分子生物学基础(同名207)课件.ppt

分子生物学基础分子生物学基础分子生物学基础分子生物学基础一、生物分类体系一、生物分类体系一、生物分类体系一、生物分类体系 界（界（kingdom）动物界动物界(Animalia)门（门（phylum）脊索动物门脊索动物门(Chordata)脊椎动物亚门脊椎动物亚门(Vertebtata)纲（纲（class）哺乳动物纲哺乳动物纲(Mammalia)真兽亚纲真兽亚纲(Eutheria)目（目（order）灵长目灵长目(Primates)类人猿亚目类人猿亚目(Anthropoidea)科（科（family）人科人科(Hominidae)属（属（genus）人属人属(Homo)种（种（species）人种人种(sapiens)超超-（super-）；）；亚亚-（sub-）生物生物生物生物“界界界界”的划分的划分的划分的划分 三三界说、四界说、五界说、六界说界说、四界说、五界说、六界说 六界说：六界说：真细菌真细菌 古细菌古细菌 原生生物原生生物 真菌真菌 植物植物 动物动物原核生物原核生物真核生物真核生物原核生物（真细菌、古细菌原核生物（真细菌、古细菌原核生物（真细菌、古细菌原核生物（真细菌、古细菌）原核生物原核生物(prokaryote)：由原核细胞构成的单细胞生物由原核细胞构成的单细胞生物 DNA分子无分子无核膜核膜包裹，遗传信息量小；包裹，遗传信息量小；细胞小，直径为细胞小，直径为0.210 m，有细胞壁；有细胞壁；细胞内无细胞器。

细胞内无细胞器真核生物（原生生物、真菌、植物、动物真核生物（原生生物、真菌、植物、动物真核生物（原生生物、真菌、植物、动物真核生物（原生生物、真菌、植物、动物）真核生物真核生物(eukaryote)：由真核细胞构成的单细胞、多细胞由真核细胞构成的单细胞、多细胞生物生物 有核有核膜膜包裹的完整细胞核，核内包裹的完整细胞核，核内DNA借助组蛋白形成多个借助组蛋白形成多个染色体；染色体；细胞体积较大，直径为细胞体积较大，直径为10100 m；细胞内有功能专一的细胞器细胞内有功能专一的细胞器细胞的结构（真核和原核）生物分类体系生物分类体系生物分类体系生物分类体系 CarolusCarolus Linnaeus Linnaeus（1707-1778）瑞典博物学家瑞典博物学家 Linnaeus在在Systema Naturae中创立生物分类体系中创立生物分类体系 双命名法双命名法双命名法双命名法（binomial nomenclaturebinomial nomenclature）每个物种的科学名称由两部分组成：每个物种的科学名称由两部分组成：属属名加种名加种名，属名在前，第一个字母名，属名在前，第一个字母大写；种名在后，小写；其后还可标大写；种名在后，小写；其后还可标注发现的地名或发现者的名字；采用注发现的地名或发现者的名字；采用拉丁文拉丁文 模式生物基因组计划是人类基因组计划的一个重要组成部分模式生物基因组计划是人类基因组计划的一个重要组成部分为人类基因组研究做方法学和组织工作的准备为人类基因组研究做方法学和组织工作的准备（1）将从模式生物中得到的数据和资料与人类基因组比较，通过不同生物）将从模式生物中得到的数据和资料与人类基因组比较，通过不同生物基因序列的同源性来阐明人类相应基因的功能；基因序列的同源性来阐明人类相应基因的功能；（2）通过研究小而简单的模式生物的基因组，积累经验，发展技术；）通过研究小而简单的模式生物的基因组，积累经验，发展技术；（3）对模式生物的研究亦具有重要的经济价值。

