分子生物学绪论-研究生课件.ppt

1、人类对自身认识的历史人类了解自己的历史人类了解自己的历史整体水平整体水平细胞水平细胞水平分子水平分子水平器官水平器官水平 重点掌握重点掌握分子生物学的基本概念和基本理论分子生物学的基本概念和基本理论。重点掌握分子生物学的技术，为学位论文服务。重点掌握分子生物学的技术，为学位论文服务。考核方式：考试学位课，考核方式：考试学位课，70分，分，考查考查60分。分。平时成绩平时成绩(考查迟到、早退，课堂提问、讨论、考查迟到、早退，课堂提问、讨论、遵守课堂纪律等方面遵守课堂纪律等方面)占占10%，期末考试占，期末考试占90%。农业与园林学院农业与园林学院 分子生物学概论分子生物学概论课程要求课程要求授课

2、教师：授课教师：陈昌杰教授陈昌杰教授 夏俊教授夏俊教授 杨清玲教授杨清玲教授绪绪 论论分子生物学定义分子生物学定义分子生物学发展简史分子生物学发展简史分子生物学教学内容分子生物学教学内容参考书目参考书目一、分子生物学定义一、分子生物学定义从从分子分子水平水平研究生物大分子的结构与功能从而研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学阐明生命现象本质的科学 ，主要指，主要指遗传信息遗传信息的的传递传递（复制）、（复制）、保持保持（损伤和修复）、（损伤和修复）、基因基因的表达的表达（转录和翻译）与（转录和翻译）与调控调控。分子生物学与其他学科的关系分子生物学是由生物化学、生物物理学、遗传学、

3、微生物学、细胞学、以及信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同专长的科学家的共同努力。它虽产生于上述各个学科，但已形成它独特的理论体系和研究手段，成为一个独立的学科。生物化学与分子生物学关系最为密切。两者同在我国教委和科委颁布的一个二级学科中，称为“生物化学与分子生物学”，但两者还是区别的。1 生物化学与分子生物学关系最为密切生物化学与分子生物学关系最为密切生物化学是从生物化学是从化学化学角度研究生命现象，着重研究角度研究生命现象，着重研究生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。生物体内各种生物分子的结构、转变与新陈代谢。分子生物学着重阐明生命的分子生物学着重阐明生

4、命的本质本质-主要研究生物主要研究生物大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的大分子核酸与蛋白质的结构与功能、生命信息的传递和调控。传递和调控。2 细胞生物学与分子生物学关系细胞生物学与分子生物学关系也十分密切传统的细胞生物学主要研究细胞和传统的细胞生物学主要研究细胞和亚细胞器亚细胞器的形的形态、结构与功能。态、结构与功能。分子生物学则是从各个生物大分子的结构入手，分子生物学则是从各个生物大分子的结构入手，进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作进一步研究各生物分子间的高层次组织和相互作用，尤其是细胞整体反应的用，尤其是细胞整体反应的分子机理分子机理。分子生物学：从分子生物学：从分子分子水

5、平理解生命活动水平理解生命活动细胞生物学：从细胞生物学：从细胞细胞水平理解生命活动水平理解生命活动遗传学：遗传学：从从遗传遗传角度理解生命活动角度理解生命活动 生物化学：从生物化学：从化学化学组成组成角度来理解生物大分子和生物角度来理解生物大分子和生物代谢。代谢。普通生物学（动物普通生物学（动物&植物）植物）&微生物学：不同微生物学：不同生生物类物类型型的特点。的特点。生物物理学：从生物物理学：从物理学物理学角度理解生物大分子结构和功角度理解生物大分子结构和功能。能。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

6、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已经渗透到生物学的几乎分子生物学已经渗透到生物学的几乎所有领域所有领域分子生物学已经成为生命科学领域的分子生物学已经成为生命科学领域的带头学科带头学科二、分子生物学发展简史二、分子生物学发展简史3 分子生物学的分子生物学的发展历程发展历程2020世纪以核酸研究为核心，带动着分子生物学向纵深发展世纪以核酸研究为核心，带动着分子生物学向纵深发展DNA双螺旋结构双螺旋结构操纵子学说操纵子

