生化发展史

生化发展史
一、静态生物化学阶段
大约从19世纪末到20世纪30年代，主要是静态的描述性阶段。

发现了生物体主要由糖、脂、蛋白质和核酸四大类有机物质组成,并对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。

1、1929年，德国化学家Fischer Hans发现了血红素是血红蛋白的一部分，但，进一步确定了分子中的每一个院子，不属于氨基酸获1930年诺贝尔化学奖。

得很多糖和氨基酸的结构，确定了糖的构型，并指出蛋白质是通过肽键连接的。

2、通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素，并阐明了它们的结构。

1911年，Funk结晶出治疗“脚气病”的复合维生素B，提出“Vitamine”，意即生命胺。

后来由于相继发现的许多维生素并非胺类，又将“Vitamine”改为“Vitamin”。

与此同时，人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质--激素。

它和维生素不同，不依赖外界供给，而由动物自身产生并在自身中发挥作用。

肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都是在这一时期发现的。

3、r从半刀豆中1926年，Sumne制得了脲酶结晶，并证明它的化学本质是蛋白质确立了酶是蛋白质这一概念。

此后四、五年间Nothrop等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶,如胃蛋白酶、胰蛋白酶等，并指出它们都是蛋白质，。

4、中国生物化学家吴宪（1893～1959）在1931年提出了蛋白质变性的概念。

吴宪堪称中国生物化学的奠基人，他在血液分
该阶段是从20世纪50年代开始，以提出DNA的双螺旋结构模型为标志，主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。

生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，产生了分子生物学，并成为生物化学的主体。

1、1953年是开创生命科学新时代的一年。

Watson和Crick 发表了“脱氧核糖核酸的结构”的著名论文，他们在Wilkins 完成的DNA X-射线衍射结果的基础上，推导出DNA分子的双螺旋结构模型。

核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质、了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。

三人共获1962年诺贝尔生理学或医学奖。

2、F.Crick于1958年提出分子遗传的中心法则，从而揭示了核酸和蛋白质之间的信息传递关系。

又于1961年证明了遗传密码的通用性。

1966年由H.G.Khorana和Nirenberg合作破译了遗传密码，这是生物学方面的另一杰出成就。

至此遗传信息在生物体由DNA到蛋白质的传递过程已经弄清。

3、基因表达的调控也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。

1961年Jacob和Monod阐明了基因通过控制酶的生物合成来调节细胞代谢的模式，提出了操纵子学说。

同年，Brenner 获得信使RNA的存在的证据，阐明其碱基序列与染色体中DNA 互补，并假定mRNA将编码在碱基序列上的遗传信息带到蛋白质的合成场所--核糖体，在此翻译成氨基酸序列。

以上三人共获1965年诺贝尔医学和生理学奖。

3、1962年，Arber提出限制性核酸内切酶存在的第一个实验证据，1967年，Gellert 发现了DNA连接酶，1972年Berg 和Boyer等创建了DNA重组技术。

4、1977年，Berget等发现了“断裂”基因，并于1993年获诺贝尔医学和生理学奖。

5、1980年F.Sanger设计出一种测定DNA内核苷酸排列顺序的方法，同年获诺贝尔化学奖。

5、1981年～1983年，Cech和Altman相继发现某些RNA具有酶的催化活性，改变了百余年来酶的化学本质都是蛋白质的传统观念，于1989年共获诺贝尔化学奖。

6、1984年，Simons 和Kleckner等发现了反义RNA，从此揭开了人类向癌症开展的序幕。

1987年，Mirkin等在酸性的质粒中发现了三链DNA。

7、1985年，美国R.Sinsheimer首次提出“人类基因组研究计划”，2003年4月14日、美、中、日、德、法、英6国科学家宣布人类基因组图绘制成功，已完成的序列图覆盖人类基因组所含基因的99%。

