分子生物学的发展历史共41页

可编辑修改精选全文完整版第一章绪论1、分子生物学简史：分子生物学是研究核酸、蛋白质等所有生物大分子形态、结构特征及其重要性、规律性而相互联系的科学，是人类从分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，由被动的适应自然界到主动的改造和重组自然界的基础科学。

2、分子生物学发展阶段第一阶段：分子生物学发展的萌芽阶段第二阶段：分子生物学的建立和发展阶段第三阶段：分子生物学的深入发展和应用阶段3、分子生物学的主要研究内容DNA重组技术；基因表达调控研究；生物大分子的结构与功能的研究；基因组、功能基因组与生物信息学的研究第二章染色体与DNA1、名词解释：不重复序列：在单倍体基因组中只有一个或几个拷贝的DNA序列。

真核生物的大多数基因在单倍体中都是单拷贝。

中度重复序列：每个基因组中10～104个拷贝。

平均长度为300 bp，一般是不编码序列，广泛散布在非重复序列之间。

可能在基因调控中起重要作用。

常有数千个类似序列，各重复数百次，构成一个序列家族。

高度重复序列：只存在于真核生物中，占基因组的10%~60%，由6~10个碱基组成。

卫星DNA（satellite DNA）:又称随体DNA。

卫星DNA是一类高度重复序列DNA。

这类DNA是高度浓缩的，是异染色质的组成部分。

微卫星DNA（microsatellite DNA）：又称短串联重复序列，是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分，主要由串联重复单元组成。

重叠基因（overlapping gene,nested gene）:具有部分共同核苷酸序列的基因，及同一段DNA携带了两种或两种以上不同蛋白质的编码信息。

重叠的序列可以是调控基因也可以是结构基因部分。

多顺反子（polycistronic mRNA ) ：编码多个蛋白质的mRNA称为多顺反子mRNA 。

单顺反子(monocistronic mRNA) ：只编码一个蛋白质的mRNA称为单顺反子mRNA。

DNA的转座：又称移位（transposition)，是由可移位因子介导的遗传物质重排现象。

分子生物学的产生与发展分子生物学是指从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学。

不同于传统的生物物理学和生物化学，研究某一特定生物体或某一种生物体内的某一特定器官的小分子物质在生物体内的物理、化学变化，分子生物学着重在大分子研究水平上，主要是蛋白质、核酸、直至体系以及部分多糖及其复合体系，阐明整个生物界所共同具有的基本特征。

1953年沃森、克里克提出DNA分子的双螺旋结构模型是分子生物学诞生的标志。

而在DNA分子的双螺旋结构模型发现以前，对蛋白质、核酸的发现和认识为后来分子生物学的发展奠定基础，整个分子生物学发展的准备阶段可以追溯到19世纪中期。

一、蛋白质的发现和认识19时期前半世纪，法国化学家盖·吕萨克发现酵母可以将糖转化为酒精。

1833年，帕耶恩和珀索兹从麦芽提取液中得到一种对热不稳定的物质，它可以使淀粉水解为可溶性糖，这种物质是历史上发现的第一个酶——淀粉糖化酶。

1835年伯齐利厄斯提出了催化作用概念，生化现象中起催化作用的物质被称为酵素或者生物催化剂。

1878年费德里克·威廉·库恩指出，发酵现象中不是酵母本身，而是酵母中的某种物质催化了酵解反映，被给这种物质取名为酶。

1897年爱德华•毕希纳发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵，他们证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。

也就是说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。

由此奠定了现代生物化学的基石。

德国化学家费歇尔，生物化学的创始人，1899年开始对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。

经过一个半世纪的摸索，人们从酵母中率先认识到能对生物产生催化作用的酶，进而继续研究开始对蛋白质的认识。

直到19世纪末期，费谢尔发现蛋白质是由20种氨基酸按不同比例组合而成的。

分子生物学大事记1847年，Schleiden 和Schwanna 提出“细胞学说”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。

1944年，Avery 证明DNA是遗传物质。

1950年，Chargaff 提出Chargaff定则。

1953年，Watson 和 Crick成功的解析了DNA分子二级结构。

1959年，Uchoa 第一次成功合成了核糖核酸。

Kornberg 实现了DNA 分子试管内和细菌细胞中的复原。

1961年，Nirenberg 破译了第一个遗传密码；Jacob和Monod 提出了操纵子（operon）学说。

1962年，Watson 和Crick 因外在1953年提出DNA的反向平行双螺旋模型而与Wilkins 共获得诺贝尔生理医学奖。

1965年，Holley 玩成了酵母丙氨酸tRNA的全序列测定。

1968年，Khorana 第一个合成了核酸分子，并且人工复制了酵母基因。

1970年，Smith 和Wilcox分离到第一种限制性核酸内切酶。

1972年，Paul Berg第一次进行了DNA重组，获得含有编码哺乳动物激素基因的工程菌。

1975年，Southern 发明了DNA片段的印迹法。

1980年，Sanger和Gilbert 设计出一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法，而获得诺贝尔化学奖。

