1.出勤出勤、回答问题、小测验等：回答问题、小测验等：20%2.文献阅读文献阅读、讲解、应用等：讲解、应用等：20%3.期末考试：期末考试：60%（闭卷）（闭卷）考核方式考核方式References 现代分子生物学现代分子生物学，朱玉贤等著，朱玉贤等著 Instant Notes in Molecular Biology,by Turner et al.(Third Edition)Molecular Biology,by Weaver(Third Edition)Journals on Plant Molecular Biology 1.绪论绪论 2.细胞与生物大分子细胞与生物大分子 3.基因基因的分子本质的分子本质 4.核酸核酸的结构的结构和性质和性质 5.DNA的复制的复制 6.DNA的损伤、修复和重组的损伤、修复和重组 7.分子生物学研究方法分子生物学研究方法 8.原核生物的转录原核生物的转录和和调控调控 9.真核生物真核生物的的转录转录和和调控调控 10.RNA剪接和转录后加工剪接和转录后加工 11.遗传密码遗传密码 12.蛋白质的合成与加工蛋白质的合成与加工基础理论基础理论基因组保持基因组保持基因组表达和调控基因组表达和调控课课程程内内容容第一章绪论第一章绪论一、分子生物学的基本含义一、分子生物学的基本含义二二、分子生物学的分子生物学的主要研主要研究内容究内容三、分子生物学与其他学科的关系三、分子生物学与其他学科的关系四、分子生物学发展简史四、分子生物学发展简史一、分子生物学的基本含义一、分子生物学的基本含义 分子生物学是从分子生物学是从分子水平分子水平研究研究生命本质生命本质为目的的一门为目的的一门新兴学科新兴学科，它以它以核酸核酸和和蛋白质蛋白质等生物大分子的结构及等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象研究对象，是当前生命科学中发展最快并正与其它学科广泛是当前生命科学中发展最快并正与其它学科广泛交叉交叉与渗透与渗透的重要前沿领域的重要前沿领域。
分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会有的机会，也为人类也为人类利用和改造生物利用和改造生物创造了极为广泛创造了极为广泛的前景所谓所谓在分子水平上在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段造生物奠定理论基础和提供新的手段这里的这里的分子水平分子水平指的是那些携带遗传信息的指的是那些携带遗传信息的核酸核酸和在遗传信息和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质蛋白质等等生物大分子生物大分子这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸核苷酸或或氨基酸氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。
体精确的生长发育和代谢调节控制系统阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务二二、分子生物学的、分子生物学的主要研主要研究内容究内容1.1.核酸的分子生物学核酸的分子生物学 研究研究核酸核酸的结构及其功能的结构及其功能研究内容包括核基因组的结构、遗研究内容包括核基因组的结构、遗传信息的复制，突变、修复和重组传信息的复制，突变、修复和重组、转录与翻译、转录与翻译，基因表达基因表达调控和基因工程技术的发展和应用等遗传信息传递的调控和基因工程技术的发展和应用等遗传信息传递的中心中心法则法则是其理论体系的核心是其理论体系的核心RNAProteinDNAreplicationtranscriptiontranslation2.蛋白质的分子生物学蛋白质的分子生物学研究各种生命功能的主要大分研究各种生命功能的主要大分子子蛋白质蛋白质的结构与功能的结构与功能近年来，随着科学技术的发展，近年来，随着科学技术的发展，人们在认识蛋白质的结构及其人们在认识蛋白质的结构及其与功能关系方面取得了一些重与功能关系方面取得了一些重大进展Nature,27 NOV,2008 3.细胞信号转导的分子生物学细胞信号转导的分子生物学 细胞外信号通过与细胞表面的细胞外信号通过与细胞表面的受体受体相互作用转变为胞内相互作用转变为胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号并在细胞内传递的过程称为信号转导信号转导。
