医学分子生物学 中南大学课件
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《医学分子生物学》PPT课件
第十一章 Chapter11 疾病产生的分子基础
Molecular Basis of Diseases Formation
基因结构与表达异常与疾病
• 人类疾病如白血病、恶性肿瘤、糖尿病、 神经退行性疾病、心脑血管、高血压等 的发生和发展都涉及到有关蛋白质及其 复合物的结构、功能和相互作用异常。
• 人体内蛋白质分子结构和功能的异常 是疾病的发生和发展的主要原因 。
b. 错义突变 (missense mutation) c. 无义突变 (nonsense mutation) d. 终止密码子突变或延长突变
e. 起始密码子突变(initiation codon mutation) f. 非编码序列点突变 (point mutation in noncoding sequence)
•亮氨酸的密码子UUA，中间的U变为A这样 一个碱基变化就会成为（终止密码子）UAA。
• 当DNA分子中一个终止密码发生突变，成 为编码氨基酸的密码子时，多肽链的合成 将继续进行下去，肽链延长直到遇到下一 个终止密码子时方停止，因而形成了延长 的异常肽链，这种突变称为终止密码突变 （termination codon mutation）或延长突 变（elongtion mutation）。
3. 插入（insertion）
基因突变的类型
4. 倒位是一段核苷酸序列方向倒转：基因 内部的DNA序列重组，使一段DNA序 列的方向倒转。
5. 配子突变与体细胞突变 6. 动态突变指串联重复拷贝数随世代的传
递而改变（dynamic mutation）
(二) 不同的基因突变引起不同的遗传效应
(1)碱基置换突变 (substitution mutation) a. 同义突变 (consense mutation)
Molecular Basis of Diseases Formation
基因结构与表达异常与疾病
• 人类疾病如白血病、恶性肿瘤、糖尿病、 神经退行性疾病、心脑血管、高血压等 的发生和发展都涉及到有关蛋白质及其 复合物的结构、功能和相互作用异常。
• 人体内蛋白质分子结构和功能的异常 是疾病的发生和发展的主要原因 。
b. 错义突变 (missense mutation) c. 无义突变 (nonsense mutation) d. 终止密码子突变或延长突变
e. 起始密码子突变(initiation codon mutation) f. 非编码序列点突变 (point mutation in noncoding sequence)
•亮氨酸的密码子UUA，中间的U变为A这样 一个碱基变化就会成为（终止密码子）UAA。
• 当DNA分子中一个终止密码发生突变，成 为编码氨基酸的密码子时，多肽链的合成 将继续进行下去，肽链延长直到遇到下一 个终止密码子时方停止，因而形成了延长 的异常肽链，这种突变称为终止密码突变 （termination codon mutation）或延长突 变（elongtion mutation）。
3. 插入（insertion）
基因突变的类型
4. 倒位是一段核苷酸序列方向倒转：基因 内部的DNA序列重组，使一段DNA序 列的方向倒转。
5. 配子突变与体细胞突变 6. 动态突变指串联重复拷贝数随世代的传
递而改变（dynamic mutation）
(二) 不同的基因突变引起不同的遗传效应
(1)碱基置换突变 (substitution mutation) a. 同义突变 (consense mutation)
医学分子生物学全套课件
未来医学领域的发展趋 势和挑战
06
基因诊断和基因治疗技术进展
基因诊断方法原理及应用
基因诊断方法原理
通过检测特定基因序列或表达水平的变化，判断个体是否携带某种遗传病基因或存在基因突变，为疾 病的预防、诊断和治疗提供依据。
应用领域
广泛应用于遗传性疾病、肿瘤、感染性疾病等的诊断和治疗，如囊性纤维化、乳腺癌、艾滋病等。
等。
药物研发
通过分子生物学技术研究药物 与靶标的作用机制，为药物设 计和优化提供理论支持。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定 个性化的治疗方案，提高治疗 效果和减少副作用。
生物治疗
利用基因工程、细胞工程等技 术手段开发新的生物治疗方法 ，如基因疗法、细胞疗法等。
02
基因与基因组结构功能
基因概念与分类
重组技术原理及应用
重组技术原理
利用DNA链的断裂和重连特性，在 体外将不同来源的DNA片段连接成 新的DNA分子。
基因克隆
将目的基因插入载体DNA，构建重 组DNA分子，导入受体细胞进行扩 增和表达。
基因敲除
利用重组技术将特定基因从基因组中 删除或失活，研究基因功能或制备基 因敲除动物模型。
基因治疗
帕金森病基因治疗
利用病毒载体将多巴胺合成酶基因导入患者大脑中，提高多巴胺水平，改善帕金森病症状，临床试验已进入后期 阶段。
未来发展趋势预测
精准医疗
随着基因组学、蛋白质组学等技 术的发展，基因诊断和基因治疗
将更加精准、个性化。
多学科交叉融合
医学分子生物学将与生物信息学、 合成生物学等多学科交叉融合，推 动基因诊断和基因治疗技术的创新 发展。
遗传病治疗
利用基因克隆、基因敲除等技术研究 遗传病的发病机制，为遗传病的治疗 提供新思路和方法。
