分子遗传学第一章绪论概述
分子生物学第一章绪 论
Avery 在1944年更精密的实验设计
• 提取可能的转化因子：DNA、RNA、蛋白质、荚膜进行试 验
• 分别用降解DNA、RNA、蛋白质的酶作用于S型菌细胞抽 提物
• 组分提纯试验结果：DNA组分纯度越高，转化效率越高。
结论：使R型菌变为S型菌的物质是S型菌的DNA
• Avery在1944年的报告中这样写道：当溶 液中酒精的体积达到9/10时，有纤维状物 质析出；如稍加搅动，这种物质便会像棉 线绕在线轴上一样绕在硬棒上，溶液中的 其他成分则以颗粒状沉淀留在下面。溶解 纤维状物质并重复沉淀数次，可提高其纯 度。这一物质具有很强的生物学活性，初 步实验证实它很可能就是DNA。
4．假基因 不能合成出功能蛋白质的失活基因 。
5．重叠基因 不同基因的核苷酸序列有时是可以共用的 即重叠 的。
1983年，McClintock由于在50年代提出并发 现了可移动遗传因子（jumping gene或称 mobile element）而获得Nobel奖。
Barbra McClintock
• 阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生 物学的主要任务。
一、基因的发展
1. Mendel的遗传因子阶段 2. 摩尔根的基因阶段 3. 顺反子阶段 4. 现代基因阶段
Mendel的遗传因子阶段
• Mendel提出：生物的某种 性状是由遗传因子负责传 递的。是颗粒性的，体细 胞内成双存在，生殖细胞 内成单存在。遗传因子是 决定性状的抽象符号。
T2噬菌体感染试验 （1952年，Hershey & Chase）
病毒重建试验
杂种病毒的感染 特征和蛋白质外 壳的特性是由其 中的RNA决定的， 而不是蛋白质决
定的
结论
遗传学笔记
遗传学笔记第一章绪论1.1 分子遗传学的含义1.不能把分子遗传学单纯地理解成中心法则的演绎*分子遗传学≠中心法则传统：分子遗传学=中心法则实际：分子遗传学≠中心法则，他首先是遗传学，其坚实的理论基础仍然是摩尔根的《基因论》中心法则只是对基因，性状及突变在核酸分子水平上的解释。
从中心法则到性状的形成仍然是一个复杂的甚至未知的遗传，变异与发育的生物学过程。
分子遗传学不仅盯住DNA/RNA，蛋白质，更要研究活细胞内与遗传便宜有关的一切分子事件。
分子遗传学≠核酸+蛋白质分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学过程-遗传与变异的过程。
它研究的是动态的生物学过程，而不是脱离生物体，在试管里孤立地研究生物大分子的结构与功能。
1992年，Nature 的主编J.Maddox 曾著文Is molecular biology yet a science？指出："现在有那么一些叫分子生物学家的人，他们的文章无视全部的动物，植物，也很少言及他们的生理学。
实验的大部分资料来自所谓的'凝胶'---""分子生物学在很大程度上变成定性的科学。
---如果事情只是简单的说明某个基因版本与某种遗传病相关，那么，分离这种片段（如电泳），然后测序足以。
"但是"以往的巨大成就表明，生命过程是由严格控制下进行的一些有序事件组成"他说："在人们长期为细胞生物学现象寻找定性的解释中，他们将会相信细胞只不过是一个充满了分子开关的袋子，他们作为分子传动器或开或关而出现在预定的事件序列中。
要真正在分子水平上了解遗传变异的本质，仅仅研究核酸或蛋白质的生物化学是不够的。
分子遗传学所研究的应该是细胞中动态的遗传变异过程，以及与其相关的分子事件。
所以不止是中心法则，核酸，蛋白质。
2.分子遗传学不是核酸及其产物（蛋白质）的生物化学分子遗传学是分子生物学的一个分支，或理解为狭义的分子生物学。
1-第一章绪论
魏斯曼 （Weismann A.，1834~1914）
①．种质连续论：种质是世代连续不绝的； ②．支持选择理论； ③．否定后天获得性遗传：老鼠22代割尾巴试验。
25
种质连续论
◆ 1892年，魏斯曼提出种质连续论(theory of continuity of germplasm)，否定获得性状遗传。 ◆多细胞生物由种质和体质组成：种质指生殖细胞， 负责生殖和遗传；体质指体细胞，负责营养活动。 ●种质是“潜在的”，世代相传，不受体质和环境影 响，所以获得性状不能遗传；体质由种质产生，不能 遗传。 ●种质在世代间连续，遗传是由具有一定化学成分和 一定分子性质的物质(种质)在世代间传递实现的。 26
广泛研究遗传变异与生物进 化关系。 ①．1859年发表《物种起源》著作， 提出了自然选择和人工选择的进化 学说，认为生物是由简单复杂、 低级 高级逐渐进化而来的。 ②．承认获得性状遗传的一些
论点提出“泛生论”假说。
达尔文以博物学家的身份进 行了 5 年的环球考察工作。
“贝克尔“号巡洋
达尔文：泛生假说
不可遗传变异
某一品种（高株）
高株
矮株
相同的环境
高株
理论综合题：
在某一种植物中发现一株具有异常性状 的个体，请设计一个对该异常性状进行 遗传分析的实验方案（包括方法、过程 和可能取得的结果）。
