医学分子生物学绪论课件.ppt

1、医学分子生物学医学分子生物学Medical Molecular Biology 主编：冯作化主编：冯作化 人民卫生出版社人民卫生出版社任课教师：蓝秀万任课教师：蓝秀万 第一章第一章 绪论绪论 生物学：研究生命现象、生命的本生物学：研究生命现象、生命的本质、生命活动及其规律的科学。质、生命活动及其规律的科学。研究生物学的三个层次：研究生物学的三个层次：1、整体水平、整体水平 2、细胞水平、细胞水平 3、分子水平、分子水平 分子生物学分子生物学:从分子水平研究生命从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其现象、生命本质、生命活动及其规律所形成的理论和技术体系规律所形成的理论和技术体系。分子生物

2、学分子生物学分子结构生物学分子结构生物学分子发育生物学分子发育生物学分子神经生物学分子神经生物学分子育种学分子育种学分子肿瘤学分子肿瘤学分子细胞生物学分子细胞生物学分子免疫学分子免疫学分子病毒学分子病毒学分子生理学分子生理学分子考古学分子考古学分子遗传学分子遗传学分子数量遗传学分子数量遗传学分子生态学分子生态学分子进化学分子进化学.分子生物学的延伸分子生物学的延伸分子生物学分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域已经渗透到生物学的几乎所有领域分子生物学分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科已经成为生命科学领域的带头学科医学分子生物学：医学分子生物学：从从分子水平分子水平研究研究人体人体和疾病

3、相关生物和疾病相关生物在在正常和疾病正常和疾病状态状态下生下生命活动及规律命活动及规律，从分子水平开展人类疾，从分子水平开展人类疾病的病的预防、诊断和治疗预防、诊断和治疗研究的科学。研究的科学。for his discoveries concerning the role played by the Chromosome in heredity,demonstrated that genes are on the chromosomeThomas Hunt Morganin Physiology or Medicine 1933 Nobel Prize 1910年，年，Hunt morgan

4、证明基因存在于染色体上证明基因存在于染色体上Nobel medal Half a pound of 23-karal gold.2.5 inches across细胞学方面：细胞学方面：1879年，年，Walter flemming 研究细胞分裂时观察到染色体研究细胞分裂时观察到染色体1902年，年，Walter sutton 提出：提出：遗传因子遗传因子是染色体的一部分是染色体的一部分化学方面化学方面：1869年年,F.Miescher 就发现了核素（就发现了核素（nuclein）20世纪世纪20-30年代年代,已确认自然界有已确认自然界有DNA和和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成两类核

5、酸，并阐明了核苷酸的组成。1944年，年，O.T.Avery 等证明了肺炎球等证明了肺炎球菌转化因子是菌转化因子是DNA。1952年，年，A.D.Hershey 和和M.Chase 用用35S 和和32P 分别标记分别标记 T2 噬菌体的噬菌体的蛋白质蛋白质和和核酸核酸，感染大肠，感染大肠杆菌的实验进一步证明了核酸是遗传物质。杆菌的实验进一步证明了核酸是遗传物质。在对在对DNADNA结构的研究上结构的研究上1949-19521949-1952年，年，Wilkins Wilkins 等的等的X-X-线衍射线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了像，提出了D

6、NADNA是螺旋结构是螺旋结构1948-19531948-1953年，年，ChargaffChargaff等用新的层析等用新的层析和电泳技术分析组成和电泳技术分析组成DNADNA的碱基和核苷的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了酸量，积累了大量的数据，提出了DNADNA碱基组成碱基组成A=TA=T、G=CG=C的的Chargaff Chargaff 规则，规则，为碱基配对的为碱基配对的DNADNA结构认识打下了基础结构认识打下了基础克里克克里克(1916(1916)英国生物物理学家英国生物物理学家 沃森沃森(1928(1928)美国生物学家美国生物学家19531953年沃森、克里克在英国年

7、沃森、克里克在英国生物学家富兰克林生物学家富兰克林(女女)等人等人研究成果的基础上，研究成果的基础上，首先提首先提出了出了DNADNA的的双螺旋结构模型双螺旋结构模型，于于19621962年获奖。年获奖。现代分子生现代分子生物学诞生的里程碑物学诞生的里程碑。M.H.F.Wilkins&Rosalind Frankin Xray photograph of DNA with high Xray photograph of DNA with high qualityquality(核糖与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基)1951.Kings Lab.London University