医学分子生物学_PPT课件
2016/9/3 12
分子生物学技术：
由生物化学、生物物理学、细胞生物学、 遗传学、应用微生物学及免疫学等各专业技术 的渗透、综合而成，并在此基础上发明和创造 了一系列新的技术。 例如：DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、基因克隆、基因体外扩增、DNA 测序等， 形成了独特的重组DNA技术及其相关技术。
2. 前体mRNA分子的拼接，去除内含子序列，连接成 成熟mRNA； 3. 发现单基因遗传病的基因结构的变异； 4. 从cDNA序列推导出蛋白质的一级结构； 5. 根据DNA序列合成基因，并与载体连接，使之在细 菌中表达，合成活性蛋白质，开创了基因工程。
2016/9/3
37
6. 基因的人工合成
1978年体外首次成功地人工合成第一个完
☻基因工程和蛋白质工程
外源DNA与载体在体外进行连接，或在基因水
平上进行有目的的定向诱变。
生物技术进入了分子水平，基因（或DNA）也 进入了社会生产和人们生活的方方面面。
2016/9/3 16
按照自己的意愿和社会需求改造基因，制备
各种具有生物活性的大分子。
DNA、RNA 和蛋白质成为人类治病、防病的一
的遗传密码，证明DNA分子中的遗传信息是以三联密
码的形式贮存。 遗传密码在生物界具有通用性。
2016/9/3
29
2016/9/3
30
2016/9/3
31
4. 中心法则的建立
1958 年， Crick 提出了分子生物学的中 心法则（central dogma）。 中心法则是分子遗传学基本理论体系。
整基因。 直接证实了Mendel G在1865年发现的遗传 因子(基因)的化学本质，就是 DNA分子。 DNA分子是多种多样生命现象的物质基础。
分子生物学技术：
由生物化学、生物物理学、细胞生物学、 遗传学、应用微生物学及免疫学等各专业技术 的渗透、综合而成，并在此基础上发明和创造 了一系列新的技术。 例如：DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂 交、基因克隆、基因体外扩增、DNA 测序等， 形成了独特的重组DNA技术及其相关技术。
2. 前体mRNA分子的拼接，去除内含子序列，连接成 成熟mRNA； 3. 发现单基因遗传病的基因结构的变异； 4. 从cDNA序列推导出蛋白质的一级结构； 5. 根据DNA序列合成基因，并与载体连接，使之在细 菌中表达，合成活性蛋白质，开创了基因工程。
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6. 基因的人工合成
1978年体外首次成功地人工合成第一个完
☻基因工程和蛋白质工程
外源DNA与载体在体外进行连接，或在基因水
平上进行有目的的定向诱变。
生物技术进入了分子水平，基因（或DNA）也 进入了社会生产和人们生活的方方面面。
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按照自己的意愿和社会需求改造基因，制备
各种具有生物活性的大分子。
DNA、RNA 和蛋白质成为人类治病、防病的一
的遗传密码，证明DNA分子中的遗传信息是以三联密
码的形式贮存。 遗传密码在生物界具有通用性。
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4. 中心法则的建立
1958 年， Crick 提出了分子生物学的中 心法则（central dogma）。 中心法则是分子遗传学基本理论体系。
整基因。 直接证实了Mendel G在1865年发现的遗传 因子(基因)的化学本质，就是 DNA分子。 DNA分子是多种多样生命现象的物质基础。
医学分子生物学绪论 PPT课件
• 应用DNA序列测定和核酸分子杂交来分析基因 • 应用PCR和RT-PCR来制备基因 • 应用基因定点诱变、基因敲入、基因敲除来改造基因 • 应用核酸分子杂交、PCR、SSCP、酶切图谱分析、
DNA序列测定、DNA芯片技术诊断遗传病、传染病、 肿瘤，进行法医鉴定。
15
（5）人体的生长、发育、衰老、死亡等生 命现象中的分子生物学基础
研究细胞增殖调控的分子基础，研究神经、内 分泌和免疫三大功能调控系统的分子生物学基础， 研究基因结构异常与疾病发生、发展之间的关系， 应用分子生物学的理论和技术体系开展疾病的基因 诊断、基因治疗、生物制药及卫生防疫。
16
（6）人类疾病的分子生物学机理
分子水平的生命活动主要是通过核酸和蛋白质这两 类生物大分子的活动来实现的。医学分子生物学的重要 内容之一就是阐明人类疾病发病的分子生物学机理。
22
发展历程——大事记
4
绪论
第一节 医学分子生物学的含义及研究的主要内容 第二节 医学分子生物学发展过程中的重要事件 第三节 医学分子生物学的现状与未来 第四节 医学分子生物学的应用
5
一、医学分子生物学的含义及研 究的主要内容
6
1. 分子生物学
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命 本质、生命活动及其规律的科学。它是在分子水平这一 层次所形成的理论和技术体系，被称为分子生物学 。
Ⅲ. 60年代，确定了遗传信息的传递方式 DNA→RNA→protein
21
（2）技术上的三大发明