7、学说DNA重组重组PCR技术技术Add Your TextDNA测序测序1、孕育阶段、孕育阶段（18201950年代）年代）18651865年年，孟德尔孟德尔发表了植物杂交实验，首次发表了植物杂交实验，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。阐述了生物界有规律的遗传现象。“遗传因子遗传因子”19001900年年，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传，孟德尔遗传规律被证实，成为近代遗传学基础。学基础。孟德尔孟德尔(Gregor Mendel)(1822-1884):奥地利科学家，经典遗传学的奠基人奥地利科学家，经典遗传学的奠基人19091909年，年，约翰逊约翰逊根据希腊文根据希腊文“给予生命给予生命”

8、之意，之意，创造了创造了基因（基因（genegene）一词。一词。约翰逊约翰逊（Wilhelm Ludwig Johannsen，18571927）丹麦生物学家）丹麦生物学家摩尔根摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945):美国的实验胚胎学家，遗传学家美国的实验胚胎学家，遗传学家19101910年年，MorganMorgan的的染色体染色体基因遗传理论基因遗传理论 第一次将基因定位于染色体上第一次将基因定位于染色体上。进一步将。进一步将“性状性状”与与“基因基因”相耦联，成为现代遗传学的奠基石。相耦联，成为现代遗传学的奠基石。1、Avery的的肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验DNA

9、是遗传信息的载体；是遗传信息的载体；2、Hershey和和Chase的的噬菌体侵染细菌实噬菌体侵染细菌实验验DNA是可以进入寄主细胞的转染因是可以进入寄主细胞的转染因子。子。证明证明DNA是遗传物质的两个著名实验：是遗传物质的两个著名实验：1944年年，Avery的的肺炎双球菌转化实验肺炎双球菌转化实验，证明基，证明基因就是因就是DNA分子，提出分子，提出 DNA是遗传信息的载体是遗传信息的载体。艾弗里艾弗里（Oswald Theodore Avery，18771955）1952年年，Hershey和和Chase的的噬菌体侵染细菌实噬菌体侵染细菌实验验DNA是可以进入寄主细胞的转染因子是可以进

10、入寄主细胞的转染因子赫尔希赫尔希（Alfred Day Hershey，19081997）美国微生物学家美国微生物学家30%有有32P标记，标记，子代仅含不足子代仅含不足1%的原噬菌体蛋白质的原噬菌体蛋白质1957年年，Heinz Fraenkel-Conrat和和B.Singre的的杂合病毒实验杂合病毒实验证实证实RNA也是重要的遗传物质也是重要的遗传物质烟草花叶病毒的感染和繁殖过程烟草花叶病毒的感染和繁殖过程2、创立阶段、创立阶段（19501970年代）年代）1953年年，美国科学家美国科学家Watson 和英国科学家和英国科学家Crick提出提出 DNA Double Helix mod

11、el沃森沃森（James Dewey Watson，1928）美国生物化学家美国生物化学家克里克克里克（Francis Harry Compton Crick，1916）英国生物物理学家英国生物物理学家威尔金斯威尔金斯（Maurice Wilkins，1916）弗兰克林弗兰克林（Rosalind Franklin，19201958）Wilkins通过对通过对DNA分子分子的的X射线衍射研究射线衍射研究证实了证实了前两者提出的前两者提出的DNA的模型。的模型。1962年年Watson、Crick与与Wilkins共享共享诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖。1958年年Crick提出提出中心法则中心

