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02分子生物学概论基因、基因组和基因组学.ppt
绪 论 分子生物学定义 分子生物学发展简史 分子生物学研究内容 分子生物学与医学的关系 一、分子生物学定义 二、分子生物学发展简史 分子生物学的发展大致可分为三个阶段: 准备和酝酿阶段 现代分子生物学的建立和发展阶段 初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段 1.准备和酝酿阶段 ● 1865年,孟德尔发表了他的《植物杂交实验》一文,首次阐述了生物界有规律的遗传现象-分离定律和自由组合定律。“遗传因子 ” ● 1900年,孟德尔遗传规律被证实,成为近代遗传学基础。 ● 1910年,Morgan的染色体—基因遗传理论 , Gene 存在于染色体上。进一步将“性状”与“基因”相耦联,成为现代遗传学的奠基石。 中心法则合理地说明了在细胞的生命活动中两类大分子的联系和分工: 核酸的功能是储存和转移遗传信息,指导和控制蛋白质的合成。 蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞结构的组成成分。 2 对蛋白质结构和功能的进一步认识 1956-1958 年 Anfinsen 和 White根据对酶蛋白的变性和复性实验,提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。 1958 年 Ingram 证明正常的血红蛋白与镰刀状红细胞贫血病人的血红蛋白之间,肽链上仅有一个氨基酸残基的差别,使人们对蛋白质的一级结构影响功能有了深刻的印象。 对蛋白质研究的方法手段也有很大改进。 1969 年 Weber 应用 SDS测定蛋白质分子量; 1973 年氨基酸自动测序仪问世。 中国科学家在 1973 年通过 1.8A X -线衍射,分析测定了牛胰岛素的空间结构。 3.认识生命本质并改造生命的发展阶段 (1) 重组DNA技术的建立和发展 1973年,美国斯坦福大学的Cohen 组将E. coli的tetr质粒psclol和neorsr Rb-3质粒体外限制酶切割,连接成一个新的质粒,转化E. coli,在含有四环素和新霉素的平板上筛选出了tetrner,实现了细菌遗传性状的转移。这是基因工程史上的第一个克隆化并取得成功的例子,由此宣告了基因工程的诞生,这一年被定为基因工程诞生的元年。 (2) 基因组研究的发展 三、分子生物学的主要研究内容 2. 蛋白质的分子生物学 3. 细胞信号转导的分子生物学 四、 分子生物学与医学的关系 由于分子生物学涉及认识生命的本质,它也就自然而然地渗透到医学各学科领域中,成为现代医学的重要基础。在医学各学科中,包括生理学、微生物学、免疫学、病理学、药理学以及临床各学科,分子生物学都正在广泛地形成交叉和渗透,形成了一些交叉学科,如分子免疫学、分子病理学、分子病毒学和分子药理学,大大促进了医学的发展。 分子生物学在医学各个领域中的渗透使医学进入分子水平。分子生物学的发展终将解决诸多的重大医学问题,如人脑的机能、生育控制、肿瘤防治、器官移植、免疫调节、新药开发等。因此,可以说分子生物学将是未来医学的核心内容。 基因、基因组和基因组学 主要内容 第一节 基因的结构和功能 第二节 病毒基因组的结构和功能 第三节 原核生物基因组的结构和功能 第四节 真核生物基因组的结构和功能 第五节 基因组学 第一节 基因的结构和功能 遗传学角度: 基因(gene):是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列,也称为遗传因子。 分子生物学角度: 基因(gene):是合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA,包括编码蛋白质或RNA的核酸序列及为保证转录所必需的调控序列。 (1)具有转录和翻译功能,编码蛋白质的基因。包括结构基因和调节基因; (2)只有转录功能而没有翻译功能的基因,包括tRNA基因和rRNA基因。 (3)不转录的基因,它对基因表达起调节控制作用,包括启动基因和操纵基因。 断裂基因(splite gene) 真核生物结构基因,由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成,去除非编码区再连接后,可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质,这些基因称为断裂基因 编码序列称外显子(exon),非编码序列称内含子(intron)。 断裂基因 基因携带遗传信息 基因控制生物体的性状 (1)控制酶的合成; (2)控制结构蛋白的成分 遗传信息的表达过程是一个基因所携带的信息转变为一种具有正常功能产物(蛋白质、多肽、RNA)的过程。(严格的时间和空间特异性) (1)病毒基因组的核酸类型 病毒基因组有4种不同类型 双链DNA(乳头瘤病毒) 单链DNA( ΦX174 ) 双链RNA(轮状病毒) 单链RNA(流感病毒) 对于单链DNA或RNA病毒而言,如果基因组序列与mRNA相同,称为正链DNA(+DNA)或正链RNA(+RNA)病毒,如
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