分子生物学的产生及生物技术的发展课件.ppt

现代生物学的产生与发展现代生物学的产生与发展主讲人：朱朝枝主讲人：朱朝枝 博士、教授博士、教授Email： 第1页，共98页分子生物学的诞生分子生物学的诞生二二分子生物学产生的基础分子生物学产生的基础 3 一一新科学诞生的启示新科学诞生的启示三三现代生物学的发展现代生物学的发展四四第2页，共98页一）孟德尔遗传定律及其重新发现（二）遗传的染色体学说（三）DNA是遗传物质的证明（四）物理学对分子生物学研究的渗透分子生物学产生的基础3 一一第3页，共98页一）孟德尔遗传定律及其重新发现第4页，共98页格里哥孟德尔（Gregor Johann Mendel，1822年1884年）是一位奥地利遗传学家，遗传学的奠基人又译门德尔1822年7月22日孟德尔生于奥地利第5页，共98页约从1856年到1863年，他进行了8年的豌豆杂交实验孟德尔于1865年在布吕恩自然科学研究协会上报告了他的研究结果1866年又在该会会刊上发表了题为植物杂交试验的论文他在这篇论文中提出了遗传因子（现称基因)及显性性状、隐性性状等重要概念，并阐明其遗传规律，后人称之为孟德尔定律(包括分离定律及独立分配定律）第6页，共98页。

第7页，共98页第8页，共98页孟德尔最早提出遗传因子（即基因）概念，并从生殖细胞着眼，提出了自己的见解遗憾的是，孟德尔的这些科学发现和见解，在当时并没有引起生物学界的注意直到35年之后，即1900年才被荷兰的弗里斯、德国的科伦斯、与奥地利的契马克等植物学家重新发现第9页，共98页二）遗传的染色体学说第10页，共98页孟德尔定律的重新发现，使得人们有可能把遗传实验的成果与19世纪细胞学上所揭示的染色体行为联系起来考察为染色体学说打下牢固基础，并使之发展为基因理论的是摩尔根及其合作者第11页，共98页摩尔根(18661945)Morgan，Thomas Hunt.美国胚胎学家，遗传学家由于他发现了果蝇的遗传机制，在1933年获得诺贝尔医学或生理学奖第12页，共98页摩尔根的基因论是遗传学与细胞学相结合的产物，其重大意义在于：把孟德尔式虚构的遗传单位遗传因子具体化为念珠状物质微粒，这就促使人们为搞清楚基因的化学本质而努力第13页，共98页三）DNA是遗传物质的证明第14页，共98页尽管由于摩尔根及其学派的出色工作，使基因学说得到了普遍的承认，但直到1953年DNA双螺旋模型提出之前，人们对于基因的理解仍缺乏准确的物质内容。

遗传信息的载体到底是什么？仍然是一个谜不少科学家认为传递遗传信息的载体是蛋白质第15页，共98页第一个用实验证明遗传物质是DNA分子的是美国著名的微生物学家艾弗里1944年，他领导的小组在研究肺炎球菌的转化试验中，证明了DNA是遗传信息的载体第16页，共98页艾弗里（OTAvery）(1877-1955).加拿大生物化学家第17页，共98页他领导的一个小组在研究肺炎球菌的转化试验中，证明了DNA是遗传信息的载体，发现只有DNA（而不是蛋白质）具有转化因子的作用1944年，他们公开发表了他们的研究结果第18页，共98页这个实验的成功震动了整个生物界，证明DNA才是遗传信息的真正载体，而蛋白质则是由DNA的指令而合成的这就使生物界长期存在的认为遗传物质基础是蛋白质而不是核酸的认识彻底改观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第19页，共98页四）物理学对分子生物学研究的渗透第20页，共98页薛定谔（Erwin Schrdinger，18871961）奥地利理论物理学家，量子力学的奠基人之一1933年和英国物理学家狄拉克共同获得了诺贝尔物理学奖，被称为量子物理学之父第21页，共98页。

