分子生物学简史
分子生物学发展的历程
二十世纪中叶的遗传学家们不再 满足于基因的抽象观念! 将研究的前沿聚焦到揭示基因的 本质和它们的作用机制!
进 入
研究遗传物质－基因的本质 理解基因调控生化代谢过程
遗传学和生物化学是 分子生物学发展的根基 分子生物学是遗传学和
生物化学融合的结果
1.3.2. 分子生物学史的 第一个重要发现
King’s Lab. London Univ. Maurice Wilkins
35y Francis Crick
1952年（ 8年后）
M. Delbruck，S.E. Luria，A. Hershey 对噬菌体繁殖过程的研究
证明了DNA是主要的遗传物质
M. Delbruck S.E. Luria A. Hershey
Phage T2
DNA是主要 的遗传物质
Phage T2 transduction experiment.
One gene － One enzyme
1941年，George Beadle和Edward Tatum
Neurospora crassa （粉色面包霉菌）
提出的“ one gene ─ one enzyme”的假说
（获得1958年Nobel奖）
说明了基因的生化作用本质是控制酶的合成
生物化学和遗传 学之间的联合迈 出的第一步，也 是分子生物学的 第一个重要发现
在生殖细胞内为单（A,a） • 杂合子体细胞内具有成双的遗传因子(Aa..) • 等位的遗传因子彼此分离、独立分配 • 非等位遗传因子间自由组合到配子中
等着瞧吧， 我的时代总有一天会来临！
Mendel临终前说；
Gregor Mendel 1822-1884
分子生物学发展简史
分子生物学发展简史1.DNA的发现：19世纪末至20世纪初，生物学家们开始研究细胞核中的染色质，发现其中存在着一种未知的物质。
1909年，乌拉圭生物学家戈梅斯发现这种物质与遗传有关，他将其命名为染色质物质。
之后的几十年中，科学家们陆续发现了DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）的存在，并确定了它们在遗传信息传递和蛋白质合成中的重要作用。
2.DNA的结构解析：1953年，詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克成功解析出DNA的双螺旋结构，并提出了DNA的复制和遗传信息传递的模型。
这一发现为现代分子生物学的发展奠定了基础。
3.重组和转化：1960年代，赫尔曼·莫拉和塞西尔·赫尔希等科学家们发现了重组DNA技术，使得科学家们能够将来自不同生物体的基因片段组合成新的DNA分子。
这一技术的发展不仅推动了基因工程的发展，也为分子生物学的研究提供了重要的工具。
4.基因调控的研究：20世纪60年代后期，弗朗西斯·克里克和詹姆斯·怀森伯格提出了“中心法则”，即DNA决定RNA，RNA决定蛋白质，从而启发了对基因调控的研究。
科学家们开始研究基因的表达调控机制，发现在基因启动子和转录因子之间存在特定的结构和相互作用关系。
5.基因组学的兴起：1990年，国际人类基因组计划正式启动，旨在测序和研究人类基因组，为人类疾病的研究提供基础。
随后，基因组学的发展迅速，细菌、动植物和其他生物的基因组也相继被测序，为生物学研究提供了更多的资源。
6.RNA干扰和基因沉默研究：1998年，安德鲁·赛克雷和克雷格·梅罗发现RNA干扰现象，即通过寡核苷酸对RNA进行特异性沉默。
这一发现引起了巨大的轰动，并为基因沉默研究提供了新的方法和概念。
7.蛋白质组学的发展：随着基因组学的成熟，科学家们开始关注生物体内的蛋白质组成和功能，开展了蛋白质组学的研究。
通过高通量的蛋白质质谱技术，科学家们可以更全面地研究蛋白质的结构和功能。
简述分子生物学发展史
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。
分子生物学基础第一章绪论 第二节分子生物学发展简史
第二节 分子生物学发展简史
4．生物分类学与分子生物学
分类和进化研究是生物学中最古老的领域，它们同样由于分子生物 学的渗透而获得了新生。过去研究分类和进化，主要依靠生物体的形态， 并辅以生理特征，来探讨生物间亲缘关系的远近。现在，反映不同生命 活动中更为本质的核酸、蛋白质序列间的比较，已被大量用于分类和进 化的研究。由于核酸技术的进步，科学家已经可能从已灭绝的化石里提 取极为微量的DNA分子，并进行深入的研究，以此确证这些生物在进化 树上的地位。
从学科范畴上讲，分子生物学包括生物化学；从研究的 基本内容讲，遗传信息从DNA到蛋白质的过程，其许多内容 又属于生物化学的范畴。
第二节 分子生物学发展简史
