分子生物学讲义【参考】.doc

?第一讲 序论一、二十一世纪是现代生物科学的世纪 ? 生物科学是当代自然科学中发展最迅速、对人类的生存和自身发展影响最大的学科领域之一。统计美国科学引文索引（SCI）收录的4500余种学术刊物，发现有2350种左右为生物科学相关杂志！统计全世界引用指数（Impact factor）在10以上的超一流学术刊物，也发现80%左右（97年48种刊物中有38种）是生物科学相关刊物。表1.引用指数在10以上的自然科学刊物分科比较 学 科 杂志总数 平均引用指数 30杂志数 总 论 3 17.8 0 化 学 2 11.8 0 物 理 5 22.0 2 数 学 1 18.2 0 生 物 38 19.1 7 ?分析97年SCI收录的4500种期刊的影响因子发现： Cell （细胞） 48.0 Nature （自然） 28.4 Science （科学） 24.1 ? 随着DNA重组技术、基因遗传转化技术及植物组织培养技术的兴起，人们发现根癌土壤农杆菌（Agrobaoterium tumefaciens）侵染植物细胞后能将其Ti（tumor inducing）质粒上的一段DNA（T-DNA）插入到被侵染细胞的基因组，并能稳定地遗传给后代，植物的遗传转化技术随之得到迅速发展，为植物基因工程的发展创造了条件。植物的组织培养技术如原生质体的培养和成株、细胞融合等技术的迅速发展进一步促进了植物基因工程的发展。如今，植物基因工程已取得重大成就，据1999年统计，获得第一株转基因植物到现在15年左右的时间里，已经有200多种植物相继被转化，内容涉及到植物的抗病、抗虫、抗除草剂、抗逆和作物的高产优质、果蔬贮藏、谷物或其它作物的固氮能力、药物生产及环境美化等方面。 ?? 生物学不仅是目前自然科学中进展最迅速、最具活力和生气的领域，也将是下一世纪的带头学科。愿有志于生命科学研究的莘莘学子及广大青年朋友们，早日掌握分子生物学这把金钥匙，为祖国的繁荣富强，为人类的文明和进步做出新贡献！ ? 二、现代分子生物学中的主要里程碑 ? 分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、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开生物世界的奥秘，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。当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的，科学家为揭示这些遗传密码所进行的努力就成为人类征服自然的一部分，而以生物大分子为研究对像的分子生物学就迅速成为现代社会中最具活力的科学。 ? 从1847年Schleiden和Schwann提出细胞学说，证明动、植物都是由细胞组成的到今天，虽然不过短短一百多年时间，我们对生物大分子--细胞的化学组成却有了深刻的认识。孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而Morgan的基因学说则进一步将性状与基因相耦联，成为分子遗传学的奠基石。Watson和Crick所提出的脱氧核糖酸双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。在蛋白质化学方面，继Sumner在1936年证实酶是蛋白质之后，Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构，开创了蛋白质序列分析的先河。而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白（myoglobin）及血红蛋白（hemoglobin）的三维结构，论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。 1910年，德国科学家Kossel第一个分离了腺嘌呤，胸腺嘧啶和组氨酸。 1959年，美国科学家Uchoa第一次合成了核糖核酸，实现了将基因内的遗传信息通过RNA翻译成蛋白质的过程。同年，Kornberg实现了试管内细菌细胞中DNA的复制。 1962年，Watson（美）和Crick（英）因为在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins共获Noble生理医学奖，后者通过X射线衍射证实了Watson-Crick模型。 1965年，法国科学家Jacob和Monod提出并证实了操纵子（operon）作为调节细菌细胞代谢的分子机制。此外，他们还首次推测存在一种与DNA序列相互补、能将它所编码的遗传信息带到蛋白质合成场所（细胞质）并翻译产生蛋白质的mRNA（信使核糖核酸）。 1972年，Paul Berg（美）第一次进行了DNA重组。 1977年，Sanger和Gilbert（英）第一次进行了DNA序列分析。 1988年，McClintock由于在50年代提出并发现了可移动遗传因子（jumping gene或称mobile element）而获得Nobel奖。 1993年，美国科学家Roberts和Sharp因