当前课程知识点:分子生物学——原理与技术 > 第一讲 生命之源,遗传信息的物质基础 > Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology > 视频
嗨 你好
欢迎你跟我一起
开启分子生物学之旅
人类从分子水平上
认识生命现象
那也是经历了遗传学家
生物化学家和细胞生物学家们
几代人的共同努力的
我们从哪里开始呢
嗯
让我们先从遗传学之父
孟德尔先生说起吧
1865年 孟德尔先生通过对他
在庭院里种植的豌豆的
遗传性状进行观察
总结出了奠定遗传学基础的
性状遗传法则
他推断生物体的某一性状
是由一对因子决定的
他的研究结果在之后的
30多年中却并未被人们所重视
直到20世纪初
孟德尔的发现
被另外三位植物学家分别证实
人们才认识到
孟德尔研究的价值
这种遗传因子在1909年
被丹麦生物学家约翰逊
赋予了 基因 的名称
除此之外
遗传学中说到的基因型和表型
也是约翰逊定义的
但那个时候人们还不知道
这基因到底是个什么东东
1880年细胞遗传学的奠基人
德国生物学家华尔瑟 弗莱明
和爱德华 史特拉斯柏格
分别在动物和植物细胞中
发现了有丝分裂
和后来被我们称为染色体的物质
1902年Boveri 和Sutton观察到
染色体在减数分裂
过程中的分配规律
并提出了染色体是
遗传因子的载体
染色体携带基因的观点就是
遗传学中的染色体理论
这使得基因不再是非实体的因子
而有了物质基础
这一观点
被当时的一些遗传学家
特别是Thomas Hunt Morgan
等人高度怀疑
可有意思的是
摩尔根本人的研究却在1910年
为染色体学说提供了
第一个决定性的证据
摩尔根所用的实验材料是果蝇
摩尔根发现果蝇的眼色的表型
是性别连锁遗传的
果蝇具有个体小 繁殖周期短
后代数量多的优点
实在是比孟老先生的豌豆
更适宜做遗传学研究的模式生物
但起初摩尔根实在是不情愿
得出这样的结论
直到他对残翅和黄体色
两个表型的观察
也发现了相同的规律
这才说服他承认了遗传的
染色体理论
与此同时
化学家们也没有闲着
Friedrich Miescher早在1869年
就从白细胞中首次分离
得到了一种他称为
核素
的化学物质
其实就是我们所说的DNA
1929年
Phoebus Aaron Levene分析出了
核素中含有四种碱基和磷酸成分
并将其命名为核酸
不过那时候他认为核酸是由
等量的各种碱基所组成的
重复四联聚合物
也就是四核苷酸学说
1938年Rudolf Signer等人
分析出DNA的分子量
可以在500-1000kD之间
这说明DNA是一种
多聚核苷酸的高分子
但那个时候利文的四核苷酸学说
还是普遍被人们所接受的
没人会想到这种四个碱基
重复排列的DNA
可能会是遗传物质
但其实早在1928年
Frederick Griffith就开展了
著名的细菌毒力转化实验
他采用毒力不同的肺炎双球菌
注射给小鼠
S型的菌株可以使小鼠
因感染死亡
而无毒的R型肺炎双球菌注射后
小鼠正常存活
加热灭活的S型菌株
就失去了使小鼠致死的能力
但当把加热灭活的S型菌株
和正常的R型菌株
一同注射给小鼠时
小鼠不幸升天
且在其体内分离得到的居然是
S型的肺炎双球菌
这一个实验开始为
遗传物质是DNA提供实验证据
但那个时候Griffith
并没有证明使R型菌株
发生转换的物质到底是什么
直到1944年
Avery MacLeod和McCarty
三位科学家证明了
纯化的DNA可以使
无毒的R型菌株发生转化
而且只有DNA酶能够
抑制这种转化现象的发生
蛋白酶或者RNA酶都无法
阻止转化现象的发生
这才逐渐让人们开始接受
DNA确实是遗传物质
到了1950年
Erwin Chargaff通过对
不同生物中各种碱基含量的
分析发现
不同生物中各种碱基的
摩尔比是不一样的
但AT的摩尔比总相同
GC的摩尔比也总相同
这一发现使得菲巴斯利文的
四核苷酸学说被彻底推翻
并为DNA双螺旋结构的建立
奠定了基础
1952年Hershey 和 Chase
再次通过噬菌体侵染实验
用铁的证据给人们展示了
DNA是遗传物质
很快 伦敦大学国王学院的
Rosalind Elsie Franklin
和她的同事Maurice Wilkins
采用X射线衍射技术得到了
著名的B型双螺旋衍射图
照片51号
而沃森和克里克
在这张照片的启发下
很快构建出了DNA的双螺旋模型
至此
让人们倍感神秘的遗传物质
终于露出了真面目
而双螺旋模型的建立
也标志着分子生物学
成为了生命科学领域中
一门独立的学科
自打双螺旋结构建立以后
分子生物学的发展
那叫一个日新月异
单从其互不配对的双链结构中
克里克就推测它和
遗传信息的复制密切相关
1957年他提出了所谓的中心法则
DNA复制产生DNA
DNA转录产生RNA
RNA翻译产生蛋白质
基本搭建了
狭义分子生物学的研究框架
先来看看复制吧
1958年 Meselson和Stahl
用同位素标记结合
氯化铯密度梯度离心的办法
证明了DNA的复制
是半保留式的
1956年老Kornberg
也就是Arthur Kornberg
发现了DNA聚合酶
1968年冈崎令治先生证明了
DNA复制的半不连续方式
1972年他又发现了DNA
新链的合成起始
需要有RNA引物
1960年霍维兹等人发现了
RNA聚合酶
同样在二十世纪60年代初
人们解密了遗传密码
证实了核糖体通过阅读mRNA
将遗传信息翻译成为蛋白质
雅各布和莫诺等人一同发现了
细菌基因转录的调控机制
也就是著名的操纵子模型
到了70年代
Howard Martin Temin
David Baltimore
分别发现了反转录酶
为克里克提出的中心法则
描实了重要的一笔
70年代后 分子生物学的发展
就可以用井喷来形容了
人们也从初步的认识
生命的本质规律
进入到了开始改造生命的阶段
Paul Berg在70年代建立了
重组DNA技术
堪称现代遗传工程之父
1975年时桑格建立了
一种称为链终止法的技术
来测定DNA的序列
也叫做 双脱氧终止法
或者桑格法
两年之后
他用此技术成功测序了
噬菌体的基因组序列
这也是首次完整的进行
基因组测序工作
桑格法DNA测序技术
成为人类基因组计划研究
得以展开的关键技术之一
并使得桑格于1980年
再度获得诺贝尔化学奖
桑格可真谓是
生命科学领域的大牛
他早在1955年就将胰岛素的
氨基酸序列完整地测序出来
同时证明蛋白质需要有明确的构造
这项研究使他单独获得了
1958年的诺贝尔化学奖
1975年 单克隆抗体技术建立
德国科学家
阿根廷科学家
和丹麦科学家分别建立了
单抗技术
他们分享了
1984年诺贝尔生理和医学奖
他们采用产生抗体的
单个B淋巴细胞
