中医药研究常用分子生物学技术课件-精品文档.ppt
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1、中医药研究常用分子生物学技术课件-PPT精品文档 教学参考资料教学参考资料1.1.唐炳华、王继峰唐炳华、王继峰:医学分子生物学医学分子生物学(第一版)第一版),中国中医药中国中医药出版社出版社,2019,2019年年2.2.胡维新胡维新:医学分子生物学(第一版)医学分子生物学(第一版),科学出版社科学出版社,2019,2019年年3.T.A.Brown著,魏群等译:著,魏群等译:基因克隆和基因克隆和DNADNA分析(第五版),分析(第五版),高等教育出版社,高等教育出版社,20192019年年4.4.王艳明、周坤福、徐力:王艳明、周坤福、徐力:分子生物学与中医药研究分子生物学与中医药研究,上海
2、,上海中医药大学出版社,中医药大学出版社,20002000年年5.5.Robert F.Weaver Robert F.Weaver:Molecular BiologyMolecular Biology(3 3rdrd ed ed),),McGraw-Hill Press.2019McGraw-Hill Press.20196.6.美美J.J.萨姆布鲁克萨姆布鲁克 D.W.D.W.拉塞尔著,黄培堂等译:拉塞尔著,黄培堂等译:分子克分子克隆实验指南(第三版),隆实验指南(第三版),科学出版社,科学出版社,20192019年年7.朱玉贤、李毅、郑晓峰:朱玉贤、李毅、郑晓峰:现代分子生物学(第三版)
3、,现代分子生物学(第三版),高高等教育出版社,等教育出版社,2019年年 教学参考资料教学参考资料8.8.卢圣栋:卢圣栋:现代分子生物学实验技术现代分子生物学实验技术,高等教育出,高等教育出版社,版社,19931993年年9.J.D.Watson et al Molecular Biology of the Gene 5th The Benjamin /Cummings Publishing Company,Inc.201910.Lewin,B.,GENES.University Press,Oxford.201911.11.孙乃恩孙乃恩 孙东旭孙东旭 朱德煦:朱德煦:分子遗传学分子遗传学(第
4、二版),(第二版),南京大学出版社,南京大学出版社,20192019年年12.网址:网址:ncbi.nlm.nih.gov/(参见教材(参见教材P274表表7-3)第一章第一章 绪论绪论一、分子生物学的含义一、分子生物学的含义n广义上,分子生物学是从分子水平研究生命广义上,分子生物学是从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的一门现象、生命本质、生命活动及其规律的一门生命学科。生命学科。n狭义上,分子生物学是一门在分子水平上研狭义上,分子生物学是一门在分子水平上研究基因结构和功能的学科。究基因结构和功能的学科。n分子生物学源自遗传学和生物化学,它以分子生物学源自遗传学和生物化学,它以
5、核核酸和蛋白质酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象信息和细胞信息传递中的作用为研究对象 。第一章第一章 绪论绪论一、什么是分子生物学一、什么是分子生物学n分子生物学已广泛渗分子生物学已广泛渗透到医学科学的各个透到医学科学的各个领域,成为现代医学领域,成为现代医学的理论基础。的理论基础。微生物学微生物学临床临床各学科各学科细细 胞学胞学免疫学免疫学病理学病理学药理学药理学生生 理学理学分分 子子生物学生物学二、分子生物学的主要研究内容二、分子生物学的主要研究内容(一)分子生物学理论(一)分子生物学理论1 1、核酸的分子生物学:研究
6、核酸的结构及其功、核酸的分子生物学:研究核酸的结构及其功能能 。分子遗传学(分子遗传学(moleculargeneticsmoleculargenetics)是是其主要研究内容其主要研究内容包括核酸包括核酸/基因组的结构,基因组的结构,遗传信息的复制,遗传信息的复制,转录与翻译,转录与翻译,核核酸存储的信息突变与修复,酸存储的信息突变与修复,基因表达调控基因表达调控和基因工程技术的发展和应用和基因工程技术的发展和应用等。等。n遗传信息传递的遗传信息传递的中心法则(中心法则(centraldogmacentraldogma)是其理论体系的核心。是其理论体系的核心。二、分子生物学的主要研究内容二、
7、分子生物学的主要研究内容(一)分子生物学理论:(一)分子生物学理论:1 1、核酸的分子生物学:研究核酸的结构及其功、核酸的分子生物学:研究核酸的结构及其功能能 。2、蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学n研究研究执行各种生命功能的蛋白质的结构与执行各种生命功能的蛋白质的结构与功能功能。3 3、细胞信号转导的分子生物学:研究细胞内、细胞信号转导的分子生物学:研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。细胞间信息传递的分子基础。n信号转导机理的研究在理论和技术方面与信号转导机理的研究在理论和技术方面与上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系,上述核酸及蛋白质分子有着紧密的联系,是当前分子生物学发展最迅速的领域