在在外源信外源信号号的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列的刺激下，细胞可以将这些信号转变为一系列生物生物化学变化化学变化信号转导研究的信号转导研究的目标目标是是阐阐明这些变化的明这些变化的分分子机理子机理，明确每一种信号转导与传递的，明确每一种信号转导与传递的途径途径及参与该及参与该途径的所有分子的途径的所有分子的作用和调节方式作用和调节方式以及认识各种途径以及认识各种途径间的间的网络控制系统网络控制系统信号转导机理的研究是当前分子信号转导机理的研究是当前分子生物学发展最迅速的领域之一生物学发展最迅速的领域之一植物激素：合成、信号转导和作用植物激素：合成、信号转导和作用2011,PloS one 三、分子生物学与其他学科的关系三、分子生物学与其他学科的关系 分子生物学是由分子生物学是由生物化学生物化学、生物物理学、生物物理学、遗传学遗传学、微、微生物学、生物学、细胞生物学细胞生物学以及以及信息科学等多学科相互渗透、信息科学等多学科相互渗透、综合融会而产生并发展起来的综合融会而产生并发展起来的，凝聚了不同专长的科凝聚了不同专长的科学家的共同努力学家的共同努力由于分子生物学涉及认识生命的本质由于分子生物学涉及认识生命的本质，它也就广泛地它也就广泛地渗渗透到医学各学科领域中透到医学各学科领域中，成为成为现代医学现代医学重要的基础。
重要的基础四、分子生物学发展简史四、分子生物学发展简史1.准备和酝酿阶段准备和酝酿阶段（19世纪后期到世纪后期到20世纪世纪50年代初年代初）在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命的主要物质基础确定了蛋白质是生命的主要物质基础酶酶)确定了生物确定了生物遗传的物质遗传的物质是是DNA2.现代分子生物学的建立和发展阶段现代分子生物学的建立和发展阶段（50年代初到年代初到70年代初年代初）1953年年Watson和和Crick提出了提出了DNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型标志着现代分子生标志着现代分子生物学诞生物学诞生在些期间的主要进展包括在些期间的主要进展包括：遗传信息传递遗传信息传递中心法则中心法则的建立的建立 对蛋白质结构与功能的进一步认识（氨基酸、分子量、空间结构）对蛋白质结构与功能的进一步认识（氨基酸、分子量、空间结构）1973年，我国科学家用年，我国科学家用X射射线衍射分析法测定了线衍射分析法测定了牛胰岛素牛胰岛素的空间结构的空间结构，为认识蛋，为认识蛋白质的结构做出了重要贡献白质的结构做出了重要贡献3.初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段70年代后，以年代后，以基因工程技术基因工程技术的出现作为新的里程碑，标志着人类的出现作为新的里程碑，标志着人类认识生命本质并能主动认识生命本质并能主动改造改造生命的新时期开始。
其间的重大成生命的新时期开始其间的重大成就包括：就包括：重组重组DNA技术的建立和发展技术的建立和发展（工具（工具酶酶的发展和应用）的发展和应用）基因组研究的发展基因组研究的发展（基因组图谱的构建、全基因组序列的测定基因组图谱的构建、全基因组序列的测定）单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展（疾病的诊断和治疗疾病的诊断和治疗）基因表达调控机理基因表达调控机理（顺式作用元件与反式作用顺式作用元件与反式作用因子、因子、参与参与蛋白蛋白质质间识别间识别与相互作用的分子与相互作用的分子）细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域本章重点、难点：本章重点、难点：理解分子生物学的含义、研究对象理解分子生物学的含义、研究对象第二章细胞与生物大分子第二章细胞与生物大分子1.细胞分类细胞分类2.亚细胞器亚细胞器3.3.生物大分子生物大分子4.4.大分子的组装大分子的组装Biosphere(the sum of all Earths ecosystems)生物圈生物圈 Ecosystem(biological community+environment)生态系统生态系统 Biological community(populations of different species in same area)Population(localized group of organisms of same species)群体群体 Organisms(Units of life)有机体有机体 Organ systems 器官系统器官系统 Organs 器官器官 Tissue 组织组织Cells(1-100 m,Units of organisms)细胞细胞 Organelles(ribosomes ca.20 nm)细胞器细胞器Macromolecule complex 生物大分子生物大分子 Molecules(nm,atoms bonded chemically)Atoms(,chemical building 原子原子 blocks of all matter)The hierarchy of living world:Biological organizations at various levels生物群生物群分子分子生命世界的等级生命世界的等级1.