2．分子生物学与细胞生物学 细胞生物学是在细胞、细胞超微结构和分子水平等不同 层次上，以研究细胞结构、功能及生命活动为主的基础学科。 分子生物学是细胞生物学的主要发展方向，也就是说，在分 子水平上探索细胞的基本生命规律，把细胞看成是物质、能 量、信息过程的结合，而且着重研究细胞中的遗传物质的结 构、功能以及遗传信息的传递和调节等过程。 3．遗传学与分子生物学 遗传学是分子生物学发展以来受影响最大的学科。孟德 尔著名的皱皮豌豆和圆粒豌豆子代分离实验以及由此得到的 遗传规律，纷纷在近20年内得到分子水平上的解释。越来越 多的遗传学原理正在被分子水平的实验所证实或摈弃，许多 遗传病已经得到控制或矫正，许多经典遗传学无法解决的问 题和无法破译的奥秘，也相继被攻克，分子遗传学已成为人 类了解、阐明和改造自然界的重要武器。
第二节 分子生物学发Hale Waihona Puke 简史三、分子生物学的现状与展望
1．功能基因组学 2．蛋白质组学 3．生物信息学
分子生物学基础
第一章 绪 论
分子生物学发展简览
Second replication
C o n s e rv a tiv e Model
S em ico n servative Model
图 DNA的半保留复制
20世纪50年代末至60年代，相继提出了“中 心法则”(Central dogma)和操纵子(Operon) 学说，成功地破译了遗传密码(Genetic code) ，充分认识了遗传信息(genetic information) 的流动(Flow)和表达(Expression) 。
1975年首次证实逆转录酶(Reverse transcriptase)的存在
图 Sanger于1980年提出 酶法核苷酸测序技术
图 Gilbert于1980年提出 化学法核苷酸测序技术
图 核苷酸测序示意图
Kohler
Milstein
Jerne
图 Kohler，Milstein & Jerne于1984 年提出单克隆抗体技术，并完善了
到目前为止，科学家已几乎能随心所欲地将 任何DNA分子切割成一系列不连续的片段， 再利用凝胶电泳技术等手段将这些片段按照 分子量大小逐一分开，以供下一步的研究。
EcoRI recognition sites
EcoRI cuts DNA into fragments
λ phage
DNA
Sticky end
图
基 意因 图克
隆 示
Kanamycin resistance gene
Stanley Cohen & Annie Chan
Plasmid pSC10
1
Tetracycline resistance gene
Transformed cells plated onto medium with kanamycin and tetracycline
分子生物学发展简史
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Thomps on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Pauli ng和Corey提出了a -角蛋白的a - 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吉构只是“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 禾口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。
分子生物学
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。
分子生物学简介
分子生物学（molecHarbiology）从分子水平研究作为生命活动主要物质基础的生物大分子结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。
重点研究下述领域：（1）蛋白质（包括酶）的结构和功能。
（2）核酸的结构和功能，包括遗传信息的传递。
（3）生物膜的结构和功能。
（4）生物调控的分子基础。
（5）生物进化。
分子生物学是第二次世界大战后，由生物化学，、遗传学，微生物学,病毒学，结构分析及高分子化学等不同研究领域结合而形成的一门交叉科学。
目前分子生物学已发展成生命科学中的带头学科。
随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。
如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA 重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。