1945年，奥地利物理学家、量子力学创始人之一薛定谔在英国出版了一本关于生物学的小册子生命是什么？，副标题是“活细胞的物理观”第22页，共98页他认为“基因有一种类似化学分子的稳定性”他经过分析以后认为基因可能是一种大分子他用量子力学的观点论证了基因的稳定性和突变性发生的可能性，证明突变是分子跃迁的结果他作出了遗传物质是一种分子的断言第23页，共98页薛定谔第一次用物理概念来解释生命运动，人们对生命本质的认识产生了新的质的飞跃第24页，共98页他的生命是什么？实际上概括了30年代以来物理学界对生命物质运动和遗传学问题的看法，启发人们用物理学的思想和方法去探求生命物质运动的本质这对于生物学的研究工作起了十分积极的推动作用第25页，共98页分子生物学的诞生二二（一）（一）DNADNA双螺旋结构模型的建立双螺旋结构模型的建立（二）为分子生物学的诞生做出突出贡献的科学家（二）为分子生物学的诞生做出突出贡献的科学家第26页，共98页一）DNA双螺旋结构模型的建立第27页，共98页1953年DNA双螺旋结构模型的建立，是分子生物学诞生的标志这一划时代成果的取得，是数代科学家相继奋斗的结晶，是多学科交叉、渗透的结果。

第28页，共98页第29页，共98页第30页，共98页二）为分子生物学的诞生做 出突出贡献的科学家第31页，共98页1.莱纳斯卡尔鲍林的工作第32页，共98页莱纳斯卡尔鲍林（Linus Carl Pauling，1901年2月28日1994年8月19日），美国著名化学家，量子化学的先驱者之一1954年因在化学键方面的工作取得诺贝尔化学奖第33页，共98页1962年因反对核弹在地面测试的行动获得诺贝尔和平奖，成为两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一第34页，共98页2.威尔金斯和富兰克林的工作第35页，共98页莫里斯威尔金斯（Maurice Hugh Frederick Wilkins，1916年12月15日2004年10月5日，出生于新西兰）是一位英国分子生物学家第36页，共98页其在伦敦国王学院期间解开了DNA分子结构，以及一些相关研究，使其与克里克、沃森共同获得了1962年的诺贝尔生理学或医学奖他在国王大学的同事罗莎琳富兰克林，也是这项研究的主要贡献者之一第37页，共98页罗莎琳埃尔西富兰克林（Rosalind Elsie Franklin，1920年7月25日1958年4月16日）是一位英国物理化学家与晶体学家。

第38页，共98页她所做的研究，专注于DNA、病毒、煤炭与石墨等物质的结构其中她所拍摄的DNA晶体衍射图片“照片51号”，以及关于此物质的相关数据，是沃生与克里克解出DNA结构的关键线索第39页，共98页3.沃森和克里克的工作第40页，共98页詹姆斯杜威沃森（James Dewey Watson，生于1928年4月6日），美国生物学家，二十世纪分子生物学的牵头人第41页，共98页与克里克共同发现脱氧核糖核酸的双螺旋结构，因而获得诺贝尔生理医学奖第42页，共98页佛朗西斯克里克（Francis Harry Compton Crick，1916年6月8日-2004年7月28日），英国生物学家，物理学家，及神经科学家第43页，共98页最重要的成就是1953年在剑桥大学卡文迪许实验室与沃森共同发现了脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构二人也因此与维尔金斯共同获得了1962年的诺贝尔生理及医学奖第44页，共98页4.欧文查哥夫的工作第45页，共98页欧文查哥夫(Erwin Chargaff)，奥地利生物化学家对核酸中的4种碱基的含量的重新测定取得了成果在艾弗里工作的影响下，他认为如果不同的生物种是由于DNA的不同，则DNA的结构必定十分复杂，否则难以适应生物界的多样性。