8、之一。是当前分子生物学发展最迅速的领域之一。二、分子生物学的主要研究内容二、分子生物学的主要研究内容(二)(二)分子生物学技术分子生物学技术1、基本技术基本技术n分光光度技术;电泳技术(分光光度技术;电泳技术(琼脂糖凝胶电泳,醋琼脂糖凝胶电泳,醋酸纤维素薄膜电泳,聚丙烯酰胺凝胶电泳,等电酸纤维素薄膜电泳,聚丙烯酰胺凝胶电泳,等电聚焦,聚焦,噬菌体的限制性内切酶酶切片段噬菌体的限制性内切酶酶切片段););n放射性同位素技术;放射性同位素技术;n色谱技术(色谱技术(层析法,吸附色谱法,分配色谱法,层析法,吸附色谱法,分配色谱法,离子交换色谱法,凝胶色谱法,亲和色谱法,高离子交换色谱法,凝胶色谱法,
9、亲和色谱法,高效液相色谱法效液相色谱法);n细胞培养等细胞培养等二、分子生物学的主要研究内容二、分子生物学的主要研究内容(二)(二)分子生物学技术分子生物学技术2 2、核酸操作技术、核酸操作技术n核酸的提取和纯化;核酸的提取和纯化;nDNADNA、RNARNA合成技术;合成技术;nDNADNA重组技术;重组技术;n核酸杂交技术;核酸杂交技术;nDNADNA序列测定技术等。序列测定技术等。3 3、实用蛋白技术、实用蛋白技术n蛋白质的提取和纯化蛋白质的提取和纯化 ;n蛋白质测定;蛋白质测定;n蛋白质印迹技术;蛋白质印迹技术;n蛋白质质谱分析技术等。蛋白质质谱分析技术等。二、分子生物学的主要研究内容
10、二、分子生物学的主要研究内容分子生物学中的两项最重要的实验技术分子生物学中的两项最重要的实验技术 分子生物学的诞生和发展中的瓶颈分子生物学的诞生和发展中的瓶颈 n基因克隆(基因克隆(DNA重组,基因工程)重组,基因工程)(Gene clone,DNA recombination,gene engineering)基因转移载体的发现基因转移载体的发现 vector DNA操作工具酶的发现操作工具酶的发现 DNA manipulation 基因合成和基因测序基因合成和基因测序 sequencenPCR技术技术(polymerase chain reaction)(三)分子生物学在医学中的应用(三)
11、分子生物学在医学中的应用n如癌的分子生物学;如癌的分子生物学;n免疫分子生物学;免疫分子生物学;n人类基因分析;人类基因分析;n基因产物的医学用途;基因产物的医学用途;n新药的发现;新药的发现;n基因诊断、治疗;基因诊断、治疗;n人类疾病的分子生物学等。人类疾病的分子生物学等。二、分子生物学的主要研究内容二、分子生物学的主要研究内容三、分子生物学的发展简史(一)准备和酝酿阶段(一)准备和酝酿阶段n19世纪后期到世纪后期到20世纪世纪50年代初,是现代分子生物年代初,是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点学诞生的准备和酝酿阶段。在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破
12、:对生命本质的认识上的重大突破:1、确定了蛋白质是生命的主要基础物质、确定了蛋白质是生命的主要基础物质2、确定了生物遗传的物质基础是、确定了生物遗传的物质基础是DNAn1944年年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是等证明了肺炎球菌转化因子是DNA n1952年年A.D.Hershey和和M.Cha-se用用DNA35S和和32P分别标记分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸噬菌体的蛋白质和核酸,证明遗传物质证明遗传物质是是DNA。(二)现代分子生物学的建立和发展阶段(二)现代分子生物学的建立和发展阶段n这一阶段是从这一阶段是从50年代初到年代初到70年代初,以年代初,以1953年年Wats
13、on和和Crick提出的提出的DNA双螺旋结构模型作为现双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑,开创了分子遗传学基代分子生物学诞生的里程碑,开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。本理论建立和发展的黄金时代。1、中心法则的建立、中心法则的建立nWatson和和Crick就提出就提出DNA复制的可能模型复制的可能模型。n1956年年A.Kornbery首先发现首先发现DNA聚合酶聚合酶。n1958年年Meselson及及Stahl用同位素标记和超速离心用同位素标记和超速离心分离实验为分离实验为DNA半保留模型提出了证明半保留模型提出了证明。n1968年年Okazaki(冈畸)提出(冈
14、畸)提出DNA不连续复制模型不连续复制模型。(二)现代分子生物学的建立和发展阶段(二)现代分子生物学的建立和发展阶段n1972年证实了年证实了DNA复制开始需要复制开始需要RNA作为引物作为引物 n1958年年Weiss及及Hurwitz等发现依赖于等发现依赖于DNA的的RNA聚合酶聚合酶 n1961年年Hall和和Spiege-lman用用RNA-DNA杂交证明杂交证明mRNA与与DNA序列互补序列互补 n60年代年代Nirenberg、Ochoa以及以及Khorana等几组科等几组科学家的共同努力破译了学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗上编码合成蛋白质的遗传密码传密码 n197