1981年，Cech 发现了ribozyme。

1982年，Prusiner 发现了朊病毒prion。

1983年，McClintock 由于在50年代提出并发现可移动遗传因子（jumping gene 或称 mobile element ）而获得诺贝尔生理医学奖。

1985年，Karry Mullis 发明了PCR反应。

1988年，人类基因组计划启动。

1993年，美国科学家Roberts 和Sharp 因发现断裂基因（introns）而获得诺贝尔奖。

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）共享诺贝尔化学奖。

分子生物学的产生和发展一、准备和铺垫19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。

在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：（1）确定了蛋白质是生命的主要基础物质1 盖-吕萨克发现酵母可将糖转化为酒精。

2 帕耶恩和珀索兹发现了第一个酶(淀粉糖化酶)。

3 伯齐利厄斯1835年提出了催化作用概念。

4费德里克•威廉•库恩1878年指出在发酵现象中不是酵母本身，而是酵母中的某种物质催化了酵解反应，并给这种物质取名为酶。

5爱德华•毕希纳发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵，他们证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。

换句话说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。

由此奠定了现代生物化学的基石。

6费歇尔对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。

（2）确定了生物遗传的物质基础是DNA1 约翰•米歇尔证明了遗传物质完全不是蛋白质并且不受消化蛋白酶——胃蛋白酶的影响，他同时还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”。

1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。

2科塞尔得出，首先在许多情况下核物质分解成两部分，其中之一有蛋白质特性。

这部分除正常的蛋白质外，不具有其他原子团。

然而，另一部分有特殊的结构，已给它命名为核酸”。

3莱文和雅各布斯鉴定了存在于酵母核酸中的碳水化合物戊糖是核糖，从而纠正了科塞尔认为是六碳糖的观念。

4 1928年，英国军医格里菲斯以老鼠实验发现，将活的良性肺炎双球菌与死的肺炎双球菌混合，可以引起转型，得到活的恶性菌，使老鼠死亡。

埃弗里和C.麦克劳德、M.麦卡锡共同发现不同型的肺炎双球菌的转化因子是 DNA。

5由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。

分子生物学发展历程1. 哎呀,说起分子生物学的发展历程,那可真是一段精彩纷呈的故事!就像是破案侦探一样,科学家们一步步揭开了生命的神秘面纱。

2. 要从1860年代说起,那时候孟德尔在修道院里种豌豆玩,谁知道这一玩就玩出了遗传学的基础。

这就像是在玩积木游戏,却不小心发现了积木的排列规律。

3. 到了1900年代初,科学家们发现了染色体。

这些小东西在显微镜下扭来扭去的,就像是跳舞的面条。

大家都很好奇,这些"面条"究竟是用来干嘛的。

4. 1944年,艾弗里做了个超厉害的实验,证明遗传信息是储存在脱氧核糖核酸里的。

这个发现就像是找到了生命密码本的钥匙,让所有人都兴奋不已。

5. 1953年可是个大年份!沃森和克里克发现了脱氧核糖核酸的双螺旋结构。

这就像是发现了生命的蓝图,原来它长得像个扭扭梯子。

这个发现让他们高兴得睡不着觉,在酒吧里又蹦又跳。

6. 1958年,科学家们发现了中心法则,就是脱氧核糖核酸到核糖核酸,再到蛋白质的过程。

这就像是发现了生命信息传递的高速公路,信息就沿着这条路跑来跑去。

7. 1960年代,遗传密码被破译啦!原来生命的语言是用三个碱基一组来编写的。

这就像是破解了外星人的密码本,让科学家们兴奋得手舞足蹈。

8. 1970年代,基因工程技术开始发展。

科学家们学会了剪切和粘贴基因,就像是玩剪贴画一样。

这下可好,想要什么基因就能造什么基因,简直像是变魔术。

9. 1980年代,聚合酶链式反应技术被发明出来啦!这个技术能把很少的脱氧核糖核酸复制成很多份,就像是给基因装上了复印机。

这个发明让做实验方便多啦!10. 1990年代开始搞人类基因组计划,要把人体里所有的基因都找出来。

这工程可真不小,就像是要数清楚天上有多少颗星星。

整整花了13年时间才完成!11. 进入21世纪,基因编辑技术又有了新突破。

现在可以像改错别字一样修改基因,这技术厉害得简直像科幻电影里演的那样。

不过这也让大家担心,万一改错了可咋办?12. 现在的分子生物学还在飞速发展,每天都有新发现。

一．分子生物学的产生与发展1.酶的发现与认识分子生物学的产生得益于蛋白质的发现和认识。

而蛋白质的认识越发现起源于对酶的发现。

法国化学盖-吕萨克发现了酵母菌可以转化为酒精，开启了人们对蛋白质研究的大门，1833年帕耶恩和珀索兹从麦芽提取液中得到一种对热不稳定的物质，他可以使淀粉水解为可溶性糖，发现了第一个酶-淀粉糖化酶。