第46页，共98页他在1948 1952年4年时间内，他利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基，用紫外线吸收光谱做定量分析，经过多次反复实验，终于得出了不同于列文的结果实验结果表明，在DNA大分子中嘌吟和嘧啶的总分子数量相等，其中腺嘌吟A与胸腺嘧啶T数量相等，鸟嘌吟G与胞嘧啶C数量相等第47页，共98页第48页，共98页三、新科学诞生的启示三、新科学诞生的启示第49页，共98页启示一：尊重权威，但敢于挑战权威启示一：尊重权威，但敢于挑战权威第50页，共98页启示二：多学科的交叉融合启示二：多学科的交叉融合第51页，共98页启示三：要善于总结前人的研究成果启示三：要善于总结前人的研究成果第52页，共98页启示四：要敢于创新启示四：要敢于创新第53页，共98页启示五：重视知识的积累启示五：重视知识的积累第54页，共98页四、四、现代生物学的发展现代生物学的发展第55页，共98页一）遗传密码的破译（一）遗传密码的破译1.桑格的工作桑格的工作20世纪世纪50年代年代DNA双螺旋结构问世不久，双螺旋结构问世不久，分子生物学的另一重大成就是分子生物学的另一重大成就是1958年英国年英国化学家桑格（化学家桑格（Sanger）应用纸层析方法，）应用纸层析方法，分析出了一种蛋白质分析出了一种蛋白质胰岛素所含胰岛素所含51个氨个氨基酸残基的序列，第一次证明了蛋白质胰岛基酸残基的序列，第一次证明了蛋白质胰岛素的每个分子具有一种独特的氨基酸残基顺素的每个分子具有一种独特的氨基酸残基顺序。

序第56页，共98页桑格桑格(Frederick Sanger)，英国生物，英国生物化学家，化学家，1918年年8月月13日生于英国日生于英国桑格因确定胰岛素的分子结构而桑格因确定胰岛素的分子结构而获得获得1958年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖1980年他又因设计出一种测定年他又因设计出一种测定DNA(脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸)内核苷酸排内核苷酸排列顺序的方法而与列顺序的方法而与W吉尔伯特、吉尔伯特、P伯格共获伯格共获1980年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖桑格是第四位两次获此殊荣的科桑格是第四位两次获此殊荣的科学家第57页，共98页2.2.伽莫夫的工作伽莫夫的工作第一个提出遗传密码具体设想的不是生物学家，而是宇宙物理学家、美籍俄国血统的伽莫夫（G.Gamov）他在读过沃森和克里克的文章后，立刻想到核酸分子中核苷酸只有四种，而蛋白质分子中的氨基酸却有20种，它们对应的关系不可能是1对1的他用排列组合的方法推算，提出三联体密码子的概念第58页，共98页伽莫夫（19041968）Gamow，George美籍苏联物理学家1904年3月4日生于俄国敖德萨第59页，共98页伽莫夫在许多科学领域都作出重大贡献。

在原子核物理方面，1928年提出a衰变理论，1936年提出衰变的伽莫夫特勒选择定则第60页，共98页在宇宙论中，1948年后与勒梅特一起最早提出了天体物理学的“大爆炸”理论，指出宇宙起源于原始的热核爆炸，化学元素依次产生于大爆炸后的中子俘获过程第61页，共98页在生物学方面，在生物学方面，提出遗传密码提出遗传密码的概念，对此的概念，对此后遗传理论的后遗传理论的迅速发展起了迅速发展起了很大促进作用很大促进作用第62页，共98页3.遗传密码表的建立遗传密码表的建立1963年，经过多位科学家的努力，年，经过多位科学家的努力，20种氨种氨基酸的遗传密码全部破译基酸的遗传密码全部破译1969年，年，64种种遗传密码的含义也全部被测出于是一部遗传密码的含义也全部被测出于是一部仿效电波传输信息的生物遗传密码辞典问仿效电波传输信息的生物遗传密码辞典问世了第63页，共98页第64页，共98页4.遗传密码表建立的意义遗传密码表建立的意义这个遗传密码表对于生物学的意义，可以与化学上的元素周期律相媲美它在科学和哲学上都有重大意义：第65页，共98页1）它等于宣布了各种蛋白质可以在试）它等于宣布了各种蛋白质可以在试管中合成，所有的生物蛋白质都可以由无管中合成，所有的生物蛋白质都可以由无机物合成。

生物与非生物的界线再一次被机物合成生物与非生物的界线再一次被打破，神创论彻底破产打破，神创论彻底破产。