15、0年年Temin和和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以粒中发现以RNA为模板合成为模板合成DNA的反转录酶的反转录酶 2、对蛋白质结构与功能的进一步认识、对蛋白质结构与功能的进一步认识n1956-58年年Anfinsen和和White根据对酶蛋白的变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。其氨基酸序列来确定的。n1958年年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状细证明正常的血红蛋白与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之间,亚基的肽链上仅胞溶血症病人的血红蛋白之间,亚基的肽链上仅有一个
16、氨基酸残基的差别有一个氨基酸残基的差别 n1969年年Weber开始应用开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量泳测定蛋白质分子量 n1973年氨基酸序列自动测定仪问世。年氨基酸序列自动测定仪问世。n中国科学家在中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素年人工合成了牛胰岛素。n在在1973年用年用1.8AX-线衍射分析法测定了牛胰岛素线衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构,为认识蛋白质的结构做出了重要贡的空间结构,为认识蛋白质的结构做出了重要贡献。献。(三)初步认识生命本质并开始改造生命的深入(三)初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段发展阶段n7070年代后,以基
17、因工程技术的出现作为新的里程年代后,以基因工程技术的出现作为新的里程碑,标志着人类深入认识生命本质并能动改造生碑,标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始。其间的重大成就包括:命的新时期开始。其间的重大成就包括:1 1、重组、重组DNADNA技术的建立和发展技术的建立和发展 n1967-19701967-1970年年R.YuanR.Yuan和和H.O.SmithH.O.Smith等发现的限制性等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具;核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具;n19721972年年BergBerg等将等将SV-40SV-40病毒病毒DNADNA与噬菌体与噬菌体
18、P22DNAP22DNA在在体外重组成功,转化大肠杆菌,使本来在真核细体外重组成功,转化大肠杆菌,使本来在真核细胞中合成的蛋白质能在细菌中合成胞中合成的蛋白质能在细菌中合成,打破了种属界打破了种属界限;限;1 1、重组、重组DNADNA技术的建立和发展技术的建立和发展n1977年年Boyer等首先将人工合成的生长激等首先将人工合成的生长激素释放抑制因子素释放抑制因子14肽的基因重组入质粒,肽的基因重组入质粒,成功地在大肠杆菌中合成得到这成功地在大肠杆菌中合成得到这14肽肽 n1979年美国基因技术公司用人工合成的人年美国基因技术公司用人工合成的人胰岛素基因重组转入大肠杆菌中合成人胰胰岛素基因重
19、组转入大肠杆菌中合成人胰岛素。岛素。1 1、重组、重组DNA技术的建立和发展技术的建立和发展n我国已有人干扰素、人白介素我国已有人干扰素、人白介素2、人集落刺激因、人集落刺激因子、重组人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹泻疫子、重组人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹泻疫苗等多种基因工程药物和疫苗进入生产或临床试苗等多种基因工程药物和疫苗进入生产或临床试用用。n1982年年Palmiter等将克隆的生长激素基因导入小等将克隆的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞核内,培育得到比原小鼠个体大几鼠受精卵细胞核内,培育得到比原小鼠个体大几倍的倍的“巨鼠巨鼠”。n1991年美国向一患先天性免疫缺陷病(遗传性腺年美国向一
20、患先天性免疫缺陷病(遗传性腺苷脱氨酶苷脱氨酶ADA基因缺陷)的女孩体内导入重组的基因缺陷)的女孩体内导入重组的ADA基因,获得成功。基因,获得成功。n1994年我国用导入人凝血因子年我国用导入人凝血因子基因的方法成功基因的方法成功治疗了乙型血友病的患者。治疗了乙型血友病的患者。1 1、重组、重组DNA技术的建立和发展技术的建立和发展n这时期基因工程的迅速进步得益于许多分这时期基因工程的迅速进步得益于许多分子生物学新技术的不断涌现。子生物学新技术的不断涌现。n1975-1977年年Sanger、Maxam和和Gilbert先后发明了三种先后发明了三种DNA序列的快速测定法;序列的快速测定法;n1
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