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分子生物学课程教学讲义 朱玉贤 第一讲 序论 一、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Ucho 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 因发现断裂基因（introns ）而获得Nobel 奖。Mullis 由于发明PCR 仪而与加拿大学者Smith （第一个设计基因定点突变）共享Nobel 化学奖。 此外，Griffith （1928）及Avery （1944）等人关于致病力强的光滑型（S 型）肺炎链球 菌DNA 导致致病力弱的粗糙型（R 型）细菌发生遗传转化的实验；Hershey 和Chase （1952） 1 关于 DNA 是遗传物质的实验；Crick 于 1954 年所提出的遗传信息传递规律（即中心法 则）:Meselson和Stah （1958）关于DNA半保留复制的实验以及Yanofsky和Brener （1961） 年关于遗传密码三联子的设想都为分子生物学的发展做出了重大贡献。 我国生物科学家吴宪20世纪20年代初回国后在协和医科大学生化系与汪猷、张昌颖等 人一道完成了蛋白质变性理论、血液生化检测和免疫化学等一系列有重大影响的研究，成为 我国生物化学界的先驱。20世纪60年代、70年代和80年代，我国科学家相继实现了人工 全合成有生物学活性的结晶牛胰岛素，解出了三方二锌猪胰岛素的晶体结构，采用有机合成 与酶促相结合的方法完成了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工