4．遗传学研究的任务：
(1)．阐明：生物遗传和变异现象 表现规律； (2)．探索：遗传和变异原因 物质基础； (3)．指导：动植物和微生物育种 提高人民
3. 分子遗传学时期(1953~)
（1）.1953年 Watson和 Crick 提出DNA分子双 螺旋(double helix)模型，是 分子遗传学及以 之为核心的分子 生物学建立的标 志。
分子遗传学第1章引言
医学应用
开启了诊断、治疗和预防遗传性疾病的新途径， 如基因检测和基因编辑技术。
进化与生态学
揭示了物种间遗传变异和进化的模式，对生物 多样性和生态系统功能起到了重要的解释作用。
分子遗传学的方法Biblioteka 1蛋白质组学2
研究细胞和组织中的蛋白质数量、结构和
功能，深入理解基因表达的调控机制。
3
基因组测序
通过高通量测序技术，获得全基因组或特 定基因的DNA序列信息。
3
1860s
格雷戈尔·孟德尔提出遗传定律，奠定了 遗传学的基础。
1970s
基因工程技术的突破，如DNA重组和基因 克隆，推动了分子遗传学的发展。
分子遗传学的重要性
生物学研究
提供了深入了解生命基本单位的机会，由此解 析各个生物系统的功能和遗传特点。
农业改良
为作物育种提供了新的工具和方法，加速了农 作物品种的改良和农业生产的提升。
总结和展望
分子遗传学的发展使我们更深刻地理解了遗传现象和生命的奥秘，未来将继 续推动着生物科学的前沿。
基因编辑
利用CRISPR-Cas9等技术直接修改基因组， 实现基因功能的精确调控和基因治疗。
分子遗传学的应用
人类遗传疾病
诊断和研究遗传性疾病的发生 机制，为制定个性化治疗方案 提供依据。
农作物改良
优化农作物的产量、抗病性和 品质，提高农业的可持续性和 经济效益。
进化研究
探索物种形成和进化的分子机 制，揭示生命多样性和生态系 统的复杂性。
2 表达调控
研究基因的表达调控机制，包括转录、翻译 和修饰等过程。
3 突变与变异
探索基因突变和基因型变异在个体遗传和表 现上的影响。
4 遗传信息传递
分子生物学chapter1绪论
定向改造某些生物的基因组结构、使它们所具 有的特殊经济价值或功能得以成百上千倍地提 高。
进行基础研究。
2、基因表达调控研究
蛋白质分子控制了细胞的一切代谢活动，而 决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸 （主要是脱氧核糖核酸）分子编码，所以， 基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译 过程。
基本定理：
1.构成生物体有机大分子的单体在不同生物 中都是相同的；
2.生物体内一切有机大分子的建成都遵循着 各自特定的规则；
3.某一特定生物体所拥有的核酸及蛋白质分 子决定了它的属性。
1、DNA重组技术
是20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将 不同DNA片段（基因或基因的一部分）按照人 们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中 与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细 胞的新的遗传性状。
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工 程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究 的结晶，而限制性内切酶DNA连接酶及其他工 具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关 键。
通过DNA连接酶把不同的DNA片段连接成一个整体。a. DNA的 粘性末端; b. DNA的平末端; c. 化学合成的具有EcoRI粘性末端的 DNA片段。
1．拥有特定的空间结构（三维结构）；
2．在它发挥生物学功能的过程中必定存在着 结构和构象的变化。
4、基因组、功能基因组与生物信息学研究
2001年2月，Nature 和Science同时发表了人类基因组 全序列。
已有数十种生物基因组被基本破译。
测定基因组序列只是了解基因的第一步，在基因组计 划的基础上提出了蛋白质组计划（又称后基因组计划 或功能基因组计划），旨在快速、高效、大规模鉴定 基因的产物和功能。
分子生物学
对蛋白质结构与功能的进一步认识
1956-58年Anfinsen和White根据对酶 蛋白的变性和复性实验，提出蛋白质的 三维空间结构是由其氨基酸序列来确定 的。1958年Ingram证明正常的血红蛋白 与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之 间，亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基 的差别，使人们对蛋白质一级结构影响 功能有了深刻的印象。与此同时，对蛋 白质研究的手段也有改进，1969年Weber 开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定 蛋白质分子量；
