分子生物学（杨建雄）1.绪论.pptVIP

化学工业出版社——分子生物学 化学工业 * 分子生物学 杨建雄 陕西师范大学生命科学学院 化学工业出版社 第1章 绪论 1.1 生物学的概念 1938年Report of the Rockefeller Foundation首次使用了molecular biology一词，广义的分子生物学被定义为是研究生物大分子结构和功能的学科。按照这样的定义，除了核酸的结构和功能是分子生物学的基本内容外，分子生物学还包括蛋白质的结构和功能，酶的作用机制，膜的结构和功能，细胞的信号传导等内容，换句话说，广义的分子生物学可以包罗现代生物学在微观领域的绝大部分内容。 狭义的分子生物学主要研究基因和基因组的结构与功能，DNA复制及损伤修复，基因的重组和克隆，RNA的转录及转录产物的加工、蛋白质的生物合成及肽链合成后的加工，基因表达的调控等内容，其中也涉及与这些过程相关的蛋白质和酶的结构与功能。 就其知识范畴而论，分子生物学与生物化学和分子遗传学的部分内容是难以区分的。不过，由于生物化学和分子遗传学均是发展很快，知识容量很大的学科，因此，在生物化学中关于基因组学、基因重组和基因表达调控的内容通常是粗线条的。在分子遗传学中，关于生物大分子的结构及其相互作用的机制，特别是相关的研究方法，一般是粗线条的。分子生物学则可以在对生物大分子结构及相互作用深入讨论的层面上，详细叙述基因组学，基因表达及其调控的分子机制。 1.2 分子生物学的研究内容 对基因和基因组的研究一直是分子生物学发展的主线。1950年代以前，主要在细胞水平和染色体水平上进行基因的研究，1950年代之后，主要从DNA分子水平上进行基因的研究，1970年代以后，由于重组DNA技术的不断完善和发展，人们能够直接从克隆目的基因出发，研究基因的功能及其与表型的关系。这种研究途径改变了传统遗传学从表型到基因型的研究方法，而使基因的研究进入了反向生物学阶段，大大加快了对基因结构和功能的研究进程。 1990年代以后，随着DNA序列测定技术的发展，以某物种全套遗传物质序列测定和基因定位为内容的结构基因组学蓬勃发展，促进了比较基因学、生物信息学的发展。近些年，在生物芯片技术、蛋白质组学、生物信息学的促进下，以某物种全套基因表达产物的结构和功能研究为内容的功能基因组学得到广泛重视，已经和正在取得越来越多的成就。 分子生物学第二个方面的研究内容是基因传递和表达的途径，包括DNA复制和损伤修复，基因的重组和转座，基因的转录和转录产物的加工，蛋白质的生物合成及肽链合成后的修饰、折叠和输送。由于基因的复制、转录和翻译均是有多种因子参与的复杂过程，这一方面知识体系已经相当丰富，但依然有不少问题有待进一步深入研究。 分子生物学第三个方面的研究内容是基因表达的调控。原核生物的转录和翻译在同一空间进行，有时在转录尚未完成时即可进行翻译，其基因表达的调控主要发生在转录水平。真核生物有细胞核结构，转录和翻译过程在时间和空间上都是被分隔的，且在转录和翻译后都有复杂的加工过程，其基因表达的调控可以发生在各种不同的水平，但主要的调控步骤是上游调控序列与转录因子的相互作用，以及RNA的剪辑。或者说，最主要的调控阶段依然在转录水平。 分子生物学的研究方法和技术是学科发展的重要推动力。特别是序列测定技术、分子杂交技术、分子重组技术、聚合酶链式反应(PCR)技术、生物芯片技术和生物信息学的进步，强有力地推动了分子生物学的发展。研究方法和技术是分子生物学的重要内容，对其原理的深入讨论和操作过程的介绍，需要专门的实验技术课解决。但在理论课的教学中，也需要对一些重要技术的原理进行概要的介绍，以帮助学生深入理解有关的教学内容。同时，也有利于培养学生科学思维的能力和创新能力。有关方法和技术的详细介绍和操作层面的内容，读者应当阅读或参考实验技术方面的著作。 分子生物学除与生物化学和遗传学关系密切外，与生命科学的其它领域如细胞生物学、发育生物学、神经生物学、生理学等学科也关系密切，分子生物学明显地促进这些学科的深入发展，同时，这些学科也为分子生物学提供了越来越广阔的研究领域。甚至形态分类学和生态学等宏观学科也越来越多地用分子生物学的研究方法来解决一些深层次的问题。由此可见，生命科学各个领域的研究工作者，都需要掌握分子生物学的基本理论和基本技术，分子生物学领域的科学工作者，也需要熟悉相关领域的基本理论和基本技术，以拓展自己的研究领域。对于生命科学领域(包括生物科学、生物技术、生物工程、医学和农学)的学生来说，分子生物学无疑是一门十分重要的课程。同时，为了学好分子生物学，学好相关学科的课程也是