同骨髓瘤细胞杂交
获得既能产生抗体
又能无限增殖的杂种细胞
并以此生产针对抗原单一表位的
单克隆抗体
大大的推动了
极微量蛋白质的检测技术
而这项技术也在生物学和医学的
各个领域中得到广泛的应用
并为临床疾病的诊断 治疗
提供了新的手段
1977年 Richard J. Roberts
和 Phillip A. Sharp在研究
RNA转录后加工的过程中
发现了断裂基因的存在
人们也由此开始认识到
RNA分子在转录后
会将不编码蛋白质的
所谓内含子部分剪切掉
1983年
凯利 穆利斯发明了PCR技术
十年后他因此获得诺贝尔奖
而PCR仪也现在成为了
每一个生命科学研究实验室中
都有的基本设备
1993年获得诺奖的
另一位前辈Michael Smith
建立了基于核酸的定点突变技术
从此人们得以通过对
基因特定位点的突变
来进行基因功能的研究
或者对基因进行定向改造
而到了20世纪90年代
人们已经不再满足于
对基因进行单个独立的研究了
随着分子生物学技术的发展
组学的概念跃然眼前
1990年起
人类基因组计划拉开序幕
并在由公共基金资助的
国际人类基因组计划
和私人企业
美国塞莱拉基因组公司的
激烈竞争中加速完成
2001年人类基因组草图发布
2003年
更为精细的基因组图谱公布
2006年5月18日
英美科学家宣布
人类最大和最后一个染色体
1号染色体的
基因测序工作已经全部完成
历时16年的人类基因组计划
终于画上了句号
我们也从此完全的跨入了
后基因组时代
分子生物学是
从遗传学 细胞生物学
以及生物化学的基础上
发展起来的
而自它建立以来
就一刻不停的在推动着
整个生命科学的发展
现在很多的生物学分支学科上
都可以看到时髦的分子二字
我们已经超越了
生命世界的表层现象
深入到了分子水平的机制探索中
在关于衰老 肿瘤 干细胞
心血管疾病 记忆等等
生命医学的各个领域的研究中
你都会发现
分子生物学无处不在
同时
我们也正在应用分子的手段
和技术改变着我们的生命世界
从早期的克隆动物
到如今的合成生物学
分子的技术已经被
广泛的应用到医疗
农业 环境和社会生活的
各个方面
那是说也说不过来了
且让我们一点点开始学习
感受分子生物的魅力
和它强大的力量
-Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology
--学习说明-第一讲 lecture 1 分子生物学的前世今生-大纲重点
--视频
--Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology
--Lecture 1 分子生物学的前世今生 The past and present journey of molecular biology
--讲义
-第一讲 生命之源,遗传信息的物质基础--Lecture 1
-Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material
--学习说明-第一讲 lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质-大纲重点.
--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material
--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material
--Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material
--讲义
-Lecture 2 揭秘遗传物质的化学本质The nature of genetic material--作业
-Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix
--学习说明-第一讲 lecture 3 迷人的双螺旋-大纲重点
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--Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix
-Lecture 3 迷人的双螺旋Structure of DNA double strain helix--作业
-Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA
--学习说明-第一讲 lecture 4 螺旋之螺旋-超螺旋的奥秘-大纲重点
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--Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA
--Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA
--讲义-第一讲 lecture 4 螺旋之螺旋-超螺旋的奥秘
-Lecture 4 螺旋之螺旋——超螺旋的奥秘Supercoiled DNA--作业
-Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization
--学习说明-第一讲 lecture 5 DNA的变性、复性与核酸杂交技术-大纲重点
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--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization
--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization
--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization
--Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization
--讲义-第一讲 lecture 5 DNA的变性、复性与核酸杂交技术
-Lecture 5 DNA的变性与复性与核酸杂交技术DNA Denaturation, renaturation and hybridization--作业
-Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis
--学习说明-第一讲 Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳-大纲重点