细胞分类细胞分类原核生物原核生物(prokaryote)真真核生物核生物(eukaryote)动物动物植物植物原生生物原生生物：藻类和原生动物藻类和原生动物真菌真菌是否具有明显的亚细胞器是否具有明显的亚细胞器最简单的活细胞，内部没有分隔小室，直径最简单的活细胞，内部没有分隔小室，直径110 m(类核体类核体)(纤毛纤毛)(鞭毛鞭毛)(核糖体核糖体)(细胞壁细胞壁)(质膜质膜)多细胞，具有膜包围的行使特殊代谢功能的细胞器，直径多细胞，具有膜包围的行使特殊代谢功能的细胞器，直径10100 m真细菌真细菌：大肠杆菌大肠杆菌古细菌：甲烷球菌古细菌：甲烷球菌生化性质的差异生化性质的差异线粒体线粒体核仁核仁粗面内质网粗面内质网核糖体核糖体微体微体高尔基复合体高尔基复合体质膜质膜核膜核膜细胞核细胞核核孔核孔细胞骨架细胞骨架纤维纤维分化分化 大多数多细胞真核生物，在大多数多细胞真核生物，在发育过程中细胞群经历发育过程中细胞群经历分化分化形成具特殊功能的器官（如形成具特殊功能的器官（如腿和触角）。
腿和触角）在大多数情况下，这些器官在大多数情况下，这些器官拥有相同的拥有相同的DNA，但，但转录转录不不同的基因同的基因分化是由控制分化是由控制发育发育的基因来的基因来调控的2.亚细胞器亚细胞器细胞核细胞核：DNA的转录、的转录、RNA加工加工线粒体线粒体：呼吸作用呼吸作用内质网内质网：微体微体：叶绿体叶绿体：光合作用光合作用高尔基体高尔基体：蛋白质修饰蛋白质修饰溶酶体溶酶体：含有各类能降解蛋白质、核酸、脂类和糖类的消化酶含有各类能降解蛋白质、核酸、脂类和糖类的消化酶过氧化物酶体过氧化物酶体：产生高活性自由基和氢过氧化物的代谢反应产生高活性自由基和氢过氧化物的代谢反应乙醛酸循环体乙醛酸循环体：特定的过氧化物酶体特定的过氧化物酶体可以通过可以通过差速离心差速离心和和密度梯度离心密度梯度离心相结相结合的方法将各细胞器分离纯化合的方法将各细胞器分离纯化光面：脂类生物合成、生物异源物质代谢光面：脂类生物合成、生物异源物质代谢粗面：膜蛋白和分泌蛋白的合成，糖基化粗面：膜蛋白和分泌蛋白的合成，糖基化核仁：核仁：rRNA合成和核糖体部分组装的场所合成和核糖体部分组装的场所动物细胞和植物细胞的区别动物细胞和植物细胞的区别3.生物大分子生物大分子 蛋白质：氨基酸的聚合体蛋白质：氨基酸的聚合体 核酸（核酸（DNA&RNA）：核苷酸的聚合体）：核苷酸的聚合体 多糖：单糖以糖苷键连接形成的聚合体多糖：单糖以糖苷键连接形成的聚合体 （纤维素、淀粉、糖原、几丁质、黏多糖）（纤维素、淀粉、糖原、几丁质、黏多糖）脂类：甘油三酯、磷脂、鞘脂脂类：甘油三酯、磷脂、鞘脂 复杂大分子复杂大分子：一种以上的大分子以共价或非共价键相结合。
一种以上的大分子以共价或非共价键相结合核蛋白核蛋白：核酸和蛋白质的结合体（：核酸和蛋白质的结合体（端粒酶、核糖核酸酶端粒酶、核糖核酸酶P）糖蛋白糖蛋白：糖和蛋白质的结合体，是细胞膜的重要组分，并：糖和蛋白质的结合体，是细胞膜的重要组分，并介导细胞与细胞间的识别介导细胞与细胞间的识别糖脂糖脂：糖和脂以共价键相结合，在脑细胞和神经细胞的膜：糖和脂以共价键相结合，在脑细胞和神经细胞的膜中含量特别丰富中含量特别丰富4.大分子的组装大分子的组装 微管、微丝和中间纤维（构成真核生物的细胞骨架）微管、微丝和中间纤维（构成真核生物的细胞骨架）蛋白质复合体蛋白质复合体 核糖体、染色质、病毒核糖体、染色质、病毒核蛋白核蛋白 细胞膜：由膜磷脂和鞘脂形成的极性基团在外，链烃在内的双分子层细胞膜：由膜磷脂和鞘脂形成的极性基团在外，链烃在内的双分子层在细胞中包含着许多由同种或不同种生物大分子组成的大分子复合体：在细胞中包含着许多由同种或不同种生物大分子组成的大分子复合体：4.大分子的组装大分子的组装 作为激素和神经递质等信号分子的受体；作为激素和神经递质等信号分子的受体；作为在吸收物质前降解细胞外分子所需的酶；作为在吸收物质前降解细胞外分子所需的酶；作为选择性转运小分子、极性离子和分子的作为选择性转运小分子、极性离子和分子的孔或通道孔或通道；作为细胞与细胞相互作用的介质（主要是糖蛋白）。
作为细胞与细胞相互作用的介质（主要是糖蛋白）膜蛋白有多种多样的功能：膜蛋白有多种多样的功能：4.大分子的组装大分子的组装 氢键氢键：在供体基团的一个共价结合的氢原子（：在供体基团的一个共价结合的氢原子（-O-H）和受体基团上的一对非成键电子和受体基团上的一对非成键电子（O=C-）间形成范德华力范德华力：电中性分子间的非共价结合力的总称电中性分子间的非共价结合力的总称疏水相互作用疏水相互作用（疏水堆积力）：一些非极性分子倾向（疏水堆积力）：一些非极性分子倾向于聚集起来以减少暴露给水的表面积，从而产生的力于聚集起来以减少暴露给水的表面积，从而产生的力疏水相互作用疏水相互作用是蛋白质是蛋白质-蛋白质和蛋白质蛋白质和蛋白质-脂类相互作脂类相互作用以及核酸结构中的主要稳定力用以及核酸结构中的主要稳定力大多数大分子的组装是由大量不同的大多数大分子的组装是由大量不同的非共价相互作用非共价相互作用维系在一起的：维系在一起的：本章重点、难点：本章重点、难点：原核生物与真核生物细胞的主要区别；原核生物与真核生物细胞的主要区别；亚细胞器的功能；糖蛋白，核蛋白；大亚细胞器的功能；糖蛋白，核蛋白；大分子复合体中的主要稳定力分子复合体中的主要稳定力。