《植物杂交试验》，1884年逝世；1900年他的理论被重新发现。在论文中提出了“遗传因子”的概念，并得出了两条规律：a.统一规律：两种不同植物杂交时，它们的下一代可能与亲本之一完全相同。b.分离规律：不同植物品种杂交后的F1代种子再进行杂交或自交时，下一代就会按照一定的比例发生分离，因而具有不同形式。在孟德尔遗传学的基础上，美国著名的遗传学家Morgan用实验证明基因学说，又提出了连锁遗传规律。尽管基因学说得到普遍承认，但人们对基因的理解仍然是抽象的、概念的，缺乏准确的物质内容。a.Avery肺炎链球菌实验b.噬菌体侵染细菌实验1.1.4DNA的发现证明DNA就是遗传物质的具有重要意义的实验证明DNA是细菌的遗传物质.Avery肺炎链球菌实验•解剖死鼠，发现有大量活的S型细菌。他们推测，死细菌中的某一成分——转化源(transformingprinciple）将无致病力的细菌转化成病原细菌。•10年后的实验表明，DNA就是转化源。死细菌DNA指导了这一可遗传的转化，从而导致了小鼠死亡。DNA是细菌的遗传物质Avery等人的工作树立了遗传学理论上全新的观点——DNA是遗传信息的载体。美国冷泉港卡内基遗传学实验室科学家Hershey和他的学生Chase在1952年从事噬菌体侵染细菌的实验。噬菌体专门寄生在细菌体内，其头、尾外部都是由蛋白质组成的外壳，头内主要是DNA。DNA也是病毒的遗传物质DNA到底是什么样的呢？Avery在1944年的报告中这样写道：当溶液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯度。这一物质具有很强的生物学活性，初步实验证实它很可能就是DNA。第一章绪论1.1引言1.2分子生物学简史1.3分子生物学研究内容1.4分子生物学展望分子生物学定义(1)是研究核酸、蛋白质等生物大分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和相互关系的科学；(2)是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。1.2分子生物学发展简史以诺贝尔生理学或医学奖和化学奖作为纽带的分子生物学发展简史：1910年，德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸,获诺贝尔生理医学奖。1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过RNA翻译成蛋白质的过程。1959年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。RosalindE.Franklin1920-19581953,Watson&Crick提出DNA的反向平行双螺旋模型;Wilkins通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了该模型。`1DNARNA蛋白质转录翻译复制遗传信息传递的中心法则：1958年F.Crick•1961年，法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢的分子机制。他们还推测存在一种与DNA序列相互补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合成场所并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核酸）。对分子生物学的发展产生了极其重要的指导作用目录乳糖操纵子(lacoperon)的结构调控区CAP结合位点启动序列操纵序列结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNACAP：分解代谢物基因激活蛋白1968年，Nirenberg，Holley和Khorana共享诺贝尔生理医学奖•Nirenberg：破译DNA遗传密码；•Holley：阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实了所有tRNA具有结构上的相似性；•Khorana：第一个合成了核酸分子，并且人工复制了酵母基因。•1972年，PaulBerg（美）第一次进行了DNA重组。•1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次进行了DNA序列分析。1980年，获诺贝尔化学奖1983年，McClintock由于在50年代提出并发现了可移动遗传因子（jumpinggene或称mobileelement）而获得Nobel奖。•1975年，美国人Temin、Dulbecco和Baltimore由于发现在RNA肿瘤病毒中存在以RNA为模板，逆转录生成DNA的逆转录酶而共享诺贝尔生理医学奖;•1989年，（美）Altman和Cech发现某些RNA具有酶的功能而共享Nobel化学奖；DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制•1993年，英国科学家Roberts和Sharp因发现断裂基因（introns）而获得Nobel奖；•1993年，（美）Mullis由于发明PCR仪而与加拿大学者Smith（第一个设计基因定点突变）共享Nobel化学奖。•1994年，Gilman和Rodbell（美）由于发现了G蛋白在细胞内信号转导中的作用而分享Nobel生理医学奖；•1999年，Blobel（美）由于阐述了蛋白质在细胞间的运转机制而获Nobel生理医学奖；•2001年，Hartwell(美)Hunt&Nurse(英)因对细胞周期调控因子的研究分享Nobel生理医学奖;1997年，Prusinaer发现朊病毒（prion），获得诺贝尔生理学或医学奖。什么是遗传学中心法则?为什么说朊病毒的发现是对此法则提出了挑战?(5分)北师大2000年硕士研究生生物化学试题•2006年,美国科学家Kornberg由于在揭示真核细胞转录机制方面的杰出贡献获得诺贝尔化学奖。•美国科学家Fire和Mello由于在揭示控制遗传信息流动的基本机制——RNA干扰方面的杰出贡献而获得诺贝尔生理医学奖。2009年的诺贝尔奖生理学奖或医学奖——端粒酶杰克－绍斯塔克（JackW.Szostak）卡罗尔－格雷德（CarolW.Greider）伊丽莎白－布赖克本（ElizabethH.Blackburn）“携带基因信息的D