核酸分子杂交基因克隆DNA测序.PPT

医学分子生物学Medical Molecular Biology 绪论 Introduction 一、分子生物学的定义 由于分子生物学以其崭新的观点和技术对其他学科的全面渗透，推动了细胞生物学、免疫学、遗传学、发育生物学和神经生物学向分子水平的方向发展，使这些学科已不再是原来的经典学科，而成为生命科学的前沿。 (二) 医学分子生物学的主要研究内容 生物大分子的结构、功能，生物大分子之间的相互作用及其与疾病发生、发展的关系。 1. 核酸的发现 1869年，F.Miescher从脓细胞中提取核素 肺炎双球菌有两种类型： S型 菌体包有多糖类荚膜，菌落光滑（smooth），有毒性，可以使人患肺炎或使小鼠患败血症 R型 不具荚膜， 菌落粗糙（rough），无毒性，不致病 R型实际上是S型的突变类型，二者属于同一个物种。 ●加热杀死的S型菌中似乎存在某种导致细菌类型发生转化的物质。这种物质究竟是什么，人们尚不知道，暂时叫做“转化因子”（transforming principle）。 R型肺炎球菌转化为S型肺炎球菌的现象，称为转化（transformation） 。 导致R型细菌发生转化的因子，其化学本质究竟是什么？ 在美国纽约洛克菲勒研究所工作的Avery立刻敏感地抓住了这一问题，并在此基础上继续研究，取得了重大突破。 　 艾弗里等人的实验证据： 分离S型死菌的提取液→分别检测各分离组分（蛋白质、类脂、多糖、RNA和DNA）的转化活性 但当时的主流观点并不接受艾弗里DNA是遗传物质的观念，认为提取的DNA无论如何纯净，仍然可能有残余的蛋白质，蛋白质才是有活性的转化因子。 针对学术界的否定意见，艾弗里于1946年用蛋白酶、RNA酶和DNA酶分别处理肺炎球菌的细胞抽提物。 结果: （1）用蛋白酶处理后，转化活性无影响； （2）用RNA酶处理后，转化活性无影响； （3）用DNA酶后，转化活性丧失。 进一步证明了DNA作为遗传信息载体的功能。 发现遗传物质的化学本质是DNA，这是基因研究上一个重要的里程碑。 但在当时，这项重要的发现并未引起足够的重视。艾弗里虽曾被提名为诺贝尔奖的候选人，但当时评奖委员会认为“最好等到DNA的转化机理更多地为人们所了解的时候再说”。可是，当争议平息、诺贝尔奖评选委员会准备授奖之时，他已经去世了。 更具说服力的实验证据 1951年，赫里奥特（R·Herriott）提出一个十分富有魅力和启发性的假说： “病毒的作用可能像一个充满着转化因子的注射针。这样的病毒本身不会进入细胞，但它不仅用尾部接触寄生细胞，并可能通过酶的作用在细胞外膜上钻一小孔，然后病毒头部的DNA就钻入细胞。” 噬菌体感染实验 35S标记蛋白质外壳的噬菌体?感染?细菌?细菌无放射性 32P标记DNA内芯的噬菌体?感染?细菌?细菌有放射性 这一结果确凿无疑地证明：进入寄主细胞内的是噬菌体DNA，而不是蛋白质外壳。 噬菌体的DNA不但包括噬菌体自我复制的信息，而且包括合成噬菌体蛋白质所需要的全部信息。 1952年，赫尔希（A．D．Hershey）和蔡斯（M．Chase）证明了噬菌体DNA能携带遗传信息到后代中去以后，科学界才终于接受了DNA是遗传信息载体的理论。 赫尔希与德布吕克和卢里亚一起，获1969年的诺贝尔生理学医学奖奖。 人们彻底摒弃蛋白质是基因的化学本质的概念，是在1953年沃森和克里克提出著名的DNA双螺旋分子结构模型之后。 1953年4月25日，英国的《Nature》刊登了沃森和克立克的DNA的双螺旋结构模型，这一天是分子生物学的诞生日。 1953年Watson 和Crick提出了DNA的双螺旋结构模型 获1962年诺贝尔生理学与医学奖 DNA分子双螺旋结构模型的发现，是生物学史上的一座里程碑： ●为DNA复制提供了构型上的解释，使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑 ●DNA双螺旋模型在科学上的影响是深远的 DNA如何储存并表达遗传信息？这个问题引起了很多物理学家的兴趣，1945年，薛定谔在《生命是什么》一书中提出了遗传密码的概念。 1954年，物理学家伽莫夫提出三联体密码的概念。 1961年，尼伦伯格和马太利用三联体密码合成了由苯丙氨酸组成的多肽长链。 到1966年，64种遗传密码的含义全部得到了解答，形成了一部密码辞典。 DNA只存在于细胞核中，蛋白质的合成在细胞质中进行，细胞核中的遗传信息如何转达到细胞质中呢？ mRNA和tRNA的发现给这个问题提供了答案，1958年Crick提出的“中心法则”很快得到了证实。 1970年，Temin和Baltimore从鸡Rous肉瘤病毒(Rous sarcoma vi