分子生物学发展简史准备和酝酿阶段现代分子生物学的建立和可编辑

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。

第一章绪论问答：1、分子生物学的发展大致可分为哪几个阶段①准备和酝酿阶段：确定蛋白质是生命活动的主要物质基础确定DNA是生物遗传的物质基础②现代分子生物学的建立和发展：建立遗传信息传递中心法则对蛋白质结构和功能的进一步认识③初步认识生命本质并改造：重组DNA技术的建立和发展基因组研究的进展单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展基因表达调控机理细胞信号转导机制研究成为新的前沿领域新技术平台驱动分子生物学的发展第二章基因、基因组、基因组学名解：1、基因（两个定义）：遗传学角度---是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列，也称为遗传因子．．．．。

分子生物学角度---是合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA，包括编码．．蛋白质或RNA的核酸序列及为保证转录所必需的调控序列．．．．。

2、开放阅读框架（ORF）：是指DNA链上，由蛋白质合成的起始密码开始，到终止密码为止的一个连续编码。

3、C值（C value）：是指一种生物体单倍体基因组DNA的总量。

4、基因组（genome）：是指生物体全套遗传信息，包括所有基因和基因间的区域5、基因重叠：是指同一段DNA片段能够参与编码两种甚至两种以上的蛋白质分子。

6、多顺反子mRNA（polycistronie mRNA）：是指病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质的基因或rRNA的基因往往丛集在基因组的一个或几个特定的部位，形成一个功能单位或转录单元。

它们可被一起转录成含有多个mRNA的分子。

7、类核（nucleoid）：是指原核生物基因组通常由一条环状的双链DNA分子组成，在细胞中与蛋白质结合成染色体的形式，在细胞内形成一个致密的区域。

8、质粒（plasmid）：是指一类染色体外具有自主复制能力的环状双链DNA分子，属染色体外基因组。

9、质粒的不相容性（incompatibility）：是指两个不同的质粒因利用同一复制和维持机制，在复制和随后向子代细胞分配的过程中会发生竞争，从而不能在同一宿主细胞内稳定存在，其中一种质粒将被丢失的现象。

简述分子生物学发展史分子生物学的发展大致可以分为三个阶段，第一个是准备和酝酿阶段，第二个是现代分子生物学的建立和发展阶段，第三个是初步认识生命本质并改造生命的深入发展阶段。

下面将就这三个阶段的主要任务和功绩做简单的介绍。

第一阶段：在上世纪的后期，巴斯德由于发现了细菌而在自然科学史上留下丰功伟绩，但是他的“活力论”观点，即认为细菌的代谢活动必须依赖完整细胞的看法，却阻碍了生物化学的进一步发展。

直至1890～1900年问suchner兄弟证明酵母提出液可使糖发酵之后，科学家们才认识到细胞的活动原来可以再拆分为更细的成分加以研究。

此后相继结晶了许多酶，如腺酶（Sumner，1926）、胰蛋白酶（Northrop，1930）及胃蛋白酶（Northrop及Kunitz，1932）等，并且证实了这些物质都是蛋白质。

这些成果开辟了近代生物化学的新纪元。

事实上，分子生物学正是在科学家们打破了细胞界限之日诞生的。

在这以后的几十年间，科学界普遍认为，蛋白质是生命的主要物质基础，也是遗传的物质基础。

与此同时，被湮没达35年之久的孟德尔遗传定律（1865），又被重新发现，摩根等在这个定律基础上建立了染色体学说，使遗传学的研究引起了科学界的重视。

这个时期，尤其是在第一次世界大战之后，正是物理学空前发达的年代，量子理论和原子物理学的研究表明，尽管自然界的物质变化万千，但是组成物质的基本粒子相同，它们的运动都遵循共同的规律。

那么，是否可以应用物理学的基本定律来探讨和解释生命现象呢？不少科学家抱着这个信念投身到生命科学的研究中，从而开始了由物理学家、生化学家、遗传学家和微生物学家等协同作战的新时期，在这个时期里，科学家们各自沿着两条并行不悖的路线进行研究。

一派是以英国的Astbury等为代表的所谓结构学派（structurists)，他们主要用ｘ射线衍射技术研究蛋白质和核酸的空间结构，认为只有搞清生物大分子的三维结构，才能阐明生命活动的本质，分子生物学一词正是Astbury在1950年根据他的这一思想首先提出来的。

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。

分子生物学概述概念：分子生物学是从分子水平研究生命本质为目的的一门新兴边缘学科，它以核酸和蛋白质等生物大分子的结构及其在遗传信息和细胞信息传递中的作用为研究对象，是当前生命科学中发展最快并正在与其它学科广泛交叉与渗透的重要前沿领域。

分子生物学的发展为人类认识生命现象带来了前所未有的机会，也为人类利用和改造生物创造了极为广阔的前景所谓在分子水平上研究生命的本质主要是指对遗传、生殖、生长和发育等生命基本特征的分子机理的阐明，从而为利用和改造生物奠定理论基础和提供新的手段。

这里的分子水平指的是那些携带遗传信息的核酸和在遗传信息传递及细胞内、细胞间通讯过程中发挥着重要作用的蛋白质等生物大分子。

这些生物大分子均具有较大的分子量，由简单的小分子核苷酸或氨基酸排列组合以蕴藏各种信息，并且具有复杂的空间结构以形成精确的相互作用系统，由此构成生物的多样化和生物个体精确的生长发育和代谢调节控制系统。

阐明这些复杂的结构及结构与功能的关系是分子生物学的主要任务。

发展历史：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。