8、1997年，I.Wilmut成功获得体细胞克隆羊--多莉。

这项成果震惊了世界，其潜在的意义难以估计。

9、1999年，Blobel发现了细胞中有其内在的运输和定位信号，为此获该年度诺贝尔奖。

10、2003年P.Agre 发现细胞膜上的水通道，证明了19世纪中期科学家的猜测“细胞膜有允许水分和盐分进入的孔道”，同年获诺贝尔化学奖。

11、2004年以色列A.Ciechanover,A.Hershko和I.Rose发现泛素调节的蛋白降解，同年获诺贝尔化学奖。

12、2006年6月2日，对于欧洲患有先天性抗凝血酶缺失症的病人们是一个好日子，世界上第一个利用转基因动物乳腺生物反应器生产的基因工程蛋白药物--重组人抗凝血酶Ⅲ的上市许可申请获得了欧洲医药评价署人用医药产品委员会肯定批准意见，据估计该药全球潜在市场每年高达1.5亿美元。

在此期间，我国王应睐和邹承鲁等于1965年人工合成具有生物活性的蛋白质--结晶牛胰岛素。

1983年，用
有机合成酶促合成的方法完成酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成。

1979年洪国藩创造了测定DNA序列的直读法。

生物科学的现状及其发展：1、人类基因组计划：人类基因组计划被称为“生物学上的阿波罗登月计划”是从1990 年10 月开始启动的，主要由美、日、德、英、法等国的科学家共同参与，到20000 年6 月26 日宣布其工作草图绘制成功，然后由中、美、日、德、英、法等国的科学家工同承担人类基因组的破译工作。

今年2 月11 日科学家小组又公布了对脱氧核苷酸（DNA）密码指令构成的人类基因组的初步解析，从而开辟了人体生物学和医学研究的新纪元。

那么什么是
“人类基因组计划”这需要从基因说起，基因是控制生物性状的基本单位， 2 是有遗传效应的DNA 片段，基因位于染色体上，并呈线性排列。

基因不仅可以通过DNA 的复制把遗传信息传给下一代还可以使遗传信息在下一代得到表达，从而使子代表现出与亲代相似的性状。

正所谓“龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞”，所以说，人类的各种性状大都是由基因控制的。

如身高、肤色、色觉、面目、胖瘦及各种疾病大都与基因有关。

而人类只有一个基因组。

人类基因组计划就是要弄清楚人类30 亿个碱基对的序列，弄清楚所有人类的大约3—4 万个基因，并搞清楚其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类在分子水平上全面认识自我。

随着人类基因组的破译，人类的生活也将发生巨大的变化。

这将预示着一场席卷全球的生物技术革命正在起步。

正如科学家们预言的那样，一个生命科学的新时代将在21 世纪这一代人身边发生，下面我就对它的前景介绍一下。

（1）基因疗法一提到癌症、艾滋病，就会令人胆颤心惊，为什么呢？因为这些疾病一直被认为是不治之症；一旦患了这种病，就等于被判了死刑，但还不能立即
执行，还要让你受尽人体痛苦的折磨才算完事，你说谁不害怕？但是在座的同学们就不必害怕了，为什么呢？人类基因组很快被破译，破译之后，我们就能够知道这些病是由一定的基因诱发而产生的，这些基因称为“诱发疾病基因。

”假如某人在几十年后可能得一种癌症，我们已经知道这种癌症是由哪些基因诱发产生的，并且我们还知道这些基因中的脱氧核苷酸的排列顺序，就可以采用基因疗法，在发病之前或刚出生时对这种疾病做出预测并可以进行基因修改，使人类从根本上摆脱病痛之苦。

所以科学家宣布2003 年以后癌症将不再是不治之症，所以同学们就不必再害怕了。

那么如何修正致病基因呢？这又涉及药物遗传学。

药物遗传学它主要是研究基因如何与药物相互作用。

这将是21 世纪的医学基础，这一点我就不多说了。

总之，不久的将来，我们每人手中都有一张“基因卡”，到医院只需把“基因卡”往机器里一插，就能显示出你患病没有，患有什么病或将要患什么病，以及用什么药物修改诱发疾病基因等，不过大批的疹所，卫生室、医院就要关门大吉了。

（2）帮你变聪明在座的每一位同学都愿让自己的头脑更聪明，比如说
英语吧，是同学们的必修课，而且费很大的力气也不一定学好。

那么用什么省事的办法能使每一个同学都能学好英语呢？办法有：不过不是现在，而是不久的将来，利用基因工程，科学家们可以把英语的语言信息下裁到你的脑子里，也就是说可以把知识输入到一个经过遗传工程设计的与电脑中相似的芯片中，然后把这个芯片装入你的大脑中。

