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分子生物学 第一章 绪论 第一节 分子生物学的定义和研究内容 一、定义 分子生物学是从分子水平研究生命现象及其规律的一门新兴、前沿学科。 它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构、功能及其在信号传递中的作用为研究对象，其发展非常迅速。 分子生物学以其崭新的观点和技术向其他学科的全面渗透，推动了许多学科向分子水平发展。 使细胞生物学、遗传学、发育生物学、神经生物学和生态学由原来的经典学科变成了生命科学的真正前沿科学，形成了一系列交叉学科，如分子遗传学、分子生态学、分子免疫学、分子病毒学、分子病理学、分子肿瘤学和分子药理学等。分子生物学是生命科学的核心前沿。 不同种属生物的表现形式多种多样和千姿百态，但是，生命活动的本质却是高度一致的。例如绝大多数生物遗传取决于DNA；除少数例外，遗传密码在整个生命世界中都是一致的。又如核酸一级结构和蛋白质一级结构的对应关系以及蛋白质的有序合成，也表现出高度一致性。 因此，分子生物学开辟了研究各种不同种属生物的生命现象最基本、最重要的途径。 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遇，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景。 由于生物化学、生物物理学、细胞生物学、遗传学、应用微生物学及免疫学以及数学、化学、物理学、计算机科学和信息学等专业技术的渗透，分子生物学已发明和创造了一系列新的技术。 例如DNA及RNA的印迹转移、核酸分子杂交、DNA克隆或重组DNA、基因体外扩增、DNA 测序等等，以及研究蛋白质一级结构、二级结构和三维结构与功能的分析技术。 其中重组DNA(recombinant DNA)技术是现代分子生物学技术的核心。 重组DNA技术又称为基因操作(gene manipulation )、分子克隆(molecular cloning)、基因克隆(gene cloning) 或基因工程（gene engineering）等。 这些名词彼此间存在某些微小的差别，在不同情况和不同条件下常常交换使用。 “基因操作”定义为：通过任何方法将细胞外构建的DNA分子(或片段)插入病毒、质粒或其他载体系统，形成遗传物质的重新组合，使它们能够进入宿主细胞内，并能在其中继续扩增。 而“重组DNA 技术”狭义上具“基因操作”相同的含义，但它涉及范围更广泛，甚至泛指分子生物学中与DNA水平研究有关的技术。 因此，分子生物学技术已成为推动生物科学的各个领域向分子水平发展的重要工具或手段，也是服务于人类和社会，推动医药和工、农业发展的强大动力。 二、分子生物学的研究内容 分子生物学的研究内容主要包括以下三个方面。 1、核酸分子生物学： 主要研究核酸的结构及其功能。 2、蛋白质分子生物学： 主要研究蛋白质的结构与功能。尽管人类对蛋白质的研究比对核酸研究的历史要长得多，但由于其研究难度较大，与核酸分子生物学相比发展缓慢。? 3. 细胞信号转导：细胞信号转导的分子生物学主要研究细胞内、细胞间信息传递的分子基础。 第二节 分子生物学发展简史 一、生物遗传物质的发现 早在1868年，Miescher F从脓细胞中分离出细胞核，用稀碱抽提再加入酸，得到了一种含氮和磷特别丰富的物质，当时称其为核素(nuclein)。1872年，他又在鲑鱼精子细胞核中发现了大量的这类物质。由于这类物质都是从细胞核中提取出来的，而且又是酸性，故称其为核酸(nucleic acid)。 二、现代分子生物学的建立 1950年Astbury WT在一次题为“Adventures in molecular biology”讲演中首先使用“分子生物学”这一术语, 用以说明它是研究生物大分子的化学和物理学结构。 1953年Watson JD和Crick FH提出“DNA 双螺旋结构学说”（生理医学奖），是分子生物学创建的里程碑。 该学说启动了分子生物学及重组DNA技术，开创了分子遗传学基本理论的黄金时代。 其主要进展有： 1953年，Watson和Crick《Nature》杂志上发表一篇震动生物学界的论文“脱氧核糖核酸的结构”。 Watson和Crick的DNA双螺旋结构学说已被普遍地视为分子生物学发展的最主要里程碑，也是分子生物学及其技术的重要理论基础。 1956年Kornberg, A.,首先发现DNA聚合酶（生理医学奖）； 1957年，Hoagland MB等分离出tRNA，并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设； 1958年，Meselson M及Stahl FW提出了DNA半保留复制模型； 1958年，Weiss SB及Hurwitz J等发现依赖于DNA的RNA聚合酶； 19