分子生物学近年原文.doc

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第一章绪论

一、分子生物学的含义及其研究对象

分子生物学是一门从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及其规律的科学。生物学研究发展到今天，已在整体水平、细胞水平和分子水平三个层次上研究生命活动及其规律，在这三个层次上进行的生物学研究形成了各自的理论体系和技术体系，这些理论和技术体系的总和构成了生物学研究的完整体系，其中在分子水平这一层次所形成的理论和技术体系，被称为分子生物学(Molecularbiology)。顾名思义，“分子生物学”必须研究分子，但其研究的侧重点是生物学，而不是化学。因此，分子生物学研究的对象是生物大分子（核酸、蛋白质等）的结构与功能及基因结构、表达与调控的规律，从而在分子水平上揭示生物体的生、老、病、死等生命现象的本质原因。分子水平生命活动主要是通过核酸和蛋白质这两类生物大分子的活动来实现的。因此，分子生物学的研究，几乎都是围绕核酸和蛋白质进行的。从核酸和蛋白质的结构与功能、基因组的结构与功能到基因的复制、表达、调控及其生物学效应，从生物大分子之间的相互作用到这些相互作用构成的细胞间通讯和细胞内信号转导，从对基因的结构、功能、表达调控的分析到基因的制备、改造、调控、应用所需的各种技术体系，构成了分子生物学的基本研究内容。分子生物学是发展很快的一门基础学科，尤其是在20世纪下半叶突飞猛进的发展，已对生命科学的发展产生了巨大的推动作用，同时对整个社会的发展亦产生了巨大的影响。目前，生命科学的任何一门学科的研究，均离不开分子生物学的理论和方法。尤其在医学领域，无论是基础医学，还是临床医学的各学科，都必须应用分子生物学的基本理论和方法。同时，分子生物学是一种技术和手段，在了解生命的本质,揭示生命规律,最终解决人类生存和社会发展方面具有广阔应用前景。作为一门课程，分子生物学已成为生命科学，特别是医学各专业学生必需学习的课程之一。它已经像外语、计算机那样，成为医学研究中必不可缺的工具学科。

二、分子生物学的形成

分子生物学这门学科的孕育和形成经历了100多年的时间。1859年，CharlesDarwin在《OntheOriginofSpecies》一书中提出了物种进化的自然选择学说，这就是著名的达尔文进化论。该学说认为世界上复杂的植物和动物都是由最初的原始生物经过持续的进化过程而衍生出来的，第一次指出了生物性状的可遗传性、在自然选择压力下的可变性以及不同物种之间的相关性。这一学说对生物学研究产生了巨大的影响，生物学研究中最核心、最本质的问题被提出来了：生命的特征和生物性状为什么能代代相传?代代相传的性状为什么又可以改变？是什么在控制生物的性状?1865年，GregorMendel在分析豌豆性状遗传的杂交实验结果时对上述问题提出了初步解释。Mendel认为生物体内有某种遗传颗粒或遗传单位，能够从亲代传递到子代，这种遗传单位控制着特定的生物性状。他的实验结论直到1900年才得到重视，人们开始把这种控制遗传性状的遗传单位称为基因(gene)。另一方面，自从MatthiasSchleiden和TheodorSchwann于1839年提出了细胞学说之后，细胞生物学家们从细胞水平对生命活动的研究工作与整体水平的研究在同时进行。1879年，WalterFlemming在研究细胞分裂时观察到了染色体。1902年，WalterSutton提出了染色体遗传学说，即细胞核内的染色体有两套，在减数分裂时，每个配子得到一套染色体；该学说认为基因是染色体的一部分。染色体遗传学说合理地解释了Mendel的实验结果。1910年，ThomasHuntMorgan证明了基因的确存在于染色体上。在生物学家们探讨生命的本质及生命活动规律的同时，化学家们开始了探索构成生命的物质基础的研究。1869年，FriedrichMiescher在研究细胞核内的化合物时发现了DNA。在随后的20多年中，RNA也被发现，对DNA和RNA的一般化学特征也有了较多的了解。当染色体遗传学说被广泛接受时，人们已经认识到，染色体一定是由某种生物大分子组成，最有可能的分子是DNA、RNA和蛋白质中的一种。1944年，OswaldAvery和他的同事们通过实验终于证实了DNA是携带遗传信息、构成染色体的生物大分子。1953年JamesWatson和FrancisCnck借助于几个实验室的研究成就，根据DNA的X线衍射图谱、由化学分析得到的A、T、G、C碱基比例的规律以及嘌呤碱和嘧啶碱的一些物理化学数据，建立了DNA双螺旋模型，用分子结构的特征解释生命现象的最基本问题之一—基因复制的机制，从而真正开始从分子水平研究生命活动，生物学研究从此进入了分子生物学时代。一般认为，J．Watson和F．Crick在1953年提出的D