12、法则DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制1958年，年，Meselson 和和Stahl证明证明 DNA半保留复制半保留复制。StahlMeselson1959年年，美籍西班牙裔科学家，美籍西班牙裔科学家Uchoa和美国和美国Kornberg发现了发现了DNA和和RNA的生物合成机理的生物合成机理而分享了而分享了诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖。1961年年，法国科学家，法国科学家Jacob（雅各布）（雅各布）和和Monod（莫诺）提出（莫诺）提出操纵子操纵子(operon)学说学说.1965年获得年获得诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1968年，年，Nirenberg、Holley

13、和和Khorana解读了解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的技能遗传密码及其在蛋白质合成方面的技能.1968年获得年获得诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖1970年年，Temin 和和Baltimore在在RNA肿瘤病毒肿瘤病毒中发现中发现逆转录酶逆转录酶。3、发展阶段、发展阶段（1970年代以后）年代以后）19751975年，获诺贝尔生理医学奖年，获诺贝尔生理医学奖DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制1977年年，Sanger等人发明了一种测定等人发明了一种测定DNA分子分子内核苷酸序列的方法（内核苷酸序列的方法（双脱氧链终止法双脱氧链终止法）。）。桑格(Sanger）吉尔伯特(Gi

14、lbert）伯格（Berg）1980年，与年，与Gilbert和和Berg共享共享诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖1983年年，美国遗传学家，美国遗传学家McClintoc发现发现可移动可移动的遗传因子的遗传因子(mobile element)。诺贝尔生理医学奖诺贝尔生理医学奖皇家卡罗林医学研究院皇家卡罗林医学研究院1989年年Altman、Cech因发现因发现核酶核酶（Ribozyme）获获Nobel化学奖。化学奖。1982年，年，Cech等等四膜虫细胞大核期间四膜虫细胞大核期间26SrRNA前体具有自我剪接功能前体具有自我剪接功能。1984年，年，Altman等等RNaseP核酸组分核酸组分M1R

15、NA有该酶的活性有该酶的活性，蛋白质部分蛋白质部分C5并无酶活性。并无酶活性。1993.1993.Roberts&Sharp Roberts&Sharp Splitting gene PCR technique&gene mutation in locusMullis&SmithMullis&Smith1994.1994.Gilman&Rodball Gilman&Rodball G-protein as a signal molecular in cell1995.1995.Lewis&Nusslein-Volhard Lewis&Nusslein-Volhard&Wieschaus Con

16、trol gene of body developing in DrosophilaNusslein-VolhardNusslein-Volhard1997年，年，普鲁西纳普鲁西纳发现了发现了朊病毒朊病毒(prion)盖达塞克盖达塞克普鲁西纳普鲁西纳1997年，诺贝尔生理医学奖年，诺贝尔生理医学奖1997，Wilmut成功获得克隆羊成功获得克隆羊Dolly诞生诞生2000年年，人类基因组草图绘制人类基因组草图绘制完成完成美国国家人类基因组研究所所长美国国家人类基因组研究所所长弗朗西斯弗朗西斯柯林柯林斯斯在介绍情况。在介绍情况。年月日年月日，人类基因组序列图亦，人类基因组序列图亦称称“完成图完成

17、图”（99.99%），提前绘制成功。），提前绘制成功。分子生物学教学内容分子生物学教学内容基因和基因组基因和基因组原核基因表达调控原核基因表达调控真核基因表达调控真核基因表达调控分子生物学技术分子生物学技术细胞信号传导细胞信号传导原癌基因和抑癌基因原癌基因和抑癌基因基因工程基因工程必须掌握的基础理论细胞中的遗传物质构成DNA的结构、复制、中心法则1.细胞中的遗传物质构成原核生物核DNA质粒DNA真核生物核基因组细胞质基因组线粒体DNA质体DNA真核生物染色体结构DNA双螺旋双螺旋“串珠串珠”“螺旋管螺旋管”“袢环袢环”“放射环放射环”中期染色体中期染色体一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构

