分子生物学研究方法和技术概述
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分子生物学研究方法和技术
湖南省农业生物技术研究中心 詹 庆 才
电话：84691351 Email:zhanqc@hotmail.com
本人基本情况
• 1984年获湖南农学院农学学士学位。1987年获中国科学院遗传研究所 理学硕士学位，专业:分子遗传。 • 1999年11月-200２年11月 受国家科技部派遣，在日本农林水产省北海 道国家农业研究中心博士后特别研究员；主要从事基因定位和功能基 因的筛选。 • １９８４－１９９９年：主要从事水稻细胞质雄性不育机理研究；水 稻分子育种技术研究。 • １９９９－２０１4：主要从事杂交水稻种子纯度快速鉴定技术研究； 水稻品种ＤＮＡ指纹研究；基因定位和分子育种技术研究。
生物化学—生物体内的化学运动，包括化学组 成、变化、结构与功能，生物分子间的物质与 能量转换过程。 分子生物学≠生物化学
2.2 分子生物学的三大原则
★ 构成生物大分子的单体是相同的 共同的核酸语言 共同的蛋白质
★ 生物遗传信息的表达的中心法则相同 DNA RNA polypeptides protein character
放市场，比以上美国的胰岛素早半年——后来居上。
人类对生命现象的认识
• 20世纪 个体 → 染色体 → 基因 →DNA → SNP • 生物与非生物间的界限消失了！ • 21世纪 • 基因克隆，拼结 → 组装植物、动物、婴儿！
现代生物学的发展 数、理、化相关学科
渗透 交叉
生物学实验技术
生物学
个性 共性
Cytology
Molecular Cell biology
细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架， 生物大分子在细胞中的定位及功能
课次 第一次 第二次 第三次 第四次
课堂讲授
绪 论 植物总RNA提取
植物总DNA提取 核酸的凝胶电泳 聚合酶链式反应
第五次
第六次 第七次 第八次 第九次 第十次 第十一次
微卫星分子标记快速鉴定杂交种子纯度技术
Southern blot、Northern blot 、Western 植物蛋白质的聚丙烯酰胺凝胶电泳和双向电泳 基因定位方法 植物基因转化 cＤＮＡ和基因组ＤＮＡ文库的构建 载体系统 blot
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大 分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和 相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭 示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向
主动地改造和重组自然界的基础学科。
分子生物学与生物化学之间的关系与区别
分子生物学—研究生物大分子的结构、功能及 信息传递过程，从分子水平研究生命现象。
• 3个事例： • （1）1976年，重组DNA成功（H Boyer和S N Colen， 1981年获诺贝尔化学奖）——勇敢的科学精神。 • （2）1982年，美国一制药公司在2000升发酵液中提取 出100克精制胰岛素。相当于从1600磅动物胰腺中的提 取量——效率、成本、质量、竞争。 • （3）荷兰最早把分子生物学产品“猪牛痢疾疫苗”投
近代生物学
微观生物学
（分子生物学为核心）
宏观生物学
（生态学为核心）
细胞水平
分子水平
生物多样性 研究
资源保护与 利用
人类生态环境的保护 结构生物学，发育生物学， 工农业生产持续发展
神经生物学等新兴学科发展
分子生物学的延伸
分子生物学 分子结构生物学 分子发育生物学 分子神经生物学 分子育种学 分子肿瘤学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子病毒学 分子生理学 分子考古学 分子遗传学 分子数量遗传学 分子生态学 分子进化学 …………….