这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个基因与那种生物的那个基因重新施工,组装成新的基因组合，创造出新的生物。
这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为基因工程,或者说是遗传工程”生物学的研究可以说长期以来都是科研的重点，惟其所涉及的方方面面与人类生活紧密相连。
本世纪50年代以前的生物学研究，虽然有些已进入了微观领域，但总的来说，主要是研究生物个体组织、器官、细胞或是亚细胞这些东西之间的相互关系。
50年代中期，随着沃森和克里克揭示出DNA分子的空间结构，生物学才真正开始了其揭开分子水平生命秘密的研究历程。
到70年代，重组DNA技术的发展又给人们提供了研究DNA的强有力的手段，于是分子生物学就逐渐形成了。
顾名思义，分子生物学就是研究生物大分子之间相互关系和作用的一门学科，而生物大分子主要是指基因和蛋白质两大类；分子生物学以遗传学、生物化学、细胞生物学等学科为基础，从分子水平上对生物体的多种生命现象进行研究；分子生物学在理论和实践中的发展也为基因工程的出现和发展打下了良好的基础，因此可以说基因工程就是分子生物学的工程应用。
分子生物学
1957年F.H.C.克里克最初提出的中心法则是：DNA→RNA→蛋白质。它说明遗传信息在不同的大分子之间的转移都是单向的，不可逆的，只能从DNA到RNA(转录)，从RNA到蛋白质（翻译）。这两种形式的信息转移在所有生物的细胞中都得到了证实。1970年H.M.特明和D.巴尔的摩在一些RNA致癌病毒中发现它们在宿主细胞中的复制过程是先以病毒的RNA分子为模板合成一个DNA分子，再以DNA分子为模板合成新的病毒RNA。前一个步骤被称为反向转录，是上述中心法则提出后的新的发现。因此克里克在1970年重申了中心法则的重要性，提出了更为完整的图解形式。（一）分子生物 Nhomakorabea发展简史
19世纪初，法国化学家盖-吕萨科发现酵母可以将糖转化为酒精。之后，在1833年帕耶恩(Payen)和珀索兹(Personz)从麦芽提取液中得到一种对热不稳定的物质，它可使淀粉水解为可溶性糖。发现了第一个酶(淀粉糖化酶)。1835年伯齐利厄斯(Berzelius) 提出了催化作用概念，生化现象中起催化作用的物质才被称为Ferment ( 酵素)或Biocatalyst(生物催化剂)。1878年，德国生理学家费德里克·威廉·库恩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。1897年，德国化学家爱德华·毕希纳证明离体酵母提取物即酶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。奠定了现代生物化学的基石。
1914年,生化学家比德尔和微生物学家塔特姆以红色面包霉的真菌作为实验材料,创造出一种研究基因控制代谢反应的新方法,提出了著名的“一个基因一个酶”的理论。这个理论表明,基因与遗传性状的关系并不象原来认为的是直接的对应关系。不管一个基因影响什么性状,以及影响多少性状,首先是一个基因决定一个酶的形成,酶决定它所催化的代谢反应,由此决定相关的性状。当基因发生突变,就会引起酶的理化性质的改变,使性状有新的特点。“一个基因一个酶”概念的形成对分子生物学的产生发生了深刻的影响,使分子生物学带有生物化学的特性。并且表明,基因是控制特定蛋白质(酶)的产生来控制细胞的新陈代谢。
分子生物学的发展简史与研究内容
1865年，孟德尔发表了他的《植物杂交实验》 一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。孟德 尔被誉为遗传学的奠基人。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
基因学说的提出 1910年，Morgan的染色体— 基因遗传理论 ，Gene 存在于染色体上。进一步将 “性状”与“基因”相耦联。
分子生物学实验参考书目
Hale Waihona Puke •分子克隆实验指南•[美]J.萨姆布鲁克 ，科学出版社，2002
•上册
第1章 质粒及其在分子克隆中的应用
第2章 λ噬菌体及其载体
第3章 M13噬菌体载体 第4章 高容量载体的应用 第5章 DNA凝胶电泳和脉冲场琼脂糖凝胶电 泳
第6章 真核基因组DNA的制备和分析 第7章 真核mRNA的提取、纯化和分析 第8章 聚合酶链式反应体外扩增DNA 第9章 放射性标记DNA探针与RNA探针的制 备
