（優選）分子生物學與基因工程第一講現在是1頁\一共有27頁\編輯于星期三主要內容

分子生物學與基因工程含義分子生物學與基因工程發展簡史分子生物學與基因工程基本內容與其他學科的關系幾個熱點問題其他現在是2頁\一共有27頁\編輯于星期三

生物學經歷了一個漫長的研究歷程。最早人們從研究動物和植物的形態、解剖和分類開始，隨著細胞學、遺傳學、微生物學、生理學、生物化學的發展，研究進入細胞水平。到20世紀中葉以來，生物學以生物大分子為研究目標，分子生物學（MolecularBiology）開始形成了獨立的學科，這是對生物界的認識不斷深入的過程?，F在是3頁\一共有27頁\編輯于星期三現在是4頁\一共有27頁\編輯于星期三

從廣義來講，蛋白質及核酸等生物大分子結構和功能的研究都屬于分子生物學的范疇，也就是從分子水平闡明生命現象和生物學規律。例如，蛋白質的結構、運動和功能，酶的作用機理和動力學，膜蛋白結構與功能及跨膜運輸等都屬于分子生物學的研究內容。1分子生物學與基因工程的含義現在是5頁\一共有27頁\編輯于星期三

從狹義上講，分子生物學主要是研究生物體主要遺傳物質-基因或DNA的結構及其復制、轉錄、表達和調節控制等過程的科學。當然，也涉及到與這些過程有關的蛋白質和酶的結構與功能的研究。現在是6頁\一共有27頁\編輯于星期三

基因工程是指將一種或多種生物體(共體)的基因或基因組提取出來,或者人工合成的基因,按照人們的愿望,進行嚴密的設計,經過體外加工重組,通過一定的方法,轉移到另一種生物體(受體)的細胞內,使之能在受體細胞遺傳并獲得新的遺傳性狀的技術。現在是7頁\一共有27頁\編輯于星期三2分子生物學與基因工程發展簡史1944年，Avery在肺炎雙球菌轉化實驗中證實了DNA是遺傳的物質基礎，標志著分子生物學的誕生；

1953年，Watson和Crick在Nature雜志（171：737～738）上提出了著名的DNA雙螺旋模型，為分子生物學的發展奠定了堅實的基礎；

1956年，Kornberg在大腸桿菌的無細胞提取液中實現了DNA的合成；現在是8頁\一共有27頁\編輯于星期三1958年，Crick提出了遺傳信息的傳遞規律，即著名的“中心法則”；同年，Meselson與Stahl用實驗證明了DNA復制是一種半保留復制；

1959年，Uchoa發現了細菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了RNA，研究并重建了將基因內的遺傳信息通過RNA中間體翻譯成蛋白質的過程；

1961年，Nirenberg和Matthaei破譯了所有三聯體密碼子；同年，法國科學家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操縱子模型；現在是9頁\一共有27頁\編輯于星期三1962年，Arber首次發現DNA限制性內切酶的存在；

1970年，Smith首次從大腸桿菌中分離到第一個限制性內切酶；同年，Temin和Baltimore首次發現在病毒中存在以RNA為模板，逆轉錄成DNA的逆轉錄酶；

1972年，Berg構建了世界上第一個重組DNA分子，開辟了生物學新領域-遺傳工程；

1977年，Robert和Sharp在研究腺病毒的mRNA合成時，首次發現了斷裂基因的存在；

1977年，Sanger和Gilbert分別提出了兩種DNA測序技術-酶法（或雙脫氧鏈終止法）和化學修飾法；現在是10頁\一共有27頁\編輯于星期三1981年，Cech和Altman首次發現RNA具有生物催化功能；

1983年，Mullis發明了聚合酶鏈式反應（PolymeraseChainReaction，PCR）技術，極大地推動了分子生物學的發展；

1990年，人類基因組計劃啟動，同時先后開展多種模式生物的基因組測序。標志著生命科學研究進入“基因組學”時代；

1994年，Wilkins和Williams等首次提出了蛋白質組的概念；

1997年，Wilmut等首次成功地從體細胞中克隆出羊-Dolly；到目前為止，人們已完成包括人和水稻等重要模式生物的基因組測序工作。生命科學研究進入“蛋白質組學”的新的發展階段?，F在是11頁\一共有27頁\編輯于星期三分子生物學與基因工程發展的幾個里程碑