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--Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis
--Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis
-Lecture 6 核酸的提取及凝胶电泳 Nucleic acids extraction and gel electrophoresis--作业
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-- 第一讲 部分拓展文献
-Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome
--学习说明-第二讲 Lecture 1 基因不等于染色体 学习说明
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--Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome
--Lecture 1 基因组不等于染色体 Genome not equals to chromosome
-第二讲 Lecture 1 习题
-Lecture 2 核小体及其组装Nucleosomes and their Assembly
--学习说明-第二讲 Lecture 2 核小体及其组装 学习说明
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--讨论题2
-Lecture 2 核小体及其组装Nucleosomes and their Assembly--作业
-Lecture 3 更高级别的染色质结构Higher order chromatin structure
--学习说明-第二讲Lecture3 更高级的染色质结构 学习说明
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--讲义-第二讲 Lecture 3 更高级的染色质结构-讲义
-Lecture 3 更高级别的染色质结构Higher order chromatin structure--作业
-Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling
--学习说明-第二讲 lecture 4 染色质的修饰与重塑 学习说明
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--Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling
--讲义-第二讲 lecture 4 染色质的修饰与重建-讲义
-Lecture 4 染色质修饰与重建Chromatin modification and remodeling--作业
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-Lecture 1 谁与成双——DNA的半保留复制 Semiconservative DNA replication
--学习说明-第三讲_Lecture_1_DNA半保留复制-大纲重点
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--讲义-第三讲 Lecture 1 DNA半保留复制-讲义
-Lecture 1 谁与成双——DNA的半保留复制 Semiconservative DNA replication--作业
-Lecture 2 摊开你的掌心,让我看看你——DNA聚合酶The mechanism of DNA polymerase
--学习说明-第三讲_Lecture_2_DNA聚合酶-大纲重点
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-Lecture 3 团队协作的力量——DNA 复制的过程Process of DNA replication
--学习说明-第三讲_Lecture_3_DNA复制过程-大纲重点
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-Lecture 4 DNA复制的起点及其调控Regulation of DNA replication initiation
--学习说明-第三讲_Lecture_4_DNA复制起始调控-大纲重点
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-Lecture 4 DNA复制的起点及其调控Regulation of DNA replication initiation--作业
-Lecture 5 真核细胞的DNA末端复制问题End replication problem of DNA in eukaryotic cell
--学习说明-第三讲_Lecture_5_DNA末端复制问题-大纲重点
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-Lecture 5 真核细胞的DNA末端复制问题End replication problem of DNA in eukaryotic cell--作业
-Lecture 6 我也来合成DNA Let’s “cook” DNA
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-Lecture 1 复制错了怎么办?Replication errors and the mismatch repair system
--学习说明-第四讲_Lecture1_复制错了怎么办_-学习说明
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-Lecture 1 复制错了怎么办?Replication errors and the mismatch repair system--作业
-Lecture 2 谁伤害了你的DNA?DNA damage
--学习说明-第四讲_Lecture_2_谁伤害了你的DNA-学习说明
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--讲义-第四讲 Lecture2 谁伤害了你的DNA?-讲义
