第1章分子生物学发展简史2课件.ppt

1、分子生物学分子生物学 Molecular Biology淮海工学院海洋学院淮海工学院海洋学院 陈国强陈国强20112011年秋季年秋季The term has more than one definitionDefine in broadly:to understand biological phenomena in molecular terms (difficult to distinguish from biochemistry)Define in restrictively:to study gene structure and function at the molecular le

2、velWhat is Molecular biology?Gene concept Gene structureGene replication Gene expression Gene recombinationGene mutationMolecular Biology of the Gene（狭义的分子生物学）（狭义的分子生物学）第一章第一章 分子生物学发展简史分子生物学发展简史l分子生物学是研究分子生物学是研究核酸、核酸、蛋白质等生物大分子蛋白质等生物大分子的结的结构与功能，并从分子水平构与功能，并从分子水平上阐述蛋白质与核酸、蛋上阐述蛋白质与核酸、蛋白质与蛋白质之间相互作白质与蛋白质

3、之间相互作用的关系及其基因表达调用的关系及其基因表达调控的机理的学科。控的机理的学科。中国步入世界中国步入世界生命科学强国生命科学强国1859 Darwin 一夜间销售而空一夜间销售而空1900.-1926.1952 J.Watson and F.Crick1952 J.Watson and F.Crick 对基因的概念、结构与功能的认识发生了质的飞跃对基因的概念、结构与功能的认识发生了质的飞跃 Modern GeneticsModern Genetics1973年年 斯坦福大学斯坦福大学 Cohn 加州大学加州大学 Boyer 重组重组DNA技术技术1944 Avery 肺炎球菌转化试验肺炎

4、球菌转化试验 DNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体2000年年6月月 HGP提前完成提前完成 功能基因组时代到来功能基因组时代到来Nobel medal Half a pound of 23-karal gold.2.5 inches across 近半个世纪以来近半个世纪以来 医学，化学中重大突破与成就者医学，化学中重大突破与成就者 Nobel Prize分子生物学发展的分子生物学发展的里程碑与主要内容里程碑与主要内容 for his discoveries concerning the role played by the Chromosome in heredity,demonstra

5、ted that genes are on the chromosomeThomas Hunt Morganin Physiology or Medicine 1933 Nobel Prize（基因学说）（基因学说）The Nobel Prize in Chemistry 1946 for his discovery that enzymes can be crystallizedfor their preparation of enzymes and virus proteins in a pure form James Batcheller Sumner John Howard North

6、rop Wendell Meredith Stanley Cornell University Rockefeller Institute USA Rockefeller Institute USA 1887-19551891-19871904-1971The Nobel Prize in Chemistry 19461958 J.LederbergJ.Lederberg (33y)Phage transductionThe Nobel Prize in Chemistry 1958“for his work on the structure of proteins,especially th

7、at of insulin“（两度获诺贝尔化学奖）（两度获诺贝尔化学奖）Frederick Sanger Cambridge University 1918-Beadle&Tatum Beadle&Tatum 1：一个基因一个酶假说（揭示了基因的基本功能）：一个基因一个酶假说（揭示了基因的基本功能）2：营养缺陷型研究方法（生化遗传）：营养缺陷型研究方法（生化遗传）采用大肠杆菌的营养缺陷型发现采用大肠杆菌的营养缺陷型发现了细菌的遗传重组了细菌的遗传重组Francis Crick(35y)Francis Crick(35y)1951 分子生物学的重要里程碑分子生物学的重要里程碑James Wats

8、on(23y)丹麦丹麦 哥本哈根哥本哈根剑桥大学剑桥大学 Cavendish Lab.闫春霞等闫春霞等.詹姆斯詹姆斯沃森与弗朗西斯沃森与弗朗西斯克里克克里克.遗传遗传.2003，25（3）：）：C0011953年年4月，沃森和克里克在月，沃森和克里克在自然自然杂志发表了不足千字的短文杂志发表了不足千字的短文-核核酸的分子结构酸的分子结构-脱氧核糖核酸的一个结构模型脱氧核糖核酸的一个结构模型，报告了这一改变世界的，报告了这一改变世界的发现。发现。M.H.F.Wilkins&Rosalind Frankin XrayXray photograph of DNA with high photogra

9、ph 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 UKJames Watson(34y)James Watson(34y)Francis Crick(46y)Francis Crick(46y)Maurice Wilkins(46y)Maurice Wilkins(46y)DNA Double Helix model 19531962（DNA双螺旋结构）双螺旋结构）Francois Jacob Francois Jacob (44y)Jacques Mono

