分子生物学的产生发展

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DNA

1 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。所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。

二、现代分子生物学的建立和发展阶段

1沃森与克里克，由于发现DNA双螺旋结构，确立遗传物质复制的机制。

2克里克提出中心法则，中心法则揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、RNA和蛋白质之间的相互关系。

3人们对蛋白质结构与功能的进一步认识

1哈恩与吉莱斯比发现蛋白质一级结构与功能。

2 安芬森主要研究蛋白质中结构与功能关系，提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的。

3 Werner Arber, Daniel Nathans,Hamilton O. Smith发现并纯化出限制性内切酶。

三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段

基因工程兴起，人工改变生物遗传特性、定向繁殖自然界从未有过的新物种成为可能，同时对于治疗癌症和一些疾病提供新的方法。

以上简要介绍了分子生物学的发展过程，可以看到在近半个世纪中它是生命科学范围发

展最为迅速的一个前沿领域，推动着整个生命科学的发展。至今分子生物学仍在迅速发展中，新成果、新技术不断涌现，这也从另一方面说明分子生物学发展还处在初级阶段。

中心法则

中心法则是由克里克提出的，遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则。中心法则揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、RNA和蛋白质之间的相互关系。

中心法则具体内容是：

a.DNA是自身复制的模板；

b.DNA通过转录作用将遗传信息传递给中间物质RNA；

c.RNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质。

中心法则的中心论点是：遗传信息一旦转移到蛋白质分子之后，既不能从蛋白质分子转移到蛋白质分子，也不能从蛋白质分子逆转到核酸分子。克里克认为这是因为核酸和蛋白质的分子结构完全不同，在核酸分子之间的信息转移通过沃森-克里克式的碱基配对而实现。但从核酸到蛋白质的信息转移则在现存生物细胞中都需要通过一个极为复杂的翻译机构，这个机构是不能进行反向翻译的。因此如果需要使遗传信息从蛋白质向核酸转移，那么细胞中应有另一套反向翻译机构，而这套机构在现存的细胞中是不存在的。中心法则合理地说明了在细胞的生命活动中两类大分子的联系和分工：核酸的功能是储存和转移遗传信息，指导和控制蛋白质的合成；而蛋白质的主要功能是进行新陈代谢活动和作为细胞结构的组成成分。

RNA的自我复制和逆转录过程，在病毒单独存在时是不能进行的，只有寄生到寄主细胞中后才发生。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。在基因工程中是获得目的基因的重要手段。

中心法则的意义：

中心法则揭示了遗传信息的传递方向，反映了DNA、RNA和蛋白质之间的相互关系。这三种遗传信息的转移方向普遍地存在于所有生物细胞中，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）。RNA复制只在RNA病毒中存在。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。