• Ⅰ. “基因剪刀”—限制性核酸内切酶的发 • 明Ⅱ. 载体（“车子”）——基因工程（技术）
诞生的第2个技术准备 • Ⅲ. 逆转录酶的发现打破了遗传学的中心法则，
使真核基因的制备成为可能。
DNA序列测定、DNA芯片技术诊断遗传病、传染病、 肿瘤，进行法医鉴定。
15
（5）人体的生长、发育、衰老、死亡等生 命现象中的分子生物学基础
研究细胞增殖调控的分子基础，研究神经、内 分泌和免疫三大功能调控系统的分子生物学基础， 研究基因结构异常与疾病发生、发展之间的关系， 应用分子生物学的理论和技术体系开展疾病的基因 诊断、基因治疗、生物制药及卫生防疫。
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（6）人类疾病的分子生物学机理
分子水平的生命活动主要是通过核酸和蛋白质这两 类生物大分子的活动来实现的。医学分子生物学的重要 内容之一就是阐明人类疾病发病的分子生物学机理。
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发展历程——大事记
4
绪论
第一节 医学分子生物学的含义及研究的主要内容 第二节 医学分子生物学发展过程中的重要事件 第三节 医学分子生物学的现状与未来 第四节 医学分子生物学的应用
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一、医学分子生物学的含义及研 究的主要内容
6
1. 分子生物学
分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命 本质、生命活动及其规律的科学。它是在分子水平这一 层次所形成的理论和技术体系，被称为分子生物学 。
Ⅲ. 60年代，确定了遗传信息的传递方式 DNA→RNA→protein
21
（2）技术上的三大发明
• Ⅰ. “基因剪刀”—限制性核酸内切酶的发 • 明Ⅱ. 载体（“车子”）——基因工程（技术）
诞生的第2个技术准备 • Ⅲ. 逆转录酶的发现打破了遗传学的中心法则，
使真核基因的制备成为可能。
2024年《分子生物学》全册配套完整教学课件pptx
2024/2/29
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
2024/2/29
22
原核生物的基因表达调控
1 2 3
原核生物基因表达调控的特点
26
DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
2024/2/29
核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
运输功能
如载体蛋白，血红蛋白等 ，在生物体内运输各种物 质。
免疫功能
如抗体蛋白，参与生物体 的免疫应答。
18
蛋白质的功能与调控
调节功能
如激素，生长因子等，调节生物 体的生长发育和代谢过程。
2024/2/29
储存功能
如植物种子中的贮藏蛋白，动物体 内的肌红蛋白等，储存能量和营养 物质。
个性化医疗
根据患者的基因信息，制定个 性化的治疗方案。
药物基因组学
预测患者对药物的反应和副作 用，指导合理用药。
30
基因治疗的原理与应用
基因治疗的原理
通过导入正常基因或修复缺陷基因， 从而治疗由基因突变引起的疾病。
遗传性疾病的治疗
如视网膜色素变性、腺苷脱氨酶缺乏 症等。
2024/2/29
癌症治疗
利用基因编辑技术，修复或敲除癌症 相关基因，抑制肿瘤生长。
基因表达调控的层次
基因表达调控可分为转录前调控、转录水平调控、转录后调控和翻 译水平调控等多个层次。
基因表达调控的意义
基因表达调控对于生物体的生长发育、代谢、免疫应答等生理过程具 有重要意义，同时也是疾病发生发展的重要因素。
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原核生物的基因表达调控
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原核生物基因表达调控的特点
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DNA损伤的修复机制
直接修复
针对某些简单的DNA损伤，如碱 基错配，可通过特定的酶直接进行 修复。
碱基切除修复
通过识别并切除受损碱基，再合成 新的DNA片段进行修复。
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核苷酸切除修复
针对较严重的DNA损伤，如嘧啶 二聚体，通过切除一段包含受损部
2024版年度医学分子生物学PPT课件
20
蛋白质组学技术方法介绍
1 2 3
蛋白质分离技术 包括双向电泳、液相色谱、毛细管电泳等，用于 将复杂蛋白质混合物分离成单个蛋白质或简单蛋 白质组分。
蛋白质鉴定技术 包括质谱技术、蛋白质芯片技术、蛋白质组学数 据库检索等，用于鉴定分离得到的蛋白质，并获 取其相关信息。
蛋白质相互作用研究技术 包括酵母双杂交、免疫共沉淀、蛋白质芯片等， 用于研究蛋白质之间的相互作用及其调控网络。
2024/2/2
21
蛋白质组学在医学领域研究进展
疾病标志物发现
通过比较正常和疾病状态下蛋白 质组的差异，发现与疾病相关的 特异性蛋白质，为疾病诊断和治
疗提供新靶标。
药物作用机制研究