-Lecture 2 谁伤害了你的DNA?DNA damage--作业
-Lecture 3 修复受损的DNA Repair of DNA damage
--学习说明-第四讲_Lecture_3_修复受损的DNA-学习说明
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-Lecture 4 同源重组——不仅仅是拯救断裂的双链DNA Homologous Recombination
--学习说明-第四讲_Lecture_4_同源重组-学习说明
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--讲义-第四讲 lecture 4 同源重组-不仅仅是拯救断裂的双链DNA-讲义
-Lecture 4 同源重组——不仅仅是拯救断裂的双链DNA Homologous Recombination--作业
-Lecture 5 改变天然的基因序列 Changing the natural gene sequences
--学习说明-第四讲_Lecture5_改变天然的基因序列-学习说明
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--讲义-第四讲 Lecture5 改变天然的DNA序列-讲义
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-Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase
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--Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase
--Lecture 1 谁能读懂基因的秘密:RNA聚合酶与转录概述RNA polymerase
--讲义-第五讲 Lecture 1 RNA聚合酶与转录概述-讲义
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--学习说明-第五讲_lecture2-原核转录过程-学习说明
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--Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes
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-Lecture 2 原核细胞中的转录过程Transcription process in prokaryotes--作业
-Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon
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--Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon
--讲义-第五讲 lecture 3 原核细胞的转录调控Ⅰ-乳糖操纵子-讲义
-Lecture 3 原核细胞的转录调控I:乳糖操纵子 Lac operon--作业
-Lecture 4 原核细胞的转录调控II:色氨酸操纵子Tryptophan operon
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--讲义-第五讲 lecture 4 原核细胞的转录调控Ⅱ-色氨酸操纵子-讲义
-Lecture 4 原核细胞的转录调控II:色氨酸操纵子Tryptophan operon--作业
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--讲义-第六讲 lecture 1 真核细胞启动子及调控元件-讲义
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-Lecture 2 一个好汉三个帮:真核细胞基本转录过程Transcription process in eukaryotic cell
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--讲义-第六讲 Lecture 2 真核细胞的转录过程-讲义
-Lecture 2 一个好汉三个帮:真核细胞基本转录过程Transcription process in eukaryotic cell--作业
-Lecture 3 真核细胞转录激活因子Transcription factors of eukaryotic cell
--学习说明-第六讲 lecture 3 真核细胞的转录调节因子-学习说明
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--讲义-第六讲 lecture 3 真核细胞的转录调节因子-讲义
-Lecture 3 真核细胞转录激活因子Transcription factors of eukaryotic cell--作业
-Lecture 4 基因表达的表观遗传调控Epigenetic Regulation of gene expression
--学习说明-第六讲 lecture 4 基因表达的表观遗传调控-学习说明
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--讲义-第六讲 lecture 4 基因表达的表观遗传调控-讲义
-Lecture 4 基因表达的表观遗传调控Epigenetic Regulation of gene expression--作业
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--讨论题2
--讲义-第八讲 Lecture 3 翻译及翻译后水平的基因表达调控-讲义
-Lecture 3 精细永无止境:翻译水平的基因表达调控 Regulation of gene expression at Translational level--作业
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--拓展资源文献学习
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