18、三级结构“超螺旋管超螺旋管”四级结构四级结构真核生物的染色体组2.DNA的结构、复制、中心法则的结构、复制、中心法则DNA结构基本构成单位是核苷酸核苷酸由脱氧核糖、碱基和磷酸构成碱基分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)两个核苷酸以磷酸二酯键相连进一步盘旋、折叠，形成三级 或四级结构RNA：核糖、尿嘧啶(U)DNA(或RNA)是水溶性的含有磷酸基因、羟基和氨基在核酸提取中，保留水相核酸是两性电离,既带正电荷，又带负电荷等电点(PI)为22.5,在中性溶液中带负电荷核酸电泳时，点样时应点在负极杂交时，最好选择带正电荷的尼龙膜DNA(或或RNA)结构的启示结构的启示在解旋酶

19、的作用下，打开DNA双链 在特定的复制起始点以每条DNA链为模板在DNA聚合酶的催化下以4种脱氧核苷酸为前体物，合成一条互补DNA链DNA的复制的复制半保留半不连续复制半保留半不连续复制合成新链的方向为5-3端前导链是连续的后随链的合成是不连续的先合成RNA引物再合成不连续的小片段(冈崎片段，1001000核苷酸长度)最后在DNA连接酶作用下，将小片段连接起，形成完整的DNA链 DNA的半不连续复制的半不连续复制DNA 半半 不不 连连 续续 复复 制制PCRPCR技术：技术：DNADNA的体外复制的体外复制体外无解旋酶，要靠温度体外无解旋酶，要靠温度(90(90以上以上)解解开双链开双链以以

20、DNADNA为模板，需要引物，需为模板，需要引物，需DNADNA聚合酶，聚合酶，需要需要dNTPdNTP为前体为前体PCRPCR与体内与体内DNADNA复制的最大差异是温度复制的最大差异是温度DNA复制的启示复制的启示中心法则理论：中心法则理论：遗传信息的传递是：遗传信息的传递是：DNARNA DNARNA多肽多肽(蛋白质蛋白质)在逆转录酶的作用下，在逆转录酶的作用下，RNARNA可形成可形成cDNAcDNA，然后再由然后再由RNARNA蛋白质蛋白质中心法则中心法则RT中中 心心 法法 则则有意义链(sense/coding strand)：非模板链、信息链反意义链(antisense/tem

21、plate strand)：转录模板链以DNA一条链为模板，RNA聚合酶活性诱导RNA聚合酶识别并结合在转录起始位点以ATP、GTP、CTP和UTP为前体 合成(转录)RNA当遇到转录终止信号时，转录即停止转录转录(transcription)以以DNA分子中的一条链为模板，合成分子中的一条链为模板，合成RNA的过程的过程转录的过程转录的过程间接：间接：剪切掉内含子剪切掉内含子，将外显子连接，将外显子连接同一转录本，在不同的组织，因剪接差异可产生不同的mRNA.戴帽：戴帽：在在5-5-端加一特殊核苷酸：端加一特殊核苷酸：7-7-甲基鸟嘌呤核苷酸甲基鸟嘌呤核苷酸穿靴穿靴(多聚腺苷酸化，多聚腺苷酸

22、化，3-3-加尾加尾)：3-3-端加上一串腺苷酸端加上一串腺苷酸(AMP)poly(A)(AMP)poly(A)RNARNA编辑编辑(RNA Edit)(RNA Edit)某些mRNA的核苷酸序列,在生成转录产物后还需插入、删除或取代一些核苷酸残基,方能生成具有正确翻译功能的模板,遗传信息在mRNA水平上的改变过程，称为RNA编辑转录后的加工(真核生物mRNA)只有只有mRNAmRNA才翻译成蛋白质才翻译成蛋白质基因基因(DNA)(DNA)上三个相邻碱基组成一个密码子上三个相邻碱基组成一个密码子在转录过程中，基因上的三联密码子转录成在转录过程中，基因上的三联密码子转录成mRNAmRNA上的三联