研究药物对蛋白质组的影响，揭示 药物作用机制和疗效，为药物研发 和临床应用提供理论依据。
个体化医疗
通过分析个体蛋白质组差异，为个 体化医疗和精准治疗提供支持和指 导，提高治疗效果和患者生存质量。
表观遗传学调控是指通过 DNA甲基化、组蛋白修饰等 方式来影响基因表达的过程， 这些修饰可以在不改变DNA 序列的前提下实现对基因表
达的调控。
2024/2/2
10
03
DNA损伤修复与遗传疾病 关系
2024/2/2
11
DNA损伤类型及原因
01
02
03
04
碱基损伤
由于化学物质、辐射或生物因 素导致DNA碱基发生改变，如
基因突变
基因突变是指基因内部发 生碱基对的替换、增添或 缺失，进而引起基因结构 的改变。
8
基因组组成与特点
基因组定义
基因组是指一个细胞或生物体所携带 的一套完整的单倍体序列，包括所有 基因和非编码DNA。
蛋白质组学技术方法介绍
1 2 3
蛋白质分离技术 包括双向电泳、液相色谱、毛细管电泳等，用于 将复杂蛋白质混合物分离成单个蛋白质或简单蛋 白质组分。
蛋白质鉴定技术 包括质谱技术、蛋白质芯片技术、蛋白质组学数 据库检索等，用于鉴定分离得到的蛋白质，并获 取其相关信息。
蛋白质相互作用研究技术 包括酵母双杂交、免疫共沉淀、蛋白质芯片等， 用于研究蛋白质之间的相互作用及其调控网络。
2024/2/2
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蛋白质组学在医学领域研究进展
疾病标志物发现
通过比较正常和疾病状态下蛋白 质组的差异，发现与疾病相关的 特异性蛋白质，为疾病诊断和治
疗提供新靶标。
药物作用机制研究
研究药物对蛋白质组的影响，揭示 药物作用机制和疗效，为药物研发 和临床应用提供理论依据。
个体化医疗
通过分析个体蛋白质组差异，为个 体化医疗和精准治疗提供支持和指 导，提高治疗效果和患者生存质量。
表观遗传学调控是指通过 DNA甲基化、组蛋白修饰等 方式来影响基因表达的过程， 这些修饰可以在不改变DNA 序列的前提下实现对基因表
达的调控。
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DNA损伤修复与遗传疾病 关系
2024/2/2
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DNA损伤类型及原因
01
02
03
04
碱基损伤
由于化学物质、辐射或生物因 素导致DNA碱基发生改变，如
基因突变
基因突变是指基因内部发 生碱基对的替换、增添或 缺失，进而引起基因结构 的改变。
8
基因组组成与特点
基因组定义
基因组是指一个细胞或生物体所携带 的一套完整的单倍体序列，包括所有 基因和非编码DNA。
医学分子生物学课件
医学分子生物学课件xx年xx月xx日•分子生物学基础知识•医学分子生物学的核心概念•医学分子生物学的基本技术•医学分子生物学在医学中的应用目•医学分子生物学面临的挑战与未来发展录01分子生物学基础知识分子生物学是一门以分子为研究对象的科学，主要从分子水平上研究生物大分子的结构和功能，以揭示生命现象的本质和规律。
分子生物学定义分子生物学研究范围广泛，涉及生物大分子的结构、化学本质、功能、基因表达调控等方面。
它是一门高度综合性的学科，需要结合化学、物理学、数学等多学科的知识和方法进行研究。
分子生物学特点分子生物学的定义与特点疾病发生机制的研究分子生物学研究疾病的发病机制，探索疾病的发生、发展过程中的分子机制，为疾病的预防、诊断和治疗提供理论依据。
分子生物学在医学领域的重要性药物研发与治疗分子生物学对药物的作用机制、药物的设计、合成及筛选等方面提供了重要的理论和技术支持，为新药研发提供了更多的可能性。
医学遗传学基础分子生物学技术可以对人类基因组进行测序、定位和克隆，对遗传性疾病的发病机制、传递规律和诊断治疗提供重要帮助。
发展历程自20世纪50年代DNA双螺旋结构被发现以来，分子生物学经历了飞速发展，不断有新的技术和理论被发现和应用。
未来趋势未来，分子生物学将继续深入研究分子结构和功能的关系，探索基因表达和调控的机制，发展新的诊断和治疗技术，为医学和生物科学领域带来更多的突破和创新。
分子生物学的发展历程与未来趋势02医学分子生物学的核心概念基因是具有遗传效应的DNA片段，是决定生物性状的基本单位。
基因定义指一个细胞或者生物体所携带的全部基因的总和。
基因组定义由大约20000到25000个基因组成，是人体细胞核和细胞质内DNA的总和。
人类基因组基因与基因组转录与翻译转录定义01是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。
翻译定义02是指以mRNA为模板，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质的过程。
医学分子生物学课件
医学分子生物学课件
2023-11-12
目 录
• 医学分子生物学概述 • 分子生物学基础 • 医学分子生物学的应用 • 医学分子生物学的前沿技术 • 医学分子生物学面临的挑战与未来发展 • 医学分子生物学案例分析
01
医学分子生物学概述
定义与重要性
定义
医学分子生物学是一门研究生物分子结构与功能的科学，特 别是研究与医学相关的生物分子及其在疾病和健康中的作用 。
发抗病毒药物和疫苗、加强蚊虫防控等。
THANKS。
详细描述