当然不是简单地打开颅腔插进去了。

这样学习就不再是件苦事了。

当然这种做法你们是高兴了，可是我们这些以教书谋生的教师可要因此而下岗了。

（3）设计一个“优化基因”的婴儿未来的基因技术不仅能诊断出胚胎有何遗传疾病，而且还可以设计未来婴儿的体态、面目、智商、个性、健康状况等，现在科学家已经找到一些决定这些性状的基因并且研究出如何控制基因遗传的方法。

因此未来科学家预言：应用人类基因密码的全部说明书，将使科学家对人类进行优化基因设计。

因此未来的人们或许可以优化一定的基因，设计一个智商高、体格壮、长相美的婴儿，比如，有的人想要一个儿子，他要自己的儿子有爱因斯坦一样的智商，象李宁那样强壮，象刘德华那样英俊，还要象王杰那样会
唱歌，并且还具有象警犬一样敏锐的嗅觉，象家鸽一样的视觉等等，将这些优良性状整合在一起。

这是一个很不错的理想，但这个理想能够成为现实吗？现在还很难说，因为一方面，一个功能基因组往往由许多个基因组成。

如一位歌唱家的嗓音好，不仅是由于声带发音，肺部发育等诸多有关基因的作用，还需要后天的培养教育，这绝对不是一个“歌唱”基因就能使之成功的。

即使能够成功的话，另一方面，还涉及到法律、伦理、道德、观念等问题。

再就是这个儿子的爸爸到底是谁呢？ 3 这不就乱套了吗！2、克隆技术1997 年2 月，从英国传来一头小绵羊咩咩的叫唤声，这叫声令全世界的人们停下了匆忙的脚步，屏住了急促的声息，都将注意力集中到英伦三岛上，人类所拥有的各种新闻媒体——报纸、杂志、电视、电台甚至电脑网络都纷纷撤下了原已编排好的版面节目，专为这头小绵羊让出了头版头条，顿时这头名叫“多利”的小羊成了红极一时的“新闻名星”，这是怎么回事呢？这头小绵羊为什么会有这样大的魅力呢？原因是这头小绵羊的叫声意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞产生出与这个动物完全相同的生命体，这
完全打破了千古不变的自然规律。

这是生物遗传工程的巨大飞跃，也是历史上一项重大的科学突破。

要弄清这个问题，还要从克隆技术说起。

什么是“克隆”呢？其实“克隆”是英语单词clone 的音译，就相当于我们常说的拷贝或复制。

同学们大都看过电视连续剧《西游记》对唐僧的大徒弟孙悟空是比较熟悉的。

孙悟空与妖魔鬼怪斗法的时候，往往在自己身上拔下一撮毫毛，放在嘴里一嚼，然后一吹，顷刻间满山遍野都是与孙悟空一模一样的孙猴子。

其实，孙悟空的这种本领就是“克隆技术”。

当然这是神话故事，而在当今世界这种神话已经成为科学的现实。

科学家们已经掌握了这种技术。

准确地说“克隆”就是用体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代组成的种群。

具体一点讲，就说“多利”小绵羊的产生吧，它是从甲绵羊的乳房中提取一个细胞，分离出细胞核，从乙绵羊体内提取卵细胞，去掉细胞核，然后把从甲绵羊细胞中取出的细胞核放入乙绵羊去掉细胞核的卵细胞中，用电击的方法使移植细胞核与卵细胞融合，再把它培养成胚胎，最后植入丙绵羊的子宫内，丙绵羊便生出了“多利”小绵羊。

这样说起来
很容易，其实做起来是相当复杂的事情，因为克隆技术是一次尖端科学，在座的我们各位，暂时还是做不了的。

那么我们研究“克隆技术”有什么意义呢？下面举几个例子。

（1）克隆大熊猫大熊猫是我们比较熟悉的，它是我们的国宝，可以说是无价之宝，一是外国没有，二是我国的数量也有限，仅有100 多只，并且由于环境的恶化，数量在急剧减少，生殖能力极差。