上個世紀50年代，Watson和Crick提出了的DNA雙螺旋模型；

60年代，法國科學家Jacob和Monod提出了的乳糖操縱子模型；

70年代，Berg首先發現了DNA連接酶，并構建了世界上第一個重組DNA分子；

80年代，Mullis發明了聚合酶鏈式反應（PolymeraseChainReaction，PCR）技術；

90年代，開展了“人類基因組計劃”和模式生物的基因組測序，分子生物學進入“基因組時代”；目前，分子生物學進入了“后基因組時代”或“蛋白質組時代”。現在是12頁\一共有27頁\編輯于星期三人名年份獲獎內容Kossel1910分離出腺嘌呤、胸腺嘧啶和組氨酸UchoaKornberg1959RNA的合成DNA的復制WatsonCrick1962提出DNA雙螺旋結構KendrewPerutz1962測定了肌紅蛋白和血紅蛋白的高級結構JacobMonod1965提出了乳糖操縱子學說NirenbergHollyKhorana1969破譯DNA遺傳密碼闡明tRNA的結構首次人工合成核酸分子分子生物學領域獲得諾貝爾獎一覽表現在是13頁\一共有27頁\編輯于星期三人名年份獲獎內容TeminBaltimore1975逆轉錄酶的發現Arber1978DNA限制性內切酶的發現Sanger19581980測定了牛胰島素的一級結構提出DNA測序法-酶法Gilbert1980提出DNA測序法-化學修飾法Berg1980發現DNA連接酶并構建了第一個重組分子KohlerMilsteinJerne1984提出了單克隆抗體技術McClintock1988跳躍基因的發現AltmanCech1989RNA具有生物催化功能現在是14頁\一共有27頁\編輯于星期三人名年份獲獎內容BishopVarmus1989正常細胞同樣帶有原癌細胞RobertsSharp1993斷裂基因的發現Mullis1993發明了PCR儀Smith1993發明了寡聚核苷酸定點突變法GilmanRodbell1994G蛋白的發現LewisNussleinWieschaus1995鑒定了控制果蠅體節發育基因現在是15頁\一共有27頁\編輯于星期三人名年份獲獎內容Stanley1997蛋白致病因子－朊蛋白的發現Gunter1999蛋白質具有控制其運輸和定位的內在信號

HartwellHuntNurse2001發現了細胞周期的關鍵調節因子AgreMacKinnon2003細胞膜離子通道的結構和機理研究ROSE等2004泛素調節的蛋白質降解Kornberg2006發現真核生物轉錄的分子基礎Andrew、Craig2006發現RNA干擾現象Smith等2007胚胎干細胞和哺乳動物DNA重組

Hausen

等2008人乳頭狀瘤病毒(HPV)和HIV的發現

錢永健等2008綠色熒光蛋白的發現與應用現在是16頁\一共有27頁\編輯于星期三3.1分子生物學的研究內容

核酸的結構基因與基因組的結構與序列特征

DNA生物合成（復制）

DNA損傷與修復

DNA重組

RNA生物合成（轉錄）蛋白質的生物合成基因表達調控現在是17頁\一共有27頁\編輯于星期三基因工程研究的主要內容克隆載體研究:cloningvector受體系統的研究:hostcellsystem目的基因的研究:targetgene生物基因組學的研究:genomicresearch應用研究:application3.2基因工程的主要研究內容現在是18頁\一共有27頁\編輯于星期三基因工程的基本操作程序分離獲得目的基因限制性核酸內切酶將切割外源DNA和載體DNA連接酶將外源DNA和載體連接，組成重組DNA分子。將重組DNA分子引入受體細胞帶有重組體的細胞培養擴增，獲得大量的細胞繁殖群體篩選和鑒定轉化細胞進一步研究分析，實現功能蛋白的表達現在是19頁\一共有27頁\編輯于星期三發育生物學與分子生物學的關系

許多發育相關基因紛紛克隆成功，如控制果蠅體節發育的Homeo基因、金魚草的的花瓣發育基因DEF等。上述基因的克隆已開辟了發育分子生物學的嶄新研究領域，并在近年來獲得較大進展。4分子生物學與其他學科的關系現在是20頁\一共有27頁\編輯于星期三

在植物生理學方面光合作用的研究已進入分子水平。一些植物的葉綠體DNA的全序列測定已經完成，光合作用有關的基因如光系統I和II、電子傳遞鏈、二磷酸核酮糖羧化/加氧酶等的表達調控研究都已基本完成，使光合作用研究進入了一個新的階段。植物生理學與分子生物學的關系現在是21頁\一共有27頁\編輯于星期三神經科學與分子生物學的關系

神經系統分子生物學的研究造成神經生物學的革命性變化。如乙酰膽堿受體的分離純化和基因克隆已經完成。神經通道也已得到純化和基因克隆，分子生物學滲入神經科學已產生了分子神經生物學?，F在是22頁\一共有27頁\編輯于星期三5當前分子生物學與基因工程的幾個熱點問題

一些重大疾病的致病分子機理研究（如癌癥、HIV、SARS和禽流感等）；

基因與發育的關系；

抗病分子作用機制研究；分子育種技術的建立與發展現在是23頁\一共有27頁\編輯于星期三主要參考書《現代分子生物學》朱玉賢主編高等教育出版社《分子生物學基礎》楊歧生編著浙江大學出版社《分子生物學》閻隆飛主編中國農業大學出版社《分子生物學》楊榮武主編南京大學出版社《分子生物學》陳啟民等編著南開大學出版社《高級分子生物學要義》特懷曼編著科學出版社《分子生物學精要》Malacinski著化學工業出版社《

GenesⅧ》Lewin.Pearsonprenticehall.2004《Molecularbiologyofgene》

（fifthedition）Watson,etalGoldspringharborLaboratorypress.2004現在是24頁\一共有27頁\編輯于星期三張惠展《基因工程》華東理工大學出版社2005閆新甫《轉基因植物》科學出版社2003王關林等《植物基因工程》（第二版）科學出版社2002吳乃虎《基因工程原理》（第二版）高等教育出版社1998AdrianSlater,etal《PlantBiotechnology-Thegeneticmanipulationofplant》Oxforduniverssitypress.2003現在是25頁\一共有27頁\編輯于星期三相關學術性刊物1外文期刊Nature/ScienceCellPNASEMBOJGene&DevelopmentPlantCell/PlantJournalPlantMolecularBiologyBiotechnologya