蛋白质组学技术通过对细胞或组织中所有蛋 白质的表达、修饰和功能进行研究，可以揭 示蛋白质与疾病的关系。这项技术已经被广 泛应用于医学研究和临床实践中，例如用于 诊断疾病、预测疾病进展、评估治疗效果等 。
生物信息学分析技术
总结词
生物信息学分析技术是一种利用计算机科学 和统计学方法分析生物数据的技术，它有助 于揭示基因组和蛋白质组的复杂关系。
重要性
医学分子生物学的研究对于理解疾病的本质和机制、发现新 的治疗方法以及改进公共卫生政策具有至关重要的意义。
医学分子生物学的历史与发展
历史
医学分子生物学起源于20世纪初，当时科学家开始研究生物分子的结构和功能 。在20世纪中叶，随着DNA双螺旋结构的发现和遗传密码的破解，医学分子 生物学得到了迅速发展。
基因调控是指对基因表达的精细控制，以确保细胞在正确的时
间和地点合成正确的蛋白质。
常见的基因调控元件
03
启动子、增强子、沉默子等是常见的基因调控元件，它们可以
影响基因表达的强度和模式。
03
医学分子生物学的应用
基因诊断与治疗
基因诊断
利用分子生物学技术，通过对特定基因序列的检测和分析，诊断疾病，预测个体对特定疾病的易感性，并提供个 性化治疗建议。
2023-11-12
目 录
• 医学分子生物学概述 • 分子生物学基础 • 医学分子生物学的应用 • 医学分子生物学的前沿技术 • 医学分子生物学面临的挑战与未来发展 • 医学分子生物学案例分析
01
医学分子生物学概述
定义与重要性
定义
医学分子生物学是一门研究生物分子结构与功能的科学，特 别是研究与医学相关的生物分子及其在疾病和健康中的作用 。
发抗病毒药物和疫苗、加强蚊虫防控等。
THANKS。
详细描述
蛋白质组学技术通过对细胞或组织中所有蛋 白质的表达、修饰和功能进行研究，可以揭 示蛋白质与疾病的关系。这项技术已经被广 泛应用于医学研究和临床实践中，例如用于 诊断疾病、预测疾病进展、评估治疗效果等 。
生物信息学分析技术
总结词
生物信息学分析技术是一种利用计算机科学 和统计学方法分析生物数据的技术，它有助 于揭示基因组和蛋白质组的复杂关系。
重要性
医学分子生物学的研究对于理解疾病的本质和机制、发现新 的治疗方法以及改进公共卫生政策具有至关重要的意义。
医学分子生物学的历史与发展
历史
医学分子生物学起源于20世纪初，当时科学家开始研究生物分子的结构和功能 。在20世纪中叶，随着DNA双螺旋结构的发现和遗传密码的破解，医学分子 生物学得到了迅速发展。
基因调控是指对基因表达的精细控制，以确保细胞在正确的时
间和地点合成正确的蛋白质。
常见的基因调控元件
03
启动子、增强子、沉默子等是常见的基因调控元件，它们可以
影响基因表达的强度和模式。
03
医学分子生物学的应用
基因诊断与治疗
基因诊断
利用分子生物学技术，通过对特定基因序列的检测和分析，诊断疾病，预测个体对特定疾病的易感性，并提供个 性化治疗建议。
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1980年代:λ噬菌体DNA全部48502碱基对的序列被测出；一些 小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因组的全 序列也陆续被测定;
1996年底:大肠杆菌基因组DNA的全部序列长4×106碱基对；
1996年底:完成了真核生物酵母（Saccharomyces erevisiae）
的基因组全序列测定； 1998年底:长达100Mb的线虫的基因组序列测定也已全部完成。
DNA →储存生命活动的各种信息。 蛋白质→生命活动的执行者。 蛋白质的分子生物学主要研究蛋白质的 结构与功能。
蛋白质结构与功能的研究进展
1956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状细胞溶血 症病人的血红蛋白之间，在其亚基的肽链上仅有一个氨基 酸残基的差别。
中心法则是分子遗传学基本理论体系。
中心法则－The Central Dogma (1953-1956)
是分子生物学的基本框架
Transcription
转录
DNA
RNA
Protein
lation 翻译
1970 年 ， Temin 和 Baltimore 从 鸡 Rous 肉 瘤 病 毒 (Rous sarcoma virus，RSV)颗粒中发现了以RNA为模 板合成DNA的逆转录酶，进一步补充了遗传信息传递的中 心法则。Baltimore shared Nobel Prize in Physiology or Medicine in
这是第一个完成的多细胞生物体的全基因组序列测定。
人类基因组计划（human genome project, HGP） 美国科学家、诺贝尔奖获得者Dulbecco R于1986年在
美国《 Science 》杂志上发表的短文中率先提出，并认 为这是加快癌症研究进程的一条有效途径。
主要的目标是绘制遗传连锁图、物理图、转录图，并完 成人类基因组全部核苷酸序列测定。测出人体细胞中24 条染色体上全部30亿对核苷酸的序列，把所有人类基因 都明确定位在染色体上，破译人类的全部遗传信息。
Hershey shared the 1969 Nobel Prize in Physiology or Medicine for his “discoveries concerning the genetic structure of viruses.”