8、UKDNA双螺旋结构示意图双螺旋结构示意图二、分子生物学早期理论形成期二、分子生物学早期理论形成期1953，DNA双螺旋模型建立双螺旋模型建立1970年，年，JamesWatson 第二版第二版Molecular biology of the gene标志标志分子生物学开始有了分子生物学开始有了较完整的理论体系。较完整的理论体系。这期间的主要内容：这期间的主要内容：mRNA的发现、的发现、DNA聚合酶、聚合酶、RNA聚合聚合酶酶DNA半保复制留机制、操纵子学说、遗传半保复制留机制、操纵子学说、遗传密码的发现和破译、生物遗传的中心法则密码的发现和破译、生物遗传的中心法则子链继承母链遗传信息的几种

9、可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 密度梯度实验密度梯度实验 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。含重氮含重氮-DNA的细菌的细菌培养于普培养于普通培养液通培养液 第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯度离心结果DNA半保留复制模型DNA-pol （109kD）DNA-pol (250kD)遗传密码表Francois Jacob Francois Jacob (44y)Jacques MonodJacques Monod (55y)(French)Lac.Operon T

10、heory（1961）1965三、现代分子生物学研究主要涉及三个领域三、现代分子生物学研究主要涉及三个领域1、从核酸和蛋白质的结构与功能、基因组的结、从核酸和蛋白质的结构与功能、基因组的结构与功能到基因的复制、表达、调控及其生物构与功能到基因的复制、表达、调控及其生物学效应学效应2、从生物大分子之间的相互作用到这些相互作、从生物大分子之间的相互作用到这些相互作用构成的细胞间通讯和细胞内信号转导用构成的细胞间通讯和细胞内信号转导3、从基因的结构、功能、表达调控的分析到基、从基因的结构、功能、表达调控的分析到基因的制备、改造、调控、应用所需的各种技术因的制备、改造、调控、应用所需的各种技术体系体系

11、四、四、20世纪世纪70年代以来分子生物学飞速发展年代以来分子生物学飞速发展例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146)这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为称为“分子病分子病”。二、基因和基因组结构与功能研究是阐明二、基因和基因组结构与功能研究是阐明 疾病分子机制的一个重要方面疾病分子机制的一个重要方面基因与疾病的关系：基因与疾病的关系：1、人体某种细胞内的基因发生异常改变；、人

12、体某种细胞内的基因发生异常改变；基因突变、基因表达异常基因突变、基因表达异常2、外源基因进入人体内引起疾病、外源基因进入人体内引起疾病3、疾病易感基因使机体对致病因素更为敏感、疾病易感基因使机体对致病因素更为敏感三、细胞间通讯和信号转导机制研究是阐明三、细胞间通讯和信号转导机制研究是阐明 疾病分子机制的另一个重要方面疾病分子机制的另一个重要方面细胞间通讯网络细胞间通讯网络细胞内信号转导途径细胞内信号转导途径四、基因诊断和基因治疗将成为疾病诊断四、基因诊断和基因治疗将成为疾病诊断和和 治疗的重要手段治疗的重要手段基因诊断基因诊断就是利用现代分子生物学和分子遗传学就是利用现代分子生物学和分子遗传学

13、的技术方法，直接检测的技术方法，直接检测基因结构基因结构及其及其表达水平表达水平是是否正常，从而对疾病作出诊断的方法。否正常，从而对疾病作出诊断的方法。将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，以达到治疗疾病的目的的方法发挥作用，以达到治疗疾病的目的的方法，均谓，均谓之之基因治疗基因治疗。五、基因分析是建立疾病诊断新技术的基础五、基因分析是建立疾病诊断新技术的基础核酸分子杂交、核酸分子杂交、PCR、RFLP、SSCP、基因、基因测序等。测序等。六、基因功能研究和基因克隆与表达是研制六、基因功能研究和基因克隆与表达是研制 新型疫苗和新型药物的基础新型疫苗和新型药物的基础基因工程：基因工程：酶工程：酶工程：蛋白质工程：蛋白质工程：微生物工程：微生物工程：