基因分子生物学
基因的概念 基因的结构 基因的复制 基因的表达 基因的重组 基因的突变
结 构 生 物 学
基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 蛋白质工程
2.4 分子生物学发展的三大支撑学科
分子生物学发展的三大支撑学科之一
1839-1847年 Matthias Schleiden & Theodor Schwann • 生物体由细胞组成 • 所有组织的最基本单元----形状相似，高度分化的细胞 • 细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律
分子生物学渗透到生物学几乎所有学科
分子生物学成为现代生命科学的共同语言
2 分 子 生物 学 的 概 念
2.1 分子生物学的定义 2.2 分子生物学的三大原则 2.3 分子生物学研究的三大主要领域 2.4 分子生物学发展的三大支撑学科
2.1 分子生物学的定义
Molecular biology is the study of genes and their activities atBaidu Nhomakorabeathe molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation.
★ 生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸） 高级结构
个性
生物大分子之间的互作
2.3 分子生物学研究的三大主要领域
生物大分子的结构与功能 生物大分子之间的互作
狭义的分子生物学——分子遗传学
DNA—protein Hormone—receptor
Enzyme--substrate
生物技术理论 论与应用
• 1、分子生物学的发展历程
• 1871年，首次发现DNA（鲑精DNA）。 1943年，证明DNA为遗传分子，而不是蛋白（1944，O T
Avery）
• 1953年，DNA双螺旋模型提出（J D Watson（美）和F H C Crick（英），1962年或诺贝尔生理学、医学奖）。从而为分子 生物学这一学科奠基。 1961年，合成mRNA，破译第一个遗传密码（M W Nirenberg （美），1968年获诺贝尔生理学、医学奖） ——基础研究的创新，与推动人类文明的进步。 （以上被称为理论上的三大发现）
• 1970年，分离出第一个限制性内切酶（W Arber（瑞 士），1978年获诺贝尔医学奖）
• 1970年，Baltimore和Temin发现了逆转录酶
• ——长期的基础研究积累迎来了突飞猛进的高潮。
• 1973年，Cohen把质粒作为基因工程的载体使用
• ——基础研究向应用研究的拓展。 • （以上被称为生物工程技术的的三大发明）
湖南省农业生物技术研究中心 詹 庆 才
电话：84691351 Email:zhanqc@hotmail.com
本人基本情况
• 1984年获湖南农学院农学学士学位。1987年获中国科学院遗传研究所 理学硕士学位，专业:分子遗传。 • 1999年11月-200２年11月 受国家科技部派遣，在日本农林水产省北海 道国家农业研究中心博士后特别研究员；主要从事基因定位和功能基 因的筛选。 • １９８４－１９９９年：主要从事水稻细胞质雄性不育机理研究；水 稻分子育种技术研究。 • １９９９－２０１4：主要从事杂交水稻种子纯度快速鉴定技术研究； 水稻品种ＤＮＡ指纹研究；基因定位和分子育种技术研究。
生物化学—生物体内的化学运动，包括化学组 成、变化、结构与功能，生物分子间的物质与 能量转换过程。 分子生物学≠生物化学
2.2 分子生物学的三大原则
★ 构成生物大分子的单体是相同的 共同的核酸语言 共同的蛋白质
★ 生物遗传信息的表达的中心法则相同 DNA RNA polypeptides protein character
放市场，比以上美国的胰岛素早半年——后来居上。
人类对生命现象的认识
• 20世纪 个体 → 染色体 → 基因 →DNA → SNP • 生物与非生物间的界限消失了！ • 21世纪 • 基因克隆，拼结 → 组装植物、动物、婴儿！
现代生物学的发展 数、理、化相关学科
渗透 交叉
生物学实验技术
生物学
个性 共性
Cytology
Molecular Cell biology
细胞的化学组成，细胞器的结构，细胞骨架， 生物大分子在细胞中的定位及功能
课次 第一次 第二次 第三次 第四次
课堂讲授
绪 论 植物总RNA提取