10、dJacques Monod (55y)(French)1：Lac.Operon Theory19652：Concept of mRNA（操纵子理论、（操纵子理论、mRNA理论）理论）1968R.Holley H.G.Khorana M.R.Holley H.G.Khorana M.Nirenberg Nirenberg H.Gobind Khorana(46y)How to synthesize triplet RNAMarshall Nirenberg(41y)Genetic codenRobert Holley(46y)tRNAphe cloverleaf structure（遗传密码的

11、破译）（遗传密码的破译）1975.Howard Temin Howard Temin(41y)David Baltimore David Baltimore(37y)Reverse transcription（反转录酶）（反转录酶）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1978for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular geneticsWerner Arber Daniel Nathans Hamilton O.Smi

12、th Switzerland Biozentrum der Universitt Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA Johns Hopkins University School of Medicine Baltimore,USA 1929-1928-19991931-发现限制与修饰现象；发现限制与修饰现象；分离出分离出I型内切酶型内切酶分离出分离出II型内切酶型内切酶用用II型内切酶切割型内切酶切割DNA（内切酶）（内切酶）The Nobel Prize in Chemistry 1980Walter Gilb

13、ert Biological Laboratories Cambridge,MA,1932-for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acidsFrederick Sanger MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge,Great Britain 1918-（核酸测序）（核酸测序）The Nobel Prize in Chemistry 1980for his fundamental studies of the bioch

14、emistry of nucleic acids,with particular regard to recombinant-DNAPaul Berg Stanford University 1926-（DNA重组技术）重组技术）1983.Barbara McClintockBarbara McClintock(86y)DNA transposable element（转座子）（转座子）The Nobel Prize in Chemistry 1989for their discovery of catalytic properties of RNA Ribozyme Sidney Altma

15、n Thomas R.Cech Yale University New Haven,CT,USA University of Colorado Boulder,CO,USA 1939-1947（核酶：具有催化作用的（核酶：具有催化作用的RNA）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1993 “for their discovery of split genes In 1978”Richard J.Roberts Phillip A.Sharp（断裂基因（断裂基因对基因概念的新的理解）对基因概念的新的理解）The Nobel Prize in Che

16、mistry 1993for his invention of the polymerase chain reaction(PCR)methodKary B.Mullis 1944-（PCR技术）技术）Stanley B.Prusiner University of California,School of Medicine,USA 1942-for his discovery of Prions-a new biological principle of infectionThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 1997患有库鲁病的小孩患有库鲁病的

17、小孩（朊病毒）（朊病毒）discovered key regulators of the cell cycleLeland H.Hartwell R.Timothy(Tim)Hunt Paul M.NurseThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001发现了细胞周期蛋白发现了细胞周期蛋白（cyclins）-调节调节功能的蛋白质功能的蛋白质细胞周期的一个关键调节细胞周期的一个关键调节物质（细胞周期蛋物质（细胞周期蛋白依赖激酶白依赖激酶)发现了控制细胞周发现了控制细胞周期的一类特异基因期的一类特异基因 Programmed Cell Death(PC

18、D)and development2002 Nobel Prize in Physiology or Medicine（细胞的程序性死亡与发育：细胞凋亡）（细胞的程序性死亡与发育：细胞凋亡）H.Robert Horvitz USA Sydney Brenner UK(开创用线虫做开创用线虫做生物学研究材料生物学研究材料)John Sulston UKfor their discoveries concerning magnetic resonance imagingThe Nobel Prize in Physiology or Medicine 2003 Paul C.LauterburUS

19、APeter MansfieldUK（核磁共振成像的研究）（核磁共振成像的研究）for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation“The Nobel Prize in Chemistry 2004 Aaron CiechanoverIsraelIrwin RoseUSAAvram HershkoIsrael（泛素介导的蛋白质降解）（泛素介导的蛋白质降解）for their discoveries of odorant receptors and the organization of the olfactory system

20、The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2004 Richard AxelUSALinda B.BuckUSA（近（近1000种嗅觉基因）种嗅觉基因）“for their discovery of the bacterium Helicobacter pylori(幽门螺杆菌幽门螺杆菌)and its role in gastritis(胃炎胃炎)and peptic ulcer disease（消化性溃疡消化性溃疡）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2005 Barry J.Marshall（Aus