Hershey A.D. and Chase M. (1952) Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage. J Gen Physiol. 36:39-56.
☻基因工程和蛋白质工程
外源DNA与载体在体外进行连接，或在基因水 平上进行有目的的定向诱变。
生物技术进入了分子水平，基因（或DNA）也 进入了社会生产和人们生活的方方面面。
按照自己的意愿和社会需求改造基因，制备各 种具有生物活性的大分子。
DNA、RNA 和蛋白质成为人类治病、防病的 一类新型的生物制品或药物。
5. 根据DNA序列合成基因，并与载体连接，使之在细 菌中表达，合成活性蛋白质，开创了基因工程。
6. 基因的人工合成
1978年体外首次成功地人工合成第一个完整 基因。
直接证实了Mendel G在1865年发现的遗传 因子(基因)的化学本质，就是 DNA分子。
DNA分子是多种多样生命现象的物质基础。
Friedeich Miescher
自核酸被发现以来的相当长时期内， 对它的生物学功能几乎毫无所知。 1928 年(Frederick Griffith)以后，核酸功能 研究取得了重大进展。
In 1928, an experiment of Frederick Griffith using pneumonia bacteria and mice
诺贝尔医学与生理学奖 1962年
Watson JD和Crick FHC的“双螺旋结 构模型” 启动了分子生物学及重组 DNA技术的发展。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，最 终确定了核酸是遗传的物质基础。
分子生物学技术：
由生物化学、生物物理学、细胞生物学、遗 传学、应用微生物学及免疫学等各专业技术的 渗透、综合而成，并在此基础上发明和创造了 一系列新的技术。
生物技术在农业上用于快速育种，改良品种， 提高农作物的产量、质量以及抗病虫害，抗干旱 等能力。
二、分子生物学的研究内容
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。
（一） 核酸分子生物学：
核酸的分子生物学主要研究核酸的结构 及其功能。核酸的主要作用是携带和传递遗 传信息，因此形成了分子遗传学。
3. DNA复制模型: semi-conservative duplication
2020/4/10
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3. DNA复制模型: semi-conservative duplication
Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). "The Replication of DNA in Escherichia coli". PNAS 44: 671–82.
医学分子生物学
Medical Molecular Biology
Modified from 胡维新 教授
（中南大学生物科学与技术学院）by Erguang Li
生命科学是研究生命现象和生命活动规 律的一门综合性学科。
生命科学的研究内容： 生命物质的结构与功能，生物与生物
之间及生物与环境之间相互关系。
1975 with Howard Temin and Renato Dulbecco for discovering reverse
transcriptase.
5．DNA序列分析技术：
双脱氧末端终 止法:1977年， 剑桥大学 Sanger F等发 明。
化学裂解法:
美国Maxam I和
Gilbert W发明。
In 1952, Alfred Hershey and Martha Chase did an experiment which is so significant, it has been nicknamed the “Hershey-Chase Experiment”.
In 1952, Alfred Hershey and Martha Chase did an experiment which is so significant, it has been nicknamed the “Hershey-Chase Experiment”.