植物总DNA提取 核酸的凝胶电泳 聚合酶链式反应
第五次
第六次 第七次 第八次 第九次 第十次 第十一次
微卫星分子标记快速鉴定杂交种子纯度技术
Southern blot、Northern blot 、Western 植物蛋白质的聚丙烯酰胺凝胶电泳和双向电泳 基因定位方法 植物基因转化 cＤＮＡ和基因组ＤＮＡ文库的构建 载体系统 blot
分子生物学是研究核酸、蛋白质等生物大 分子的形态、结构特征及其重要性、规律性和 相互关系的科学，是人类从分子水平上真正揭 示生物世界的奥秘，由被动地适应自然界转向
主动地改造和重组自然界的基础学科。
分子生物学与生物化学之间的关系与区别
分子生物学—研究生物大分子的结构、功能及 信息传递过程，从分子水平研究生命现象。
• 3个事例： • （1）1976年，重组DNA成功（H Boyer和S N Colen， 1981年获诺贝尔化学奖）——勇敢的科学精神。 • （2）1982年，美国一制药公司在2000升发酵液中提取 出100克精制胰岛素。相当于从1600磅动物胰腺中的提 取量——效率、成本、质量、竞争。 • （3）荷兰最早把分子生物学产品“猪牛痢疾疫苗”投
近代生物学
微观生物学
（分子生物学为核心）
宏观生物学
（生态学为核心）
细胞水平
分子水平
生物多样性 研究
资源保护与 利用
人类生态环境的保护 结构生物学，发育生物学， 工农业生产持续发展
神经生物学等新兴学科发展
分子生物学的延伸
分子生物学 分子结构生物学 分子发育生物学 分子神经生物学 分子育种学 分子肿瘤学 分子细胞生物学 分子免疫学 分子病毒学 分子生理学 分子考古学 分子遗传学 分子数量遗传学 分子生态学 分子进化学 …………….
基因分子生物学
基因的概念 基因的结构 基因的复制 基因的表达 基因的重组 基因的突变
结 构 生 物 学
基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 蛋白质工程
2.4 分子生物学发展的三大支撑学科
分子生物学发展的三大支撑学科之一
1839-1847年 Matthias Schleiden & Theodor Schwann • 生物体由细胞组成 • 所有组织的最基本单元----形状相似，高度分化的细胞 • 细胞的发生与形成是生物界普遍和永久的规律
分子生物学渗透到生物学几乎所有学科
分子生物学成为现代生命科学的共同语言
2 分 子 生物 学 的 概 念
2.1 分子生物学的定义 2.2 分子生物学的三大原则 2.3 分子生物学研究的三大主要领域 2.4 分子生物学发展的三大支撑学科
2.1 分子生物学的定义
Molecular biology is the study of genes and their activities atBaidu Nhomakorabeathe molecular level, including transcription, translation, DNA replication, recombination and translocation.
★ 生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸） 高级结构
个性
生物大分子之间的互作
2.3 分子生物学研究的三大主要领域
生物大分子的结构与功能 生物大分子之间的互作
狭义的分子生物学——分子遗传学
DNA—protein Hormone—receptor
Enzyme--substrate
生物技术理论 论与应用
• 1、分子生物学的发展历程
• 1871年，首次发现DNA（鲑精DNA）。 1943年，证明DNA为遗传分子，而不是蛋白（1944，O T
Avery）
• 1953年，DNA双螺旋模型提出（J D Watson（美）和F H C Crick（英），1962年或诺贝尔生理学、医学奖）。从而为分子 生物学这一学科奠基。 1961年，合成mRNA，破译第一个遗传密码（M W Nirenberg （美），1968年获诺贝尔生理学、医学奖） ——基础研究的创新，与推动人类文明的进步。 （以上被称为理论上的三大发现）
• 1970年，分离出第一个限制性内切酶（W Arber（瑞 士），1978年获诺贝尔医学奖）
• 1970年，Baltimore和Temin发现了逆转录酶
• ——长期的基础研究积累迎来了突飞猛进的高潮。
• 1973年，Cohen把质粒作为基因工程的载体使用
• ——基础研究向应用研究的拓展。 • （以上被称为生物工程技术的的三大发明）