(二)、现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从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。DNA双螺旋发现的最 深刻意义在于：确立了核酸作为信息分 子的结构基础;提出了碱基配对是核酸复 制、遗传信息传递的基本方式；从而最 后确定了核酸是遗传的物质基础，为认 识核酸与
蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了 最重要的基础。在此期间的主要进展包 括：
遗传信息传递中心法则的建立
在发现DNA双螺旋结构同时，Watson 和Crick就提出DNA复制的可能模型。其 后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合 酶；1958年Meselson及Stahl用同位素标 记和超速离心分离实验为DNA半保留模型 提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提 出DNA不连续复制模型；1972年证实了 DNA复制
S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸 并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋 结构；1948-1953年Chargaff等用新的层 析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷 酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱 基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱 基配对的DNA结构认识打下了基础。
分子生物学基础第一章绪论 第二节分子生物学发展简史
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学
分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。
从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第二节 分子生物学发Hale Waihona Puke 简史三、分子生物学的现状与展望
1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学
分子生物学基础
第一章 绪 论
《分子生物学》习题答案
《分子生物学》课后习题第1章绪论1.简述孟德尔、摩尔根和Waston等人对分子生物学发展的主要贡献。
孟德尔是遗传学的奠基人，被誉为现代遗传学之父。
他通过豌豆实验，发现了遗传学三大基本规律中的两个，分别为分离规律及自由组合规律。
摩尔根发现了染色体的遗传机制，创立染色体遗传理论，是现代实验生物学奠基人。
于1933年由于发现染色体在遗传中的作用，赢得了诺贝尔生理学或医学奖。
Watson于1953年和克里克发现DNA双螺旋结构_（包括中心法则），获得诺贝尔生理学或医学奖，被誉为“DNA之父”。
2.写出DNA、RNA、mRNA和siRNA的英文全名。
DNA：deoxyribonucleic acid 脱氧核糖核酸RNA：ribonucleic acid 核糖核酸mRNA：messenger RNA 信使RNAtRNA：transfer RNA 转运RNArRNA：ribosomal RNA 核糖体RNAsiRNA：small interfering RNA 干扰小RNA3.试述“有其父必有其子”的生物学本质。
其生物学本质是基因遗传。
子代的性状由基因决定，而基因由于遗传的作用，其基因的一半来自于父方，一般来自于母方。
4.早期主要有哪些实验证实DNA是遗传物质？写出这些实验的主要步骤。
1)肺炎链球菌转化实验：外表光滑的S型肺炎链球菌（有荚膜多糖→致病性）；外表粗糙R型肺炎链球菌（无荚膜多糖）。
①活的S型→注射→实验小鼠→小鼠死亡②死的S型（经烧煮灭火）→注射→实验小鼠→小鼠存活③活的 R型→注射→实验小鼠→小鼠存活④死的S型+活的R型→实验注射→小鼠死亡⑤分离被杀死的S型菌体的各种组分+活的R型菌体→注射→实验小鼠→小鼠死亡（内只有死的S型菌体的DNA转化R型菌体导致致病菌）*DNA是遗传物质的载体2)噬菌体侵染细菌实验①细菌培养基35S标记的氨基酸+无标记噬菌体→培养1-2代→子代噬菌体几乎不含带有35S标记的蛋白质②细菌培养基32N标记的核苷酸+无标记噬菌体→培养1-2代→子代噬菌体含有30%以上32N标记的核苷酸*噬菌体传代过程中发挥作用的可能是DNA而不是蛋白质。