对模式生物的研究亦具有重要的经济价值模式生物的基因组结构相对于人类基因组来说，比较简单，在模式生物的基因组结构相对于人类基因组来说，比较简单，在基因组测序时可以为人类基因组计划提供借鉴，更重要的是对这基因组测序时可以为人类基因组计划提供借鉴，更重要的是对这些模式生物体的功能基因的认识可以为认识人类基因组的功能提些模式生物体的功能基因的认识可以为认识人类基因组的功能提供更多的帮助供更多的帮助四大四大“模式生物模式生物”：酵母、线虫、果蝇、小鼠：酵母、线虫、果蝇、小鼠模式生物模式生物模式生物模式生物(Model Organisms)(Model Organisms)噬菌体（噬菌体（噬菌体（噬菌体（BacteriophageBacteriophage）感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒 如：大肠杆菌噬菌体如：大肠杆菌噬菌体(coliphages)遗传物质：单链遗传物质：单链/双链、环状双链、环状/线状、线状、DNA/RNA电镜下的蝌蚪形噬菌体电镜下的蝌蚪形噬菌体病毒（病毒（病毒（病毒（VirusVirus）不不具有细胞形态结构，仅由核酸和蛋白质构成；具有细胞形态结构，仅由核酸和蛋白质构成；如：人艾滋病毒如：人艾滋病毒HIV、SARS冠状病毒冠状病毒 体积小，体积小，10300nm；严格的专性细胞内寄生；严格的专性细胞内寄生；对抗生素不敏感。

对抗生素不敏感电子显微镜下的电子显微镜下的SARS冠状病毒冠状病毒100nm放大了放大了15万倍的万倍的H5N1型禽流感病毒型禽流感病毒 大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（大肠杆菌（Escherichia coliEscherichia coli）人类研究得最为详尽的模式生物：人类研究得最为详尽的模式生物：结构简单，基因组小，无内含结构简单，基因组小，无内含子，无性繁殖，可人工培养因此，作为分子生物学及相关基础生物学研究子，无性繁殖，可人工培养因此，作为分子生物学及相关基础生物学研究的材料，是一种良好的模式生物的材料，是一种良好的模式生物 K12菌株，全基因组于菌株，全基因组于1997年测定，长年测定，长460万万bp 长度长度1.6 m，单细胞原核生物，繁殖快单细胞原核生物，繁殖快大肠杆菌及其大肠杆菌及其全基因组全基因组酵母（酵母（酵母（酵母（Saccharomyces cerevisiae,yeastSaccharomyces cerevisiae,yeast）属于真菌界的单细胞真核生物；属于真菌界的单细胞真核生物；有有16条染色体，全基因组于条染色体，全基因组于1996年测定：遗传学上的里程年测定：遗传学上的里程碑碑秀丽线虫（秀丽线虫（秀丽线虫（秀丽线虫（CaenorhabitidisCaenorhabitidis elegans,worm elegans,worm）细胞数目一定：成虫细胞数目只有细胞数目一定：成虫细胞数目只有959个，其中包括个，其中包括302个个神经元；神经元；有有6条染色体，全基因组于条染色体，全基因组于1998年测定，长年测定，长9.7Mb荧光显微镜下的秀丽线虫荧光显微镜下的秀丽线虫果蝇（果蝇（果蝇（果蝇（Drosophila Drosophila melanogastermelanogaster）打开诺贝尔奖的钥匙打开诺贝尔奖的钥匙打开诺贝尔奖的钥匙打开诺贝尔奖的钥匙 生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少、易于生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少、易于观察、容易诱发变异等特点观察、容易诱发变异等特点；全基因组长约全基因组长约1.8亿亿bp。

果蝇：遗传学和分子发育生果蝇：遗传学和分子发育生物学的国王物学的国王果蝇的果蝇的4 4对染色体照片对染色体照片 拟南芥（拟南芥（拟南芥（拟南芥（Arabidopsis thalianaArabidopsis thaliana）十字花科草本，生活周期为十字花科草本，生活周期为6周，是理想的模式植物；周，是理想的模式植物；5条染色体，全基因组长约条染色体，全基因组长约1.0108 bp植物中的植物中的“果蝇果蝇”拟南芥拟南芥小鼠（小鼠（小鼠（小鼠（MusMus musculusmusculus）基因组大小与人类相近，约基因组大小与人类相近，约30亿个核苷酸对，有亿个核苷酸对，有19条染色条染色体；体；1999年小鼠基因年小鼠基因组测序项目启动组测序项目启动2002年年8月完成小鼠月完成小鼠基因组物理图谱基因组物理图谱2002年年12月完成小月完成小鼠基因组序列草图鼠基因组序列草图水稻（水稻（水稻（水稻（OryzaOryza sativa sativa）基因组比较紧致，为小麦的基因组比较紧致，为小麦的1/37，是禾本科植物的首选测序，是禾本科植物的首选测序对象；对象；12条染色体；约为人类基因组的七分之一，大约条染色体；约为人类基因组的七分之一，大约4.3亿亿bp。