23、密码子上的三联密码子mRNAmRNA由核内转移至细胞浆中的核糖体上，以由核内转移至细胞浆中的核糖体上，以三三联密码子指导合成蛋白质联密码子指导合成蛋白质翻译后的翻译后的蛋白质需要加工修饰蛋白质需要加工修饰 翻译（翻译（Transtation）由由RNA 蛋白质的过程蛋白质的过程中心法则的启示中心法则的启示遗传信息由DNA上的基因决定mRNA更能准确反映DNA所携带的遗传信息 RT-PCR：以RNA为模板，在逆转录酶作用下形成cDNA 反转录时可以mRNA3 poly(A)为模板设计引物可以利用poly(A)对mRNA进行纯化 基因的表达有组织特异性，且受许多因素的影响，mRNA的表达增强、降低

24、甚至关闭，会影响机体正常生理功能，因此，可通过检测mRNA的丰度检测基因的表达3.基因的结构基因的结构 调节调节基因基因 结构基因结构基因 I I P P O O 抑制基因抑制基因(I)：是阻遏物编码区：是阻遏物编码区启动基因启动基因(P)(P)：有有cAMPcAMP受体蛋白受体蛋白(CRP)(CRP)和和RNARNA聚合酶的结合位点聚合酶的结合位点操纵基因操纵基因(O)：是阻遏物结合位点：是阻遏物结合位点 ：-半乳糖苷酶结构基因半乳糖苷酶结构基因：透过酶结构基因：透过酶结构基因：转乙酰酶的结构基因：转乙酰酶的结构基因乳糖操纵子：乳糖操纵子：原核生物原核生物转录调控的典型转录调控的典型 真核生

25、物基因的结构多数基因是单独调控的 DNA结构结构 断裂基因（split gene）编码序列称外显子(exon)，编码多肽链；非编码序列称为内含子(Intron)侧翼序列（Flanking sequence）：第一个和最后一个外显子的外侧不被转录的区域；是基因的调控序列，包括启动子、增强子、终止子等真核生物mRNA的结构 mRNA结构 5 帽子结构 5 UTR CDS 3 UTR 3 poly(A)注意：启动子启始密码子终止子终止密码子DNADNA重组的三个工具：重组的三个工具：内切酶内切酶n能特异地识别能特异地识别DNADNA的碱基序列，并在的碱基序列，并在DNADNA链当中将链当中将DNAD

26、NA切开切开重组载体重组载体，质粒、噬菌体、病毒，质粒、噬菌体、病毒表达载体表达载体，细菌、细胞、组织，细菌、细胞、组织4.DNADNA重组重组DNA重组的一般步骤小结深入、清楚的理解基础理论，在以后学习才能够分析、理解、解决所遇到的问题遗传物质DNA、RNAIs it really clear？基因与基因组的结构与功能基因与基因组的结构与功能分子生物学研究内容最基础最重要的部分分子生物学研究内容最基础最重要的部分a.a.2020世纪世纪5050年代以前：年代以前：基因的染色体遗传学基因的染色体遗传学；b.b.2020世纪世纪5050年代以后：年代以后：基因的分子生物学研究基因的分子生物学研究

27、；c.c.近近2020年来，重组年来，重组DNADNA技术的完善应用，从克隆目的基因出技术的完善应用，从克隆目的基因出发，发，直接研究基因的功能与表型的关系直接研究基因的功能与表型的关系，基因的研究进，基因的研究进入入反向生物学阶段反向生物学阶段。1928年年摩尔根摩尔根证实了染色体是遗传基因的载体，从而获证实了染色体是遗传基因的载体，从而获得了生理医学诺贝尔奖。得了生理医学诺贝尔奖。基因表达调控的研基因表达调控的研究究a.转录转录水平水平的调控的调控b.翻译翻译水平水平的调控的调控-真核生物尤为复杂。真核生物尤为复杂。上游调上游调控序列；信号转导；控序列；信号转导；转录因子；转录因子；RNA