基因工程 (gene engineering)
分子医学（molecular medicine）：
由于分子生物学渗透进入生物学和医学的 每一分支领域，全面推动了生命科学和医学 的各个方面的发展，如疾病的发病机理研究、 疾病的诊断和治疗，使医学进入了一个崭新 的时代。
☻遗传性状改变或治疗疾病
可能从某一生物体的基因组中分离出某一特定 功能基因，导入到另一种生物的基因组。
现代分子生物学的建立
1950年，Astbury在一次讲演中首 先使用 “分子生物学”这一术语, 用以 说明它是研究生物大分子的化学和物 理学结构。
DNA双螺旋结构模型的建立
罗沙琳德·弗兰克林 （Rosalind Franklin，
1920－1958）英国
DNA的X光衍射照片 1952年5月拍摄
DNA双螺旋结构模型的建立
DNA复制模型
1961年，Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几 组科学家的共同努力，破译了RNA上编码合成蛋白质 的遗传密码，证明DNA分子中的遗传信息是以三联密 码的形式贮存。
遗传密码在生物界具有通用性。
4. 中心法则的建立
1958年，Crick提出了分子生物学的中 心法则（central dogma）。
例如：DNA及RNA的印迹转移、核酸分子 杂交、基因克隆、基因体外扩增、DNA 测序等， 形成了独特的重组DNA技术及其相关技术。
重组DNA (recombinant DNA)技术是近 代分子生物学技术的核心。
基因操作 (gene manipulation) 分子克隆 (molecular cloning) 基因克隆 (gene cloning)
7.基因组研究的进展
基因组（genome）: 一个物种遗传信息的 总和。
基因结构与功能研究已经从单个基因发展到 生物体整个基因组。基因组研究已从简单的低 等生物到真核生物，从多细胞生物到人类。
1977年:Sanger测定了ΦX174 DNA全部5375bp核苷酸序列；
1978年:Fiers等测出环状SV40 DNA全部5243bp核苷酸序列；
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；20世纪60年代先后分析了血红蛋白、核 糖核酸酶A等一批蛋白质的一级结构。
中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素； 1973年又 用1.8A X射线衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构。
（三） 细胞信号转导机制研究
构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其他 各种生物学功能，均依赖于外界环境所产生的各种 信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些 信号通过第二信使转变成一系列的生物化学变化。
HGP是人类自然科学史上与曼哈顿原子弹计划和阿波罗 登月计划相媲美的伟大科学工程。
研究结果表明，人类基因数量仅有3万个 左右，比此前估计的要少得多。通过研究还 发现男女可能存在巨大遗传差异，男性染色 体减数分裂的突变率是女性的两倍。在已经 分析的序列中，找到很多与遗传病有关的基 因，包括乳腺癌、遗传性耳聋、中风、癫痫 症、糖尿病和各种骨骼异常的基因。
1996年底:大肠杆菌基因组DNA的全部序列长4×106碱基对；
1996年底:完成了真核生物酵母（Saccharomyces erevisiae）
的基因组全序列测定； 1998年底:长达100Mb的线虫的基因组序列测定也已全部完成。
DNA →储存生命活动的各种信息。 蛋白质→生命活动的执行者。 蛋白质的分子生物学主要研究蛋白质的 结构与功能。
蛋白质结构与功能的研究进展
1956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状细胞溶血 症病人的血红蛋白之间，在其亚基的肽链上仅有一个氨基 酸残基的差别。
中心法则是分子遗传学基本理论体系。
中心法则－The Central Dogma (1953-1956)
是分子生物学的基本框架
Transcription
转录
DNA
RNA
Protein
lation 翻译
1970 年 ， Temin 和 Baltimore 从 鸡 Rous 肉 瘤 病 毒 (Rous sarcoma virus，RSV)颗粒中发现了以RNA为模 板合成DNA的逆转录酶，进一步补充了遗传信息传递的中 心法则。Baltimore shared Nobel Prize in Physiology or Medicine in
这是第一个完成的多细胞生物体的全基因组序列测定。
人类基因组计划（human genome project, HGP） 美国科学家、诺贝尔奖获得者Dulbecco R于1986年在
美国《 Science 》杂志上发表的短文中率先提出，并认 为这是加快癌症研究进程的一条有效途径。
主要的目标是绘制遗传连锁图、物理图、转录图，并完 成人类基因组全部核苷酸序列测定。测出人体细胞中24 条染色体上全部30亿对核苷酸的序列，把所有人类基因 都明确定位在染色体上，破译人类的全部遗传信息。
Hershey shared the 1969 Nobel Prize in Physiology or Medicine for his “discoveries concerning the genetic structure of viruses.”
Hershey A.D. and Chase M. (1952) Independent functions of viral protein and nucleic acid in growth of bacteriophage. J Gen Physiol. 36:39-56.