伯齐利厄斯在1835提出了了催化作用的概念，生化现象中期催化作用的物质才被称为酵素或生物催化剂，直到1878年，德国生理学家费德里克·威廉·库恩才发现真正起催化作用的不是酵母本身，而是酵母中的某种物质，定名为酶。

酶（本质大多为蛋白质）变进入了人们的视野。

2.对蛋白质的研究1899年开始，德国化学家，生物化学的创始人费歇尔开始对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。

1902年他提出了蛋白质的多肽结构学说。

他合成了100多种多肽化合物。

1907年，他制取由18种氨基酸分子组成的多肽。

人们对蛋白质的认识也有了新的开始。

3.核酸的发现与认识瑞士生物化学家约翰·米歇尔1869年在研究脓细胞时注意到某种不属于迄今已知任何蛋白质物质的存在。

他还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。

德国生物化学家。

细胞化学的奠基人科塞尔发现细胞核中的核酸中的4种含氮基团：胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤，区别于其他蛋白质，并解释了这种核酸，及DNA的组成。

4.证明DNA是遗传物质当时普遍认为蛋白质是遗传物质，但是经过格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌转化实验，人们开始认为DNA才是真正的遗传物质。

赫希，美国细菌学家和遗传学家，赫希和蔡斯按照赫里奥特的思路设计了这个漂亮的实验（噬菌体侵染实验），再次证明DNA是基因的化学基础，是遗传物质。

分子生物学的发展分子生物学是由20世纪初发展起来的两个生物学分支——遗传学和生物化学的结合产生的。

这两个学科分别有其自己明确的研究对象：遗传学研究基因，而生物化学研究蛋白质和酶。

当人们更清楚地了解了这两个学科之间的关系时，分子生物学就应运而生了。

严格说来，分子生物学并不是一个新的领域，而是一种把生命有机体看作是信息储存器和传递物的新方法。

一、分子生物学的诞生根基在20世纪初，生物化学取代了生理化学。

生物化学为医学提供了科学的诊断方法，作为一门基础科学，它试图揭示有机体内分子转化的途径。

第一个生物化学实验是在1897年进行的。

一位德国化学家Eduard Buchner用不含细胞的酵母菌抽提液成功地在活的生物体外实现了糖转化为酒精的发酵过程。

这一发现非常重要，因为在40年前，法国科学家Pasteur曾经强调过发酵过程代表着生命的“记号”。

生物化学沿着两个方向得到了发展：一方面它研究有机体内分子（尤其是糖）的转换；另一方面，它鉴定了蛋白质和酶的特征，而它们是生命的必需组分。

酶是生物化学家极为关注的使生物体内发生转换的催化介质。

20世纪的前半部分对于生物化学来说是一个很重要的时期。

在这个阶段中，生物化学家揭示了代谢的主要途径和循环——如糖酵解途径、尿素循环、三羧酸循环（或叫Krebs循环）等等，并对细胞呼吸进行了大量的研究。

同时，物理化学领域的进步使得在生物体外开展对酶活性的研究成为可能。

一个用于对酸度进行定量描述的概念“pH”产生了，同时人们还研制出了反映细胞内环境特性的“缓冲溶液”系统。

在20世纪的前20年中，“胶体”理论在生物化学领域中占据了主导性的地位。

后来胶体理论逐渐被大分子理论所取代，“大分子”这个术语是1922年由德国化学家Hermann Staudinger引入的，它用于描述质量很大的分子。

另一个对理解生物化学在分子生物学的发展中所做特殊贡献极为重要的概念是“专一性”。

专一性这个概念首先是在1890年由德国化学家Emil Fischer清楚提出的，为了说明专一性这一概念的含义，费希尔用了锁和钥匙进行比喻——酶和底物的关系就像是锁和钥匙的关系一样。

分子生物学发展简史分子生物学的发展大致可分为三个阶段。

一、准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。

在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命的主要基础物质19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。

20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。

随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。

在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。

1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。

由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。

所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。

确定了生物遗传的物质基础是DNA虽然1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。

20世纪20-30年代已确认自然界有DNA 和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。

由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果，因而曾长期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。

40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。

1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。