非洲爪蟾（非洲爪蟾（非洲爪蟾（非洲爪蟾（XenopusXenopus laviaslavias）1 1个受精卵在个受精卵在2424小时内分裂到各种器官初具雏形的程度小时内分裂到各种器官初具雏形的程度斑马鱼（斑马鱼（斑马鱼（斑马鱼（DanioDanio reriorerio）身体透明的小鱼，生活周期约身体透明的小鱼，生活周期约3 3个月，是研究脊椎动物发育个月，是研究脊椎动物发育过程的良好对象过程的良好对象二、二、生命的分子组成生命的分子组成从化学成分看，生物体内除了水、无机盐类、离子，主要从化学成分看，生物体内除了水、无机盐类、离子，主要有有4类分子，其中类分子，其中3类可以形成大分子类可以形成大分子小小分子分子大分子大分子单糖、双糖单糖、双糖多糖、淀粉、糖原、纤维素多糖、淀粉、糖原、纤维素脂肪酸脂肪酸核苷酸核苷酸核糖核酸核糖核酸RNA、脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸DNA氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质糖的生物功能糖的生物功能糖的生物功能糖的生物功能 作为燃料（是生命活动所需的能源）作为燃料（是生命活动所需的能源）重要的中间代谢物重要的中间代谢物 参与生物大分子组成参与生物大分子组成 作为信号分子作为信号分子 碳水化合物，含碳水化合物，含C、H、O三种元素，比例一般为三种元素，比例一般为1:2:1。

小分子：单糖、双糖、三糖小分子：单糖、双糖、三糖大分子（由单糖构成的多糖）：淀粉、糖原、纤维素大分子（由单糖构成的多糖）：淀粉、糖原、纤维素1.1.糖类（糖类（糖类（糖类（carbohydratescarbohydrates）脂类的生物功能脂类的生物功能脂类的生物功能脂类的生物功能 构成生物膜的骨架构成生物膜的骨架 储存能量（效率是糖的储存能量（效率是糖的2倍左右）倍左右）构成生物表面的保护层、保温层构成生物表面的保护层、保温层 重要的生物学活性物质重要的生物学活性物质碳水化合物，含碳水化合物，含C、H、O三种元素，三种元素，H:O远大于远大于2，某些脂，某些脂类含有类含有P、N；不溶于水，但溶于非极性溶剂；不溶于水，但溶于非极性溶剂；中性脂肪、磷脂、类固醇、萜类中性脂肪、磷脂、类固醇、萜类2.2.脂类（脂类（脂类（脂类（lipidslipids）蛋白质的生物功能蛋白质的生物功能蛋白质的生物功能蛋白质的生物功能 是遗传信息转化成生物结构和功能的表达者；是遗传信息转化成生物结构和功能的表达者；参与基因表达的调节，以及细胞中氧化还原反应、电子传参与基因表达的调节，以及细胞中氧化还原反应、电子传递、神经传递、学习记忆等重要生命过程；递、神经传递、学习记忆等重要生命过程；酶（一类重要的蛋白质）在细胞和生物体内各种生化反应酶（一类重要的蛋白质）在细胞和生物体内各种生化反应中起催化作用；中起催化作用；某些蛋白质为生物生长提供营养；某些蛋白质为生物生长提供营养；某些蛋白质是动物的攻防武器（蛇毒、蜂毒）。

某些蛋白质是动物的攻防武器（蛇毒、蜂毒）蛋白质是细胞的重要组成成分除含有蛋白质是细胞的重要组成成分除含有C、H、O、N外，还有外，还有S蛋白质的基本结构单位为氨基酸（蛋白质的基本结构单位为氨基酸（amino acid）蛋白质种类繁多，估计有种类繁多，估计有10101012种3.3.蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质(protein)(protein)和氨基酸和氨基酸和氨基酸和氨基酸(amino acid)(amino acid)氨基酸标准符号氨基酸标准符号氨基酸标准符号氨基。