分子生物学概论基因基因组和基因组学.ppt

Molecular Biology;绪 论;一、分子生物学定义;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 ;对蛋白质一级结构和空间结构的认识;● 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。 ;● 1944年，美国微生物学家Avery证明肺炎球菌转化因子就是DNA分子，提出 DNA是遗传信息的载体。; 从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA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本理论建立和发展的黄金时代。;（1）遗传信息传递中心法则的建立;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;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;基因、基因组和基因组学;主要内容;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。;基因的结构;断裂基因（splite gene）;断裂基因;基因大小 ;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) ;基因组（genome）：是指一个物种的单倍体的染色体所携带的全部遗传信息。;C值（C value）：一种生物体单倍体基因组的DNA含量总是恒定的，它通常称为该物种DNA的C值。不同物种的C值差异很大，如最小的支原体只有104bp，而最大的某些显花植物和两栖动物可达1011bp。;不同生物种类基因组DNA的C值分布图;主要表现: 　1. C值不随生物的进化程度和复杂性而增加,如肺鱼的C值为112.2×109bp ，而人的是3.2×109bp ； 　2. 亲缘关系密切的生物C值相差甚大，如两栖动物，C值小的可以低至109bp以下，C值大的可以高至几乎1011bp； 　3. 高等真核生物具有比用于遗传高得多的C值，如人的染色体组DNA含量在理论上包含300万个基因，但实际有用途的基因只有2-3万左右。;必需基因：指关系到生物体存活的基因，可通过基因突变的方法确定致死位点的数量，以得知基因组必需基因的数量 ;（1）病毒基因组的核酸类型;（2）病毒基因组的大小及碱基组成 ;（3）RNA病毒基因组编码序列具有节段性 多数RNA病毒的基因组是由连续的RNA链组成；但有些病毒的基因组RNA由不连续的几条核酸链组成； 如：流感病毒由8条RNA分子构成，每条RNA分子都含有编码蛋白质分子的信息；轮状病毒由10个节段性的线性双链RNA分子构成，每段RNA分子都编码一种蛋白质。 有分段基因组的病毒一般感染效率较低；容易重组，发生变异。;所谓重叠基因（overlapping gene）是指两个或两个以上的基因共有一段DNA序列，或是指一段DNA序列成为两个或两个以上基因的组成部分。 某些原核生物、病毒或噬菌