28、RNA剪辑剪辑 DNA DNA重组技重组技术术（基因工程）（基因工程）a.用于用于大量生产大量生产某些在正常细胞代某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽，如激素、谢中产量很低的多肽，如激素、抗体等，降低成本；抗体等，降低成本；b.用于用于定向改造定向改造某些生物的基因组某些生物的基因组结构，使得其具备的特殊功能更结构，使得其具备的特殊功能更符合人类生活的需要；符合人类生活的需要；c.是分子生物学是分子生物学基础研究基础研究不可缺少不可缺少的手段之一。的手段之一。分子生物学技术 PCR测序核酸杂交RNAimiRNA结构分子生物结构分子生物学学概念：研究生物大分子特定的空间结构以概念：研究生物大分子特

29、定的空间结构以及结构的运动变化与其生物学功能关系的及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。科学。a.结构的测定结构的测定b.结构运动变化规律的探索结构运动变化规律的探索c.结构与功能的相互关系结构与功能的相互关系研究方向研究方向 基因诊断与基因治疗是基因工程在医学领域发基因诊断与基因治疗是基因工程在医学领域发展的一个重要方面。展的一个重要方面。1991年美国向一患先天性免疫缺陷病（遗传性年美国向一患先天性免疫缺陷病（遗传性腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶ADA基因缺陷）的女孩体内导入重基因缺陷）的女孩体内导入重组的组的ADA基因。基因。我国也在我国也在1994年用导入人凝血因子年用导入人凝血因子IX基因

30、的方基因的方法成功治疗了乙型血友病的患者。在我国用作法成功治疗了乙型血友病的患者。在我国用作基因诊断的基因诊断的试剂试剂盒已有近百种之多。基因诊断盒已有近百种之多。基因诊断和基因治疗正在发展之中。和基因治疗正在发展之中。Lewin,B,Oxford University Press一些网站和论坛一些网站和论坛中国期刊全文数据库中国期刊全文数据库维普中文科技期刊维普中文科技期刊爱思维尔爱思维尔(Elsevier Science)www.ncbi.nlm.nih.gov丁香园论坛丁香园论坛( 生物大分子之间的互作生物大分子之间的互作 基因的社会学基因的社会学 基因基因表达，基因互作表达，基因互作

31、器官发生器官发生胚胎形成胚胎形成个体发育个体发育 结构生物学（结构生物学（Structural Biology）分子发育生物学（分子发育生物学（Molecular Developing Biology）4 4 分子生物学的发展导致未来生物学的新热点及领域分子生物学的发展导致未来生物学的新热点及领域个体细胞分子还原论还原论整体论整体论细胞中的定位细胞中的定位细胞分化细胞分化神经基质神经基质神经通道神经通道信息传递信息传递大分子克隆大分子克隆一级结构分析一级结构分析三维结构重建三维结构重建思维思维感情感情记忆记忆科学解释科学解释分子神经生物学（分子神经生物学（Molecular Neurobiol

32、ogy）1986.FriendFriend RB1第一个抑制癌基因被克隆第一个抑制癌基因被克隆 (Tumor Suppressor gene)(Tumor Suppressor gene)11个抑癌基因被证实个抑癌基因被证实（P53,P21,ERBA,WT1,NF1 P53,P21,ERBA,WT1,NF1 等）等）1975.Bishop MBishop M.Src(Sarcoma肉瘤肉瘤)癌基因的证实癌基因的证实人类基因组计划（人类基因组计划（HGP）遗传图遗传图物理图物理图序列图序列图表达图表达图基因定位基因定位 基因克隆基因克隆 基因转移基因转移 基因的分子生物学基因的分子生物学 比较基

33、因组研究比较基因组研究水稻等作物基因组计划水稻等作物基因组计划猪，牛等家畜基因组计划猪，牛等家畜基因组计划 功能基因组学功能基因组学(Functional Genomics or postGenomics)(Functional Genomics or postGenomics)研究内容包括基因功能发现、基因研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。表达分析及突变检测。大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互等，由此获得蛋白质水平上翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发