附录2 培养基 附录3 载体和细菌菌株 附录4 分子克隆所用的酶 附录5 酶的抑制物 附录6 核酸 附录7 密码子和氨基酸 附录8 分子克隆中的常用技术 附录9 检测系统 附录10 DNA陈列技术
课程考核
• 平时成绩：20%（文献报告）
从第六周开始，一周两人，每人做一份文献报告，要 求： 选择一篇与本人研究课题有关的SCI，IF>5 应用到分子生物学的技术手段 解释方法、阐述原理、证明结论
•不同水平上对生命现象的研究
从宏观到微观
整体水平 细胞水平 分子水平
分子生物学
• 微观生物学的前沿 • 宏观生物学的基础 • 现代生物学的带头学科
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•一、分子生物学的定义
•分子生物学源于 • 遗传学（基因学说）
• 生物化学（生化手段和技术）
分子生物学发展史
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。
分子生物学大事记
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。
分子生物学概述发展简史主要研究内容
蛋白质合成与调控机制
蛋白质合成
蛋白质合成包括转录和翻译两是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。
调控机制
蛋白质合成的调控机制包括基因表达调控和翻译后调控。基因表达调控主要发生在转录 水平，通过控制转录的起始、延伸和终止来影响mRNA的合成。翻译后调控则发生在 蛋白质合成之后，通过蛋白质的修饰、折叠、定位以及与其他蛋白质的相互作用等方式
白质合成等。
基因工程技术诞生与应用拓展
1973年，科恩伯格发明了DNA重组技术，实现了不同来源DNA片段的连 接和重组。
1975年，保罗·伯格成功进行了第一次基因克隆实验，标志着基因工程技 术的诞生。
基因工程技术在农业、工业、医学等领域得到广泛应用，如转基因作物培 育、生物制药、基因治疗等。
当代进展：高通量测序技术等创新突破
DNA功能
DNA是储存遗传信息的载体，通过复制将遗传信息传递给下一代，指导蛋白质的 合成从而控制生物的性状。
RNA种类与功能
RNA种类
根据结构和功能的不同，RNA可分为 信使RNA（mRNA）、转运RNA（ tRNA）和核糖体RNA（rRNA）三类 。
RNA功能
mRNA是合成蛋白质的模板，tRNA 在蛋白质合成过程中起转运氨基酸的 作用，rRNA与核糖体蛋白共同构成核 糖体，参与蛋白质的合成。
来影响蛋白质的功能和稳定性。
02
分子生物学发展简史及重要成果
早期探索：遗传物质发现与性质研究
1865年，孟德尔通过豌豆实验 揭示了遗传规律，为遗传学奠
定了基础。
1910年，摩尔根通过果蝇实验 证明了基因位于染色体上，确 立了染色体遗传理论。
1900年，重新发现孟德尔定律 ，遗传学开始成为一门独立学
分子生物学的发展简史与研究内容
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•二、分子生物学的发展简史
• 3. 发展阶段（1970年代以后）
2003年，美国、日本、英国、法国、德国、中国 六国科学家共同宣布人类基因组计划的完成
• 人们认为人类基因 组计划是继“曼哈顿”原 子弹计划、“阿波罗”登 月计划之后自然科学史上 的第三大计划。 • 中国从1993年开始正式启动了人类基因组计 划，在国际人类基因组计划中承担了“1%项目”的 测序工作，是参加人类基因组计划唯一的发展中国 家。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
• 第11章 调控线路 第12章 噬菌体策略 •第4部分 DNA 第13章 复制子 第14章 DNA的复制 第15章 重组与修复 • 第16章 转座子 第17章 反转录病毒和 • 反转录转座子 第18章 DNA重排 •第5部分 细胞核 第19章 染色体 第20章 核小体
• DNA密度测量说明这种螺旋结构应有两条链 • 不论碱基数目多少，G的含量总是与C一样
，而A与T 也是一样
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•二、分子生物学的发展简史
• 2. 创立阶段（1950~1970年代）
1953年，Sanger 完成了第一个蛋白质 -胰岛素的氨基酸全 序列分析，这项研究 使他单独获得了 1958年的诺贝尔化 学奖。
•二、分子生物学的发展简史
• 2. 创立阶段（1950~1970年代）
1966年， Nirenberg和Khorana解读了遗传密 码