☻基因工程和蛋白质工程
外源DNA与载体在体外进行连接，或在基因水 平上进行有目的的定向诱变。
生物技术进入了分子水平，基因（或DNA）也 进入了社会生产和人们生活的方方面面。
按照自己的意愿和社会需求改造基因，制备各 种具有生物活性的大分子。
DNA、RNA 和蛋白质成为人类治病、防病的 一类新型的生物制品或药物。
5. 根据DNA序列合成基因，并与载体连接，使之在细 菌中表达，合成活性蛋白质，开创了基因工程。
6. 基因的人工合成
1978年体外首次成功地人工合成第一个完整 基因。
直接证实了Mendel G在1865年发现的遗传 因子(基因)的化学本质，就是 DNA分子。
DNA分子是多种多样生命现象的物质基础。
Friedeich Miescher
自核酸被发现以来的相当长时期内， 对它的生物学功能几乎毫无所知。 1928 年(Frederick Griffith)以后，核酸功能 研究取得了重大进展。
In 1928, an experiment of Frederick Griffith using pneumonia bacteria and mice
诺贝尔医学与生理学奖 1962年
Watson JD和Crick FHC的“双螺旋结 构模型” 启动了分子生物学及重组 DNA技术的发展。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，最 终确定了核酸是遗传的物质基础。
分子生物学技术：
由生物化学、生物物理学、细胞生物学、遗 传学、应用微生物学及免疫学等各专业技术的 渗透、综合而成，并在此基础上发明和创造了 一系列新的技术。
生物技术在农业上用于快速育种，改良品种， 提高农作物的产量、质量以及抗病虫害，抗干旱 等能力。
二、分子生物学的研究内容
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。
（一） 核酸分子生物学：
核酸的分子生物学主要研究核酸的结构 及其功能。核酸的主要作用是携带和传递遗 传信息，因此形成了分子遗传学。
3. DNA复制模型: semi-conservative duplication
2020/4/10
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3. DNA复制模型: semi-conservative duplication
Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). "The Replication of DNA in Escherichia coli". PNAS 44: 671–82.
医学分子生物学
Medical Molecular Biology
Modified from 胡维新 教授
（中南大学生物科学与技术学院）by Erguang Li
生命科学是研究生命现象和生命活动规 律的一门综合性学科。
生命科学的研究内容： 生命物质的结构与功能，生物与生物
之间及生物与环境之间相互关系。
1975 with Howard Temin and Renato Dulbecco for discovering reverse
transcriptase.
5．DNA序列分析技术：
双脱氧末端终 止法:1977年， 剑桥大学 Sanger F等发 明。
化学裂解法:
美国Maxam I和
Gilbert W发明。
In 1952, Alfred Hershey and Martha Chase did an experiment which is so significant, it has been nicknamed the “Hershey-Chase Experiment”.
In 1952, Alfred Hershey and Martha Chase did an experiment which is so significant, it has been nicknamed the “Hershey-Chase Experiment”.
基因工程 (gene engineering)
分子医学（molecular medicine）：
由于分子生物学渗透进入生物学和医学的 每一分支领域，全面推动了生命科学和医学 的各个方面的发展，如疾病的发病机理研究、 疾病的诊断和治疗，使医学进入了一个崭新 的时代。
☻遗传性状改变或治疗疾病
可能从某一生物体的基因组中分离出某一特定 功能基因，导入到另一种生物的基因组。
现代分子生物学的建立
1950年，Astbury在一次讲演中首 先使用 “分子生物学”这一术语, 用以 说明它是研究生物大分子的化学和物 理学结构。
DNA双螺旋结构模型的建立
罗沙琳德·弗兰克林 （Rosalind Franklin，
1920－1958）英国
DNA的X光衍射照片 1952年5月拍摄
DNA双螺旋结构模型的建立
DNA复制模型
1961年，Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几 组科学家的共同努力，破译了RNA上编码合成蛋白质 的遗传密码，证明DNA分子中的遗传信息是以三联密 码的形式贮存。
遗传密码在生物界具有通用性。
4. 中心法则的建立
1958年，Crick提出了分子生物学的中 心法则（central dogma）。
例如：DNA及RNA的印迹转移、核酸分子 杂交、基因克隆、基因体外扩增、DNA 测序等， 形成了独特的重组DNA技术及其相关技术。
重组DNA (recombinant DNA)技术是近 代分子生物学技术的核心。
基因操作 (gene manipulation) 分子克隆 (molecular cloning) 基因克隆 (gene cloning)
7.基因组研究的进展
基因组（genome）: 一个物种遗传信息的 总和。
基因结构与功能研究已经从单个基因发展到 生物体整个基因组。基因组研究已从简单的低 等生物到真核生物，从多细胞生物到人类。
1977年:Sanger测定了ΦX174 DNA全部5375bp核苷酸序列；
1978年:Fiers等测出环状SV40 DNA全部5243bp核苷酸序列；
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；20世纪60年代先后分析了血红蛋白、核 糖核酸酶A等一批蛋白质的一级结构。
中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素； 1973年又 用1.8A X射线衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构。
（三） 细胞信号转导机制研究
构成生物体的每一个细胞的分裂与分化及其他 各种生物学功能，均依赖于外界环境所产生的各种 信号。在这些外源信号的刺激下，细胞可以将这些 信号通过第二信使转变成一系列的生物化学变化。
HGP是人类自然科学史上与曼哈顿原子弹计划和阿波罗 登月计划相媲美的伟大科学工程。
研究结果表明，人类基因数量仅有3万个 左右，比此前估计的要少得多。通过研究还 发现男女可能存在巨大遗传差异，男性染色 体减数分裂的突变率是女性的两倍。在已经 分析的序列中，找到很多与遗传病有关的基 因，包括乳腺癌、遗传性耳聋、中风、癫痫 症、糖尿病和各种骨骼异常的基因。