很快就会在地球上消失。

要想使它永久的存在于我们这个世界上，采用“克隆”的办法可能是上上策。

目前我国已在四川省大熊猫自然保护区建立了由陈大元带领的“大熊猫克隆实验室”，并且去年 6 月21 日报导我国科学家通过将大熊猫体细胞核植入去核的兔子卵细胞中，成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。

这标志着通过无性繁殖的熊猫出现在地球上将指日可待。

这将为人类创造大笔财富，所以克隆技术将为挽救地球上的稀有的生物和频临灭绝的生物，保持地球龙腾虎跃、鸟语花香的活泼生机开辟了一条新的道路。

（2）为不育夫妇提供后代能克隆动物，就能克隆人。

因为人具有与动物相同的生物学特性。

生物体的任何一个细胞都有发育成一个完整全体的潜在
能力。

对于一对患有不育症的夫妇来说，虽然可以用不同的方法产生后代，如男性不育可采用人工授精的办法，如女性不育，可采用体外受精的办法，如女性不孕，也可采用代理母亲的办法，如果上述方法都不用，这对夫妇又想有个孩子，那么也可以采用领养的办法，那么夫妇双方都不愿意，在这种情况下，克隆将是一种最适宜的选择。

（3）克隆人引起的风波我们知道，任何事物都是一分为二的，克隆也不例外，有利就有弊，一只小小的“多利” 羊引起的轩然大波，其轰动效应，不亚于人类造出了第一颗原子弹。

从生物学家、医学家、伦理学一直到发明原子弹的专家，上至国家政要，下至普通老百姓，众说纷纭。

“多利”绵羊产生以后，美国一位外科医生1998 年宣布，它将在三个月内开始克隆人的4 实验，并且已经物色到 4 位愿意捐出卵细胞的妇女，如果克隆人的实验成功，它预计每年将克隆20 万个婴儿。

此言一出，举世震惊，美国总统克林顿立即呼吁国会立法禁止克隆人的协议。

许多国家、政府、国际组织也明确反对克隆人，为什么呢？因为克隆人会带来一系列的社会问题和严重的负面效应。

比如说从张三身上取的细
胞克隆产生的人，与张三长的一模一样，那么与张三是什么关系呢？是张三的儿子吗？是张三的弟弟吗？还是张三自己呢？很难界定。

再如，你克隆几个爱因斯坦，可能不是件坏事，他要是克隆几个希特勒呢？那整个世界还能安宁吗？人们的担心不无道理，关于克隆技术就说这些。

3、环境保护目前，生物科学研究正向两个方面突飞猛进，我上面介绍的是向微观方面的发展，下面再从宏观方面介绍一下。

20 世纪60 年代以来，人们越来越清醒地认识到了环境保护的重要性，因为人口爆炸、能源危机、环境污染等对人类的危害程度不亚于用于战争的原子弹。

记不清楚是谁说过这样一番话，他说爷爷的年代喝生水，爸爸的年代喝开水，我们喝的是净化水，我们的子孙将没水喝。

这充分说明了人类生存环境的急剧变化，而这种变化主要是人为因素造成的。

我们知道自然界中的各种生物都有直接或间接的联系，它们之间存在着互相依存，互相影响的关系。

记得英国生物学家赫胥黎曾讲过一个幽默的故事，它说“英国的强大有赖于它的老女仆”。

我们知道英国在20 世纪以前是称霸全球的强国，老女仆是富豪家庭中年老的女佣人。

那
么英国的强大与老女仆有什么关系呢？赫胥黎是这样讲的，他说英国的强大主要是他有强大的海军，英国海军为什么强大呢？因为英国海军战士个个身强力壮。

英国的海军战士为什么这么强壮呢，因为营养丰富的牛排是海军战士的主食，英国牛群的主要饲料又是英国盛长的三叶草，熊蜂飞来飞去为三叶草传粉，熊蜂的巢穴经常被野花所破坏，野花的天敌是猫，猫是老女仆喂养的。

