第十二章节核酸通论幻灯片.pptVIP

第12章 核酸通论 关于核酸大家都知道 什么？ 内容提要 核酸的发现和研究简史 核酸的种类和分布 核酸的生物功能 12.1 核酸的发现和研究简史 核酸（nucleic acid） 是重要的生物大分子，是生物化学与分子生物学研究的重要对象和领域。 生物大分子有四类： 核酸、 蛋白质、 多糖 脂质复合物。 核酸： 脱氧核糖核酸（deoxynucleic acid，DNA） 核糖核酸（ ribonucleic acid，RNA） “蛋白质Protein”一词是从希腊文“proteios”衍生而来，意思是首要的物质。 “核酸”这个词的出现要晚半个世纪，但对它的研究却改变了整个生命科学的面貌。 12.1.1.核酸的发现 1868年瑞士青年科学家F.Miescher由脓细胞分离得到细胞核，并从中提取出一种含磷量很高的酸性化合物，称为核素（ nuclein ）。 胸腺的细胞核特别大，酵母的细胞质很丰富，这是两种提取核酸的极好来源。 12.1.2.核酸的早期研究 Miescher的发现曾给生物学带来巨大希望。 Hoppe-Seyler认为，核素“可能在细胞发育中发挥着极为重要的作用”。 1885年细胞学家O.Hertwig提出核素可能负责受精和传递遗传性状。 1895年遗传学家E.B.Wilson推测，染色质与核素是同一种物质。 随后核酸的化学研究却偏离了最初的正确方向。 （列文）Levene的“四核苷酸假说” 严重阻碍核酸研究达30年之久。 碱基成分的精确测定推翻了“四核苷酸假说”，并证明了核酸的高度特异性。 12.1.3 DNA双螺旋结构模型的建立 二十世纪上半叶，数理科学进一步渗入生物学。 数理学科的渗入不仅带来了新的理论和思想方法，而且引入了许多新的技术和实验方法。 分子生物学分成了三个学派： 结构学派、信息学派和生化遗传学派。 结构学派以英国物理学家W.T.Astbury、J.D.Bernal和他们的学生为代表，他们的兴趣在于用X射线结晶学技术研究生物大分子的三维结构，并认为这是解决生物学问题的根本途径。 信息学派以物理学家M.Delbruck与微生物学家S.Luria领导的“噬菌体小组”为代表。 1952年噬菌体小组的两个成员A.Hershey和M.Chase用32P标志噬菌体的DNA，35S标志蛋白质，然后感染大肠杆菌。结果只有32P -DNA进入细菌细胞内， 35S -蛋白质仍留在细胞外，有力的证明了DNA是噬菌体的遗传物质。 1951年22岁的年轻博士Watson在剑桥遇到正在M.Perutz小组做研究生的Crick，两人便合作探求DNA的分子结构。 生化遗传学派 用生物化学法从事遗传学研究。提出“一个基因一个酶“的假说 Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型的主要依据是： ※已知核酸的化学结构知识； ※ E.Chargaff发现的DNA碱基组成规律； ※ M.Wilkins和R.Franklin得到的DNA X射线衍射结果。 1958年Crick总结了当时分子生物学的成果，提出了“中心法则”。 DNA → RNA →Protein 罗莎琳徳 富兰克林 1961年F.Jacob和J.Monod提出操纵子学说并假设了mRNA功能。 1970年H.M.Temin等和D.Baltimore等从致瘤病毒中发现了逆转录酶。 第一张DNA的照片（扫描隧道电镜） 12.1.4 生物技术的兴起 20世纪70年代前期诞生了DNA重组技术。 将DNA重组技术用于改变生物机体的性状特征、改造基因、以至改造物种统称为基因工程或遗传工程。 反义RNA的发现，表明RNA具有调节功能；又发现一个基因转录产物通过选择性拼接可以形成多种同源异形体（isoform）.使“一个基因一条多肽链”的传统观念也受到冲击。发现mRNA的序列可以发生改变，称为编辑（editing）. 12.1.5人类基因组计划开辟了生命科学新纪元 1986年 H.Dulbecco 在《Science》上提出“人类基因组计划”(简称HGP)；1990年美国 出资30亿美元，用15年（1991-2005年）。 中国1999年加入，承担1%的测序任务。 后基因组时代(post-genome era) 功能基因组学(functional genomeics) 蛋白质组 (proteomics) “蛋白质组”这一概念是于1994年澳大利亚的学者M.Wilkins和K.Williams首先提出来的，是指细胞内基因组所表达的所有蛋白质。 结构基因组学(structural genomeics) 任务是系统测定基因