药学分子生物学 Pharmaceutical Molecular Biology

1. 药学分子生物学PharmaceuticalMolecular Biology 生化教研室 肖建英

2. 绪 论 一、分子生物学与药学分子生物学 二、分子生物学发展的回顾 三、分子生物学和现代医药科学

3. —— 医学和生命科学的永恒主题 生命是什么?

4. 一、分子生物学与药学分子生物学 1. 分子生物学(Molecular Biology)的概念： • 从分子水平研究生命现象的科学，是现 代生命科学的“共同语言” 。 • 核心内容是通过生物的物质基础——核酸、蛋白质、酶等生物大分子的结构、功能及其相互作用等运动规律的研究来阐明生命分子基础，从而探讨生命的奥秘。

5. 生物学 相互渗透 进入细胞水平 相互促进 20世纪中叶 生物学引入生物大分子 分子生物学 2、分子生物学的产生与发展： 生物化学 遗传学 细胞生物学 生物物理学 微生物学 有机化学 物理化学

6. 分子生物学的研究和发展轨迹 • 分子生物学不断地与其他学科进行深入的横 • 向联系和交叉融合 • 分子、细胞、整体水平的研究得到和谐统一 • 表型和基因型的关系得到客观准确解释 分子生物学打破了学科的界线 分子生物学把各学科联系在一起

7. 分子生物学与其他学科的结合 生理学 临床医学 分子 生物学 药理学 微生物学 免疫学 病理学

8. 分子生物学广泛渗透到医学各 领域，成为现代医学重要的基础 诞生了许多分支学科 分子细胞学 分子药理学 分子免疫学 分子病理学 分子病毒学 分子神经学 分子细菌学 分子遗传学 分子诊断学（基因诊断学） 分子治疗学（基因治疗学）

9. 分子生物学的学科地位： • 是当前生命科学中发展最快的前沿领 域，即生命科学的领先学科。 • 是与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域——现代生命科学的内涵和外延在不断扩大。 分子生物学大大促进了医药学的发展 ！

10. 3、分子生物学的研究对象: • 生物大分子的结构 • 大分子结构与功能的关系 • 生物大分子在遗传信息和细胞信息传递中的作用

11. 研究的具体内容： 一、核酸（基因）的分子生物学： 核酸的结构与功能、基因组、基因信息的传递 及调控、基因操作、基因诊断与基因治疗等。 二、蛋白质的分子生物学：（包括酶与生物催化剂） 蛋白质的结构与功能，生物大分子间的相互作用 三、细胞信号转导的分子生物学： 研究细胞间通讯和细胞内信号转导的分子机制 四、癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期 及其调控的分子机理等。 五、分子生物学技术： 主要包括分子杂交技术、链反应技术、基因工 程与蛋白质工程等。

12. 目前分子生物学研究的前沿： 结构分子生物学研究 基因组研究 基因表达的调控研究 细胞信号转导研究

13. 4、药学分子生物学 (PharmaceuticalMolecular Biology) 分子生物学的新理论和新技术 渗入 药学 化学 药学研究领域 诞生 生命科学 药学 化学 药学分子生物学

14. 二、分子生物学发展的回顾 • 1868年 Fridrich Miescher从脓细胞中提取“核酸” • 1903年 染色体是遗传单位 • 1910年 基因位于染色体上 • 1913年 染色体包含线性排列的基因 • 1927年 突变是基因内的物理变化 • 1931年 交换引起基因重组 • 1944年Avery等人证实DNA是遗传物质 • 1945年 基因编码蛋白质 • 1951年 首次蛋白质测序 • 1953年Watson和Crick发现DNA的双螺旋结构

15. 1954年 Crick提出分子生物学的中心法则 1958年 DNA半保留复制 1961年 Nirenberg发现遗传密码 1967年发现DNA连接酶 1973年建立了DNA重组技术 1975年 Temin和Baltimore发现逆转录酶 1981年 Gilbert和Sanger建立DNA 测序方法 1985年 Mullis发明PCR 技术 1990年 美国启动人类基因组计划(HGP) 1994年 中国人类基因组计划启动 1997年 第一只克隆羊多莉诞生 2001年 美、英等国完成人类基因组计划基本 框架 2003年人类基因组序列图绘制成功

16. 分子生物学发展的三个阶段： 1、诞生的准备和酝酿阶段 19世纪后期——20世纪50年代初。 在这一阶段产生了两点对生命本质认识上的 重大突破： (1) 确定了蛋白质是生命的主要物质基础 • 19世纪末Buchner第一次提出酶（enzyme） • 的名称，酶是生物催化剂。 • 1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽； • 40年代末，Sanger创立氨基酸序列分析法。 • 1950年Pauling和Corey提出了α-螺旋结构模型。

17. (2) 确定了生物遗传的物质基础是DNA • 1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein） • 20世纪20-30年代已确认自然界有DNA和RNA两类核酸 • 1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA； • 1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S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。 • 1949-52年S.Furbery等的X-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年提出了DNA硷基组成A=T、G=C的 • Chargaff规则，

18. 2、现代分子生物学的建立和发展阶段 从20世纪50年代初——70年代初。 1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构 模型是现代分子生物学诞生的里程碑。 开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。 • DNA双螺旋发现的最深刻意义在于： • 确立了核酸作为信息分子的结构基础;提出了 • 硷基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式； • 从而最后确定了核酸是遗传的物质基础，

19. 此期间的主要进展包括： • (1)遗传信息传递中心法则的建立 (2)对蛋白质结构与功能的进一步认识 • 1956-58年Anfinsen和White根据对酶蛋白的 • 变性和复性实验，提出蛋白质的三维空间结构是 • 由其氨基酸序列来确定的。 • 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； • 1973年氨基酸序列自动测定仪问世。 • 1965年中国科学家人工合成了牛胰岛素。

20. 其间的重大成就包括： (1)、重组DNA技术的建立和发展 (2)、基因组研究的发展 1990年HGP实施 (3)、单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展 (4)、基因表达调控机理 (5)、细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域 3、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，以基因工程技术的出现作为新的 里程碑，标志着人类深入认识生命本质并能动 改造生命的新时期开始。

21. 三、分子生物学和现代医药科学 （一）分子生物学在发病机制和药学研究中的作用 1、遗传性高脂血症可诱发冠状动脉粥样硬化 2、对某些病毒致病作用的研究：乙肝与肝癌 3、认识了某些遗传疾病的发病机制

22. （二）分子生物学在疾病诊断中的作用 如基因芯片的应用。 （三）分子生物学在疾病治疗中的作用 （四）分子生物学在医药工业中的作用 1、DNA重组技术与新药研究：常见的重组药物

23. 2、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物2、药物基因组学、药物蛋白质组学与现代药物 （1）药物基因组学是主要以阐明药物代 谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性 与药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的一门科学，是一门新兴的研究领域。 • 研究的分子基础是基因多态性，因此 可指导药物设计、开发新药及合理用药。 （2）药物蛋白质组学是基因、蛋白质、 疾病三者相连的桥梁科学。其研究内容 比药物基因组学更复杂。

24. 复习思考题： 1、何谓分子生物学？何谓药学分子生物学？ 2、分子生物学研究的主要内容是什么？ 分子生物学研究在医药领域有何应用？ 3、了解分子生物学发展的重大事件。