所以无论从逻辑上，还是在生态学角度上讲，英国的强大都应归功于老女仆。

这个幽默的故事告诉我们的是什么？要生存，就要保护环境，要保护环境首要的是维护生态平衡。

对于这方面的知识限于时间，我就不多说了，请同学们认真谈一下，我们发的《科技创新读本》就会知道的更多一些。

三、研究科学的科学精神在科学领域要想取得一定的成绩或有所成就，首先需要有科学精神。

那么，什么是科学精神呢？我候介绍几位科学家的经历来说明。

英国著名生物科学家达尔文，这是所有学过生物学的人都知道的，他是生物进化论的创始人。

达尔文1809 年出生在英国一个世代从医的家庭里。

可是童年时代的达尔文却被父亲认定为“是一个平庸的孩子，智力远
在普通人的水平之下”。

1826 年达尔文遵照父亲的意愿进了爱丁堡大学学医，没学好，1828 年他父亲又把他送到剑桥大学去学神学，但他对这些都不感兴趣，勉强毕业，因为他从小热爱生物科学。

1831 年达尔文结束了神学的学习，可以说他很有资格去当一名传教士。

然而他没去，却接受了一位植物学老师的推荐以博物学家的身份随着英国“贝格尔”号海军勘探船作了历时 5 年的环球航行考察。

这次航行由英国出发穿过大西洋到达南美洲，然后横过太平洋，经印度洋绕过非洲好望角又回到南美，再由南美渡过大西洋回英国，在历时 5 年的环球考查中达尔文考查了数以万计的岛屿和大陆，对不计其数的动植物和地质方面进行了广泛的观察，并采集了大量的生物标本和矿物标本，回国后达尔文就开始研究生物进化的原因和生物进化的过程，同时对自己在航行考查中收集的大量的资料进行了整理，经过20 多年的努力，终于在1859 年出版了震惊世界学术界的巨著《物种起源》。

从达尔文由一个“智力平庸的孩子”成长为举世闻名的伟大科学家的过程我们可以看出研究科学需要的是什么精神呢？孟德尔也是我们熟悉的科学家，遗
传学的创始人。

孟德尔1822 年出生于奥地利（现捷克）一个贫苦的家庭中，小时候很苦，入了修道院，1847 年被授于牧师的职位，成了一名天主教 5 的神父，但他对自然科学非常有兴趣，从1857 年开始，用从集市上收集的豌豆品种在修道院的花园里做了生物杂交实验，经过八年的杂交实验和连续的观察，终于1865 年获得了他曾经设想过，而当时还没有一个植物学家曾给予清晰解释的答案，并发表了名为《植物杂交实验》论文第一次提出遗传的单位是遗传因子的观点（现代遗传学上叫基因）并揭示了遗传的两条基本规律，即我们在生物学上学习的基因分离规律和基因的自由组合规律。

孟德尔的成功，为生物科学做出了巨大的贡献，孟德尔之所以成功，体现了与达尔文同样的的科学精神。

再一位也是我们熟悉的，中国首届科技最高奖得主之一的中国著名科学家袁隆平。

袁隆平为了培育雄性不育系杂交稻种，先后用了六年的时间做了三千多个杂交组合实验，为了寻找一种野生的远缘雄性不育稻，他象神家尝百草一样跑遍了无数山川水域，观察一簇野草，在他不懈的努力下，终于在1975 年培育出了世界第一批雄性不育杂交稻
种。

这一消息一传开，外国的同行们惊叹不已，称誉这一成果为粮食生产上的一次“绿色革命”袁隆平被称为“杂交水稻之父”。

现在，袁隆平的杂交水稻技术已经在世界上几十个国家得到推广和应用。

由以上的三位科学家获得成功的经历，你能不能体会到什么是科学精神呢？他们的共同特点是“兴趣浓厚追求真理，勤奋学习，谦虚谨慎，治学严谨，勇于克服困难和坚韧不拔的精神”。

一句话正如革命导师马克思所说“在科学上没有平坦大道，只有不畏劳苦，沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。

” 21 世纪已经到来，人类社会已进入了知识经济时代在这个时代，知识资源将成为最重要的资源，包括生物科学在内的高技术产业将成了第一支柱产业。

让我们以科学家为榜样，从现在做起，从我做起，努力学习科学知识，随时关注科学的新发展，不断培养自己的创新精神和创造能力，将来为我国的社会主义现代化建设事业贡献自己的聪明才智。