生物物理学第一章.ppt

第1章 分子生物物理学 1.1 分子生物物理学简介 1.2 生物大分子的结构与功能 1.3 核酸分子的结构基础 1.4 蛋白质分子的结构基础 1.5 蛋白质工程 1.6 常用分子生物物理实验简介 1.1 分子生物物理学简介 1.1.1 课程简介 1.1.2 分子生物物理学简史 1.1.3 细胞的认识 分子生物物理学是从分子水平研究生命本质的一门新兴边缘学科，主要内容为：核酸，蛋白质，细胞信号传导和相关实验内容。 学习方法 阅读一本经典教材 加强专业外语的学习 勤于思考，经常交流讨论 学会查阅文献 第一阶段：准备和酝酿阶段（19世纪后期到20世纪50年代初） 第二阶段：现代分子生物学的建立和发展阶段（1950-1970） 第三阶段：初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段（1970-） 第一阶段 —— 确定蛋白质是生命的主要基础物质 1896年Buchner兄弟证明酵母的无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的概念。酶是生物催化剂。 1920’s-1940’s一些新酶的提纯和结晶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。 1902年Emil Fisher证明蛋白质结构是多肽。 1940’s，Sanger 创立二硝基氟苯（DNFB）法，Edman发展异硫氰酸苯酯法进行氨基酸末端序列分析。 1950年，在结晶X-射线分析技术的支持下，Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。 第一阶段 —— 确定生命的遗传物质是DNA 1868年，F.Miescher发现了核素（nuclein）,即细胞核中的主要部分。 1920’s-1930’s，确认自然界有脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。 1944年，Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA。 1952年，Hershey等用35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了DNA是遗传物质。 第一阶段——确定生命的物质基础是DNA 1949-52年S.Furbery等的X-射线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构. 1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱基配对的DNA结构打下基础。 第二阶段 —— 现代分子生物学的建立和发展阶段 1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型。 遗传信息传递中心法则 的建立 。 第二阶段——对蛋白质结构与功能的进一步认识 1958年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状细胞(Sickle cells)溶血症病人的血红蛋白之间，其中一个亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基的差别，使人们对蛋白质一级结构影响功能有了深刻的印象。 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。 中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素；在1973年用1.8AX-线衍射分析法测定了猪胰岛素的空间结构，为认识蛋白质结构做出了重要贡献。 第三阶段——重组DNA技术的建立和发展 1982年Palmiter等将克隆的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞核内，培育得到比原小鼠个体大几倍的“巨鼠” 我国水生生物研究所将生长激素基因转入鱼受精卵，得到的转基因鱼的生长显著加快、个体增大 在绵羊的受精卵中导入凝血因子Ⅸ基因的转基因绵羊分泌的乳汁中含有丰富的凝血因子Ⅸ，能有效地用于血友病的治疗 第三阶段——重组DNA技术的建立和发展 1994年能比普通西红柿保鲜时间更长的转基因西红柿投放市场， 1996年转基因玉米、转基因大豆相继投入商品生产 美国最早研制得到抗虫棉花，我国科学家将自己发现的蛋白酶抑制剂基因转入棉花获得抗棉铃虫的棉花株。 第三阶段——基因组研究的发展 人类基因组、水稻基因组、拟南芥基因组及其它重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成 2001年2月12日，中、美、日、德、法、英等 6 国科学家和美国塞莱拉公司，联合公布了人类基因组图谱及初步分析结果， 对初步分析表明，人类基因组由31.647亿个碱基对组成，共有3万至3.5万个基因，比线虫仅多1万个，比果蝇多2万个 现已进入后基因组计划（即功能基因组计划）时代 第三阶段—— 单克隆抗体的发展 1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体以来，人们利用这一细胞工程技术研制出多种单克隆抗体。 单克隆抗体（单抗）是人体细胞特异地识别和抗击外来“病原”入侵而产生的生物活性物质。 利用单抗特异性的识别作用而研究生产的单克隆抗体快速诊断试纸能