【DOC】分子生物学教案(精)

分子生物学教案绪论现代生物学研究的目标是要在分子水平上掌握细胞的功能并揭示生命的本质。20世纪50年代Watson和Crick关于DNA双螺线模型的提出；60年代Monod和Jacob关于基因调节控制的操纵子学说的提出；以及70年代初期DNA限制性内切酶的发现和一套DNA体外重组技术－基因工程技术的发展，推动了分子生物学在广度深度上的发展。目前，分子水平的生物学研究，正越来越多地影响传统生物科学的各个领域，如组织学、细胞学、解剖学、胚胎学、遗传学、生理学和进化论。一、引言1.1创世说与进化论在达尔文《物种起源》发表之前，关于生命和一切生物学现象用创世说来解释，直到19世纪初叶。1859年，英国生物学家达尔文（CharlesDarwin）发表了著名的《物种起源》一书，确立了进化论的概念。《物种起源》的中心思想是“物竞天择，适者生存”，认为世界上的一切生物都是可变的，并预言从低级到高级的变化过程中必定有过渡物种存在。达尔文关于生物进化的学说及其唯物主义的物种起源理论，是生物科学史上最伟大的创举之一。具有不可磨灭的贡献。为了纪念这位伟大的生物科学大师，人们把进化论称为“达尔文学说”。1.2细胞学说17世纪末叶，荷兰显微镜专家Leeuwenhoek成功制作了世界第一架光学显微镜，在显微镜下看到了微小动物，称为“微动物”（animalcule）。若干年后，人们才知道他们是单细胞生物。大约与Leewenhock同时代的Hooke，第一次用“细胞”这个概念来形容组成软木的最基本单位。但直到19世纪中叶，这个概念正式被科学界所接受。德国植物学家Schleiden研究被子植物的胚囊，Schwann研究蛙类的胚胎组织，相同的研究方向，相似的研究方法，是他们取得了一致见解，共同创立了生命科学的基础理论――细胞学说。现在我们知道，每一个动植物个体实际上是千千万万个生命单元的总和，而这些微小单元――细胞，包含了所有的生命信息。1.3经典的生物化学和遗传学进化论和细胞学说相结合，产生了作为主要实验科学之一的现代生物学。而已研究动植物遗传变异规律为目标的遗传学和以分离纯化、鉴定细胞内含物质为目标的生物化学则是这一学科的两大支柱。19世纪中叶，科学家发现蛋白质物质；生物化学家Buchner第一个合成乙醇，证明蛋白质是生活细胞中化学反应的执行者和催化剂；19世纪到20世纪，20种氨基酸被相继发现；生物学家Fisher论证了相邻氨基酸之间的“肽键”；脂类、糖类、核酸也相继被认识和纯化。1865年奥地利遗传学家孟德尔（GregorMendel）发现并提出遗传定律，被公认是经典遗传学的奠基人。孟德尔认为，生物的每一种形状都是由遗传因子控制的，第一次提出“遗传因子”概念。1910年美国遗传学家Morgan发现遗传第三大规律，第一次将代表某一特定形状的基因，同某一特定的染色体联系起来，提出基因学说并提出“基因”的概念。1.4DNA的发现但是，直到1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋模型之前，人们对基因的理解仍然是抽象的、概念化的，缺乏准确的物质内容。1928年，英国科学家Griffith等人发现，肺炎链球菌（S型和R型）使小鼠死亡的原因是引起肺炎。1950年，美国著名的微生物学家Avery和他的同事提出死细菌中的某一成基因表达实质上就是遗传信息的转录与翻译。基因表达的调控主要发生在转录水平和翻译水平上，并且原核生物和真核生物的调控机制不相同。具体的机制我们在以后的章节中会详细介绍。⑶DNA重组技术该技术时20世纪70年代初兴起的技术科学，目的是将不同的DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程、微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现和应用则是这一技术得以建立的关键。⑷基因组、功能基因组与生物信息学研究随着近年来的研究，许多生物的基因组被破译，如我们人类的基因、拟南芥、果蝇等，这些大大丰富了我们的知识宝库，加快了人类认识自然和改造自然的步伐。随着计算机的飞速发展，生物信息学也随之诞生。人们可以利用生物信息学知识，借助于计算机，最大限度地开发和运用基因组学所带来的庞大数据。三、分子生物学的研究进展1.基因工程的研究成就植物基因工程：抗除草剂作物、改良蛋白贮存的种子、抗虫作物、改良的药用植物等等；动物基因工程：主要是转基因动物及其发展；基因工程多肽药物与疫苗：胰岛素、干扰素等；基因诊断与基因治疗：如血友病等；环境监测与净化2.分子生物学研究成就关于原核生物：致力于绘制大肠杆菌等的基因图谱；肿瘤关于艾滋病心血管疾病：基因调控同蛋白代谢障碍的关系；脑和神经的生物学人类基因组四、分子生物学研究现状和发展趋势

分子生物学的研究和发展轨迹基本上遵循两个大方向：1.不断把本学科理论和技术引向深入。目前及今后相当长时期内，将在基因研究、基因表达调控研究、结构分子生物学研究、信号传导等四大前沿领域开展深入持久的工作，由此开拓新的前沿领域和新的生长点。

2.不断与其他学科进入深入的横向联系和交叉融合，以期分子，细胞，