分子遗传学:第一章--引论
中心法则只是对DNA编码序列(基因)及其表达在 分子水平上的解释。
但是,从中心法则到性状的形成,仍然是一个复 杂的、语焉不详的生物学过程,它不是中心法则所 能解释清楚的。
1.1.2分子遗传学不是核酸及其产物(蛋白质)的生 物化学 分子遗传学研究的对象是分子水平上的生物学
过程——遗传及变异的过程。分子遗传学研究的是 动态的生命过程,而不是在试管里或电泳仪上孤立 地研究生物大分子的结构与功能的简单的因果关 系。
(alcaptonuria)是一种隐性遗传病。 这种纯合隐性基因存在不能产生尿黑酸酶,不 能将正常代谢产物尿黑酸分解,从而使尿黑酸 积累在血液中。 基因通过对酶合成的控制而影响遗传性状的发 育。
1.2.4从生化遗传学到分子遗传学 20世纪40年代:遗传物质是DNA; 20世纪50年代:1953年沃森(J.Watson)和克 里克(F.Crick)提出DNA分子的双螺旋模型; 20世纪60年代:1967年遗传密码表问世。
第一章 引论
1.1分子遗传学的涵义P1
分子遗传学是研究遗传信息大分子的结构与功能 的一门科学。它依据物谢过程的调控。
分子遗传学是分子生物学的一个重要分支。
分子遗传学不同于一般的遗传学。传统的遗传学 “主要研究遗传单元(性状)在各世代的分布情 况”,而分子遗传学则着重研究遗传信息大分子在 生命系统中的储存、复制、表达及调控过程。
1.3.5遗传工程 基因工程 转基因 蛋白质工程
1.3.6朊病毒与蛋白质遗传 疯牛病,羊搔痒病; PrPSc病原体,可以作为模板,把细胞中具有 正常功能的PrPC转变为PrPSc; PrPC和PrPSc的一级结构相同,被同一基因编 码,但它们的立体构象不同, PrPSc比PrPC具 有高得多的β折叠结构。
1992年,Nature杂志的主编J.Maddox曾著文Is
Molecular biology yet a science?指出:“现在 有那么一群叫做分子生物学家的人,他们的文章无 视整体的动物、植物,也很少言及它们的生理学。 对这些人来说,实验的资料大部分来自所谓‘凝胶 ……”,“……分子生物学在很大程度上正变成定 性的科学。 ……如果事情只是简单地说明某个基因
要真正地在分子水平上了解遗传变异的本质, 仅仅研究核酸或蛋白质的生物化学是远远不够的。 对于那些从活细胞中分离出来的“干燥”了的生物 大分子的化学研究是必要的,但绝不是分子遗传学 研究的中心内容,更不是它的全部内容。
分子遗传学 所研究的是细胞中动态的遗传变异 过程,以及与此相关的所有分子事件。很显然,这 些事件决不限于中心法则,也不限于核酸、蛋白 质。 1.2 分子遗传学的产生 1.2.1物理学的渗透—分子遗传学的物理学语言
★在细胞核中: siRNA与某一基因中同源的DNA序 列甲基化,使活性基因沉默(在转录水平上)。
★RNAi属于后成遗传现象。 ★后成遗传:( epigenetic inheritance)一种由蛋白
质或RNA分子所引起的基因表达及表达模式的改 变;这种改变并不涉及DNA的突变,并能在子代 中维持。 后成遗传:( epigenetic inheritance)是指基于非基 因序列改变所致基因表达水平变化,如DNA甲基 化和染色质构象变化等 。
★ RNAi所引起的基因沉默现象可以世代传递?
1.3.8生物信息学/基因组学(Genomics)
DNA是唯一遗传物质?
1.3.7 RNA干扰 ★1998年在线虫(Caenorhabditis elegans) 中发现RNA 干扰(RNA interference , RNAi)现象,随后发现 RNAi是生物界的普遍现象。 ★ RNAi定义:是一种RNA对基因表达的干涉现象。 是一些小的RNA分子,它们能引起相应的mRNA降解 及DNA的甲基化,导致基因的沉默。 ★ 小RNA分子(small interfering RNA , siRNA):由 生物体中的双链RNA断裂形成,由21 ~23个核苷酸 组成,引发RNAi现象。 ★在细胞质中: siRNA能与其互补的mRNA结合,使 该mRNA链的某一段成为双链,阻碍了mRNA在核糖 体中的翻译进程,导致mRNA链降解 。
版本与某种遗传病相关,那么分离这种片断(如电 泳),然后测序,即已足矣”。但是,“以往几年 的巨大成就表明,生命过程是由严格控制下进行的 一些有序事件所组成”, “如果在生物的发育过程 中不同部分的出现是决定于分子的形态因子 (molecular morphogen)的扩散作用,那么它们要 用何种浓度才能满足正常的发育?”这就需要研究 活细胞内的动态的、整体性的分子事件才能做出比 较真实的回答。
1945年量子力学创始人之一薛定谔的《生命是 什么》出版; 把生命、遗传、基因彻底分子化; 把信息论、量子力学概念引入生命过程。
1.2.2微生物学向遗传学的靠拢 20世纪40年代抗生素大规模使用,发生了细菌 抗药性问题; 细菌抗药性是后天获得的定向变异,还是早已 发生的变异而被药物所筛选?
1.2.3生化遗传学的出现 1923年英国人加罗德证明人类的尿黑酸症
DNA RNA 肽链 功能蛋白质 性状(现象型)
信息源 信息模板 工作分子 (生长、分化、发育过
程中的分子事件)
中心法则
分子遗传学的范畴
1.1.1分子遗传学不等于中心法则的演绎 分子遗传学的研究范畴要比中心法则广泛得多,也
要深刻得多。分子遗传学首先是遗传学,它坚实的理 论基础仍然是摩尔根(T.H.Morgan)的《基因论》, 而不是中心法则。
1.3分子遗传学的展望 1.3.1基因的概念
不断的发展 1.3.2真核细胞的基因调控 1.3.3遗传与发育
时序基因;基因发育学; 免疫球蛋白基因:在胚胎发育早期是不存在 的,但随着个体的发育免疫球蛋白基因发生重 组,使一个有机体可以形成140亿个以上的抗 体; 基因本身存在着一个动态的发育过程。 1.3.4自我组合过程 T4噬菌体 核糖体 人工合成细胞