34、生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学（蛋白质组学（Proteome）分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势功能基因组学功能基因组学functional genomics蛋白质组学蛋白质组学proteomics生物信息学生物信息学bioinformatics发发 展展 趋趋 势势概念：利用结构基因组学提供的信息，以概念：利用结构基因组学提供的信息，以大规模大规模实验实验方法及统计与计算机分析，方法及统计与计算机分析，全面系统地全面系统地分析分析全部基因全部基因功能的学科。功能的学科。分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势功能基因组

35、学功能基因组学 functional genomics思考：一个或少数几思考：一个或少数几个基因功能分析方法？个基因功能分析方法？分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势批量的批量的(高通量高通量)的基因表达分析：的基因表达分析：3 同源性分析同源性分析(homology searching)1 DNA芯片芯片(DNA chips)2 基因表达系统分析基因表达系统分析(serial analysis of gene expression,SAGE)功能基因组学功能基因组学 functional genomics概念：研究某一基因组在某一特定细胞、特定时间内概念：研究某一基因组在某一特定细胞、特

36、定时间内所表达的全部蛋白质的集合体，以及所有蛋白质修饰所表达的全部蛋白质的集合体，以及所有蛋白质修饰后的各种形态。后的各种形态。1 1 对蛋白质组的分离：双向电泳对蛋白质组的分离：双向电泳2 2 对蛋白质组的鉴定：氨基酸组成分析、质谱技术等对蛋白质组的鉴定：氨基酸组成分析、质谱技术等分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势 蛋白质组学蛋白质组学 proteomics蛋白质组学分析研究技术：蛋白质组学分析研究技术：20世纪世纪80年代年代 新兴交叉学科新兴交叉学科生物学生物学计算机科学计算机科学数学数学信息科学等信息科学等概念：它包含了生物信息概念：它包含了生物信息的获取、处理、存储、分的获取、

37、处理、存储、分发、分析和解释等在内的发、分析和解释等在内的所有方面，它综合运用数所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物解大量数据所包含的生物学意义。学意义。分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势 生物信息学生物信息学 bioinformatics 基因组相关信息的收集、储存、管理与检索（数据基因组相关信息的收集、储存、管理与检索（数据库的建立与管理）库的建立与管理）序列比对及序列比对及新基因的发现、鉴定（相似性及同源性新基因的发现、鉴定（相似性及同源性分析）分析）计算机辅助基因识别（基因预测或基因注

38、释）计算机辅助基因识别（基因预测或基因注释）分子进化和比较基因组学 非编码区分析和DNA语言研究 蛋白质结构预测 基于结构的药物设计 其他 分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势 生物信息学生物信息学 bioinformatics研究内容研究内容生物信息数据库种类繁多。生物信息数据库种类繁多。4 4个大类：个大类：基因组数据库基因组数据库 核酸和蛋白质一级结构序列数据库核酸和蛋白质一级结构序列数据库 生物大分子生物大分子(主要是蛋白质主要是蛋白质)三维空间结三维空间结构数据库构数据库 以上述以上述3 3类数据库和文献资料为基础构建类数据库和文献资料为基础构建的的二次数据库二次数据库分子生物学的分子生物学的发展趋势发展趋势 生物信息学生物信息学 bioinformatics更加深刻更加深刻 更为明确更为明确 阐明生物大系统阐明生物大系统 生长发育生长发育 遗传变异遗传变异 繁殖死亡繁殖死亡 生生命命本本质质更加主动更加主动 更为有效更为有效 利用生物技术利用生物技术 改造生物改造生物 创造生物创造生物 新兴产业新兴产业 推动工，农，推动工，农，医医 的的 发发 展展 学习分子生物学的意义学习分子生物学的意义“烤烤”试试E-mail:Office：F座座四楼四楼