21、tralia）J.Robin Warren（Australia）（幽门螺旋杆菌与胃炎、胃溃疡等肠道疾病）（幽门螺旋杆菌与胃炎、胃溃疡等肠道疾病）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2006 AndrewZ.Fire(USA，47y)华盛顿卡耐基研究院华盛顿卡耐基研究院Craig C.Mello(USA，45y)马萨诸塞大学医学院马萨诸塞大学医学院“RNA interference”（RNAi原理与技术）原理与技术）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2007 Mario R.Capecchi Mar

22、tin J.Evans Oliver Smithies gene targetembryo stem cellgene target（基因打靶及胚胎干细胞的培养）（基因打靶及胚胎干细胞的培养）The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2008 哈拉尔德哈拉尔德楚尔楚尔豪森（德）豪森（德）发现某些类型的发现某些类型的HPV就就是宫颈癌的病原体是宫颈癌的病原体 巴尔巴尔-西诺西西诺西（法）（法）艾滋病病毒艾滋病病毒 发现者之一发现者之一吕克吕克蒙塔尼（法）蒙塔尼（法）艾滋病病毒的发现者之一艾滋病病毒的发现者之一（艾滋病病毒（艾滋病病毒HIV及人乳头状瘤病毒

23、及人乳头状瘤病毒HPV）The Nobel Prize in Chemistry 2008The Nobel Prize in Chemistry 2008Roger Y.Tsien(钱永健钱永健，USA)解释其荧光机制，并拓展出其他解释其荧光机制，并拓展出其他可标记的颜色可标记的颜色下村修（下村修（Osamu Shimomura，USA）首次分离出首次分离出GFP蛋白蛋白马丁马丁查尔菲查尔菲(Martin Chalfie)，USA 首次将其在线虫中表达首次将其在线虫中表达（绿色荧光蛋白）（绿色荧光蛋白）分子生物学发展的分子生物学发展的三大支持学科三大支持学科细胞生物学、遗传学、生物化学细胞生

24、物学、遗传学、生物化学1839-18471839-1847年年 Matthias Matthias SchleidenSchleiden&Theodor&Theodor SchwannSchwann细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架，细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架，生物大分子在细胞中的定位及功能生物大分子在细胞中的定位及功能 生物体由细胞组成生物体由细胞组成 所有组织的最基本单元所有组织的最基本单元-形状相似，高度分化的细胞形状相似，高度分化的细胞 细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律CytologyMolecular Cell biol

25、ogy细胞学说细胞学说Gregor Mendel 1864 年年 GeneticsMolecular GeneticsGene structure Gene duplication Gene expression Gene recombination Gene mutation 遗传因子假说遗传因子假说GeneticsBiochemistryNucleic Acid ChemistryProtein Chemistry(1936年年 James Sumner)Nobel Prize in Chemistry 1946Enzymatic nature of crystalline Protein

26、Enzymatic nature of crystalline ProteinBiochemistryWhat genes are&How they act?分子生物学研究的分子生物学研究的三大主要领域三大主要领域基因分子生物学基因分子生物学结构生物学结构生物学生物大分子的结构与功能生物大分子的结构与功能生物大分子之间的互作生物大分子之间的互作 DNAprotein DNAprotein Hormonereceptor Hormonereceptor Enzyme-Enzyme-substratesubstrate基因的概念基因的概念基因的结构基因的结构基因的复制基因的复制基因的表达基因的表达

27、基因的重组基因的重组基因的突变基因的突变生物技术理论生物技术理论与应用与应用基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程发酵工程发酵工程蛋白质工程蛋白质工程狭义的分子生物学狭义的分子生物学 分子生物学研究领域共同遵循分子生物学研究领域共同遵循三大基本原则三大基本原则 构成生物大分子的构成生物大分子的单体单体是相同的是相同的 生物遗传信息的表达的生物遗传信息的表达的中心法则中心法则相同相同DNARNApolypeptidesproteincharacter高级结构高级结构生物大分子之间的互作生物大分子之间的互作个性个性共同的核酸语言共同的核酸语言 共同的蛋白质语言共同的蛋白质语言 生物大分子生物

28、大分子单体的各种排列组单体的各种排列组合合（核苷酸，氨基酸）（核苷酸，氨基酸）protein分子生物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基因的分子生物学基因的分子生物学.杨焕明译杨焕明译.科学出版社科学出版社.2005主要参考书目录主要参考书目录Gene(IX).Benjamin Lewin.科学出版社科学出版社.2007Genes VIII.Benjamin Lewin,Oxford University Press,2004基因基因9网上阅读网上阅读：http:/ Cell Biology Lodish 5Th Editionhttp:/www.mininova.org/tor/178149相关网站：lhttp:/