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•二、分子生物学的发展简史
• 3. 发展阶段（1970年代以后）
1967年，Gellert发现DNA连接酶 1970年，Smith等分离得到第一个类型Ⅱ限制性 内切酶 1970年，Temin 和Baltimore在RNA肿瘤病毒 中发5年，孟德尔发表了他的《植物杂交实验》 一文，首次阐述了生物界有规律的遗传现象。孟德 尔被誉为遗传学的奠基人。
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分子遗传学
1869年，Friedrich Miescher 在细胞核中发现了“核素”， 19世纪末，化学家已经知 道了DNA及RNA。
1944年，Oswald Avery及同事 在Frederick Griffith的细菌遗传 性状转移实验的基础上证明DNA 就是携带遗传物质的多聚物。
基因如何发挥作用？
果蝇中的基因重组
1931年，Barbara McClintok 和Harriet Creighton提供了
重组的直接物理学证明，通过对玉米染色体的显微观察， 检测到特定染色体上易鉴定特征间的重组。
传递遗传学的研究让我们认识到了关于基因传递、染色体 上基因定位的重要内容，但是并没有解决以下问题：基因由什 么构成，怎样发挥作用？
1958年，Matthew Meselson和Franklin Stahl证明细菌 中DNA复制遵守半保留方式。
Francois Jacob 和Sydney Brenner 提出核糖体不是特 异的翻译机器，可根据访问核糖体mRNA的不同指令， 产生无数不同的蛋白质。
遗传密码的本质是什么？
Marshall Nirenberg和Har Gobind Khorana在20世纪 60年代的早期通过各自独立的方法破译了遗传密码。
分子生物学进展
兰州大学基础医学院 医学生物化学与分子生物学研究所
周次
章节
讲课内容
主讲教师 王凯荣
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基因、基因组的结构与功能
ＤＮＡ复制与突变/研究基因及基因活性 的分子工具 基因表达与基因表达调控 基因组学及相关组学 细胞信号转导 细胞增殖与分化
张雪燕
1902年，Archibald Garrod注意到 人类尿黑酸症（alcaptonuria)似乎 是一种孟德尔隐性性状，可能由一 个缺陷或突变的基因引起。其主要 症状是患者尿液里的黑色素沉积， Garrod认为这源于生化途径中某种 中间产物的不正常积累。
生物化学家已经证实生物体 发生的不计其数有酶催化的 化学反应。
分子水平研究基因的结构和功能。
生命科学的发展过程
整体水平 细胞水平 分子水平
分子生物学与其他学科的关系
■分子生物学源于遗传学和生物化学 ■早期的遗传学应称为传递遗传学，不属分子
生物学或分子遗传学。
■1944年，将基因作为分子研究称为可能，
分子生物学诞生
1865年，孟德尔发表了 对豌豆的7个遗传性状 的研究结果。
假说：一个缺陷的基因导致一个缺陷的酶。
George Beadle; E.L. Tatum 以链孢霉为实验材料 证明了单个基因参与了反应，证实缺陷基因造成 缺陷（或缺失）酶。
Rosalind Franklin, Maurice Wilkins 获得了DNA的X-射线衍射数据。
沃森和克里克及 他们提出的DNA 双螺旋模பைடு நூலகம்。
韩跃武
郝春燕 肖尚英
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9 10
10
11 19
基因变异与疾病
细胞增生性疾病的分子机制 基因操作
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12 13
20
22 21、23
疾病相关基因的克隆与基因功能研究
基因工程药物与疫苗 基因诊断、基因治疗
姚海燕 韩跃武
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分子生物学与药物发现
绪 论
———分子生物学简史
什么是分子生物学？
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。 ——难以区分与生物化学的区别
基因以不同形式或等位基因存在，一个等位基因中，一 个是显性的，一个是隐性的。因此，杂合子含有基因的两 个不同等位基因，通常表现由显性等位基因决定的性状， 隐性基因并没有丢失，当与另一个隐性等位基因配对或纯合子 时可发挥作用。
摩尔根
1910年，摩尔根为染色体学说提供了第一个决定性证据。
基因在染色体的位置