生命科学进展学习小结

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1、生命科学进展学习小结——从基因概念演变及人类生物合成大事件看生命科学的发展一、基因概念的演绎“基因”术语的诞生，已经有100年之久了。在这过去的100年里，随着生命科学的发展，基因定义经过了许多次修正。基因由最初一个抽象的名词，最后定义为基因组中一段具体的、可以编码蛋白质或RNA的DNA序列，并成为了生物学最重要的词汇之一。关于基因定义的发展史，有人把从20世纪伊始到20世纪90年代末的基因归为4类：古典的基因概念（工具的基因）、新古典的基因概念（物质的基因）、现代的基因概念(DNA的基因)和后现代的基因概念（费解的基因）。也有人将基因的定义分为3类：工具的基因（Instrumentalg

2、ene）、名义的基因（Nominalgene）和后基因组的基因（Postgenomicgene）。1古典的基因概念—工具的基因基因最早的雏形称之为“遗传因子”(Geneticfactor)，由孟德尔提出。孟德尔遗传学说是颗粒式遗传学说，1909年约翰森觉得应该创造一个专门名词来称呼这个“颗粒”，这个词应该字母不多、音节很少，以有利于作为词干构成许多别的新词。他选定的是把德·弗里斯从达尔文pangenesis衍生出的pangene缩短而成gene[8,9]。不过这一时期的基因,并不代表物质实体，而是一种抽象的符号，是决定性状的遗传因子，还没有具体涉及基因的物质概念，基因就像一个工具，如被孟德

3、尔用来作为其实验统计的单位，当然这时的基因体现的也只是一个功能单位。2新古典的基因概念——物质的基因2.1基因线性排列在染色体上，并占据一定位置随着认识的深入，人们开始了解基因的物质载体，基因从而由一个作为符号的工具变成相应有具体载体的物质的基因。Boveri等和Sutton等在研究减数分裂时，发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系，提出染色体是遗传因子载体，遗传学上的分离定律和独立分配定律因而得到了合理的解释。1910年，Morgan等提出“摩尔根连锁规律”，证明“基因线性排列在染色体上，并占据一定位置”，正式建立了“染色体遗传理论”。1926年摩尔根提出基因学说，内容有：“基因首先是

4、一个功能单位，其次是一个突变单位，再就是一个重组单位，也就是说，基因不再是抽象的符号，而是稳定、不可分割的客观存在，是一个有机的化学实体。2.2基因的顺反子概念1928年Griffith的肺炎双球菌转化实验和1944年Avery等人的研究，开始揭示遗传物质的本质。1941年，Beadle和Tatum以红色链孢霉为材料，证明基因通过酶起作用，提出“一个基因一个酶”假说。1955年，本泽尔以T4噬菌体为材料，在DNA分子水平上研究了基因内部的精细结构，提出了顺反子、突变子和重组子的概念。3现代基因的概念——DNA的基因1952年Herskey和Chase用T2噬菌体证明遗传物质是DNA，195

5、3年Watson和Crick提出DNA双螺旋模型，明确了基因是DNA分子中的一个片段。1961年开始，尼伦伯格和科拉纳等人逐步搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸，并在1967年破译了全部64个遗传密码，这样把核酸密码和蛋白质合成联系起来。至此，人们知道基因是DNA链上的一个片段，直接编码蛋白质的氨基酸序列，蛋白质的表达表现为各个性状。这样基因有了经典分子生物学的基因：基因是编码一条多肽链或功能RNA所必需的核苷酸序列。这时对基因的理解是基因组中连续的一段序列，有一定的起点和终点，具有一个唯一的功能，基因概念也包含了结构单位和功能单位两种含义。20世纪70年代，DNA体外重组技术和基因

6、工程技术成熟，人们对基因的结构和功能上的特征有了更多的认识，涌现出断裂基因、重叠基因、假基因、跳跃基因和印记基因等基因的多元概念。“基因”一词从提出到现在已经100年了，在这100年中，随着生命科学的发展人们对它的认识越来越深入；虽然现在对基因概念的解释又出现了新的争论，但这是人们对认识过程中的又一次升华。二、人类生物合成大事件1828年，Wohler利用氰酸铵合成尿素。1953年，Miller通过放电合成氨基酸，模拟原始地球的有机物发生过程。1965年9月17日，中国合成了第一个人工合成的蛋白质——结晶牛胰岛素。1968年，Khorana等合成了核苷酸及基因密码子。1970年，Khora

7、na等首次用化学方法人工合成了有77个核苷酸对的酵母丙氨酸的结构基因。1972年，Price和Conover等的实验室各自用反向转录酶合成了家兔和人的珠蛋白基因，这是首次合成真核生物的基因。1973年8月，Khorana等又合成了具有126个核苷酸对的大肠杆菌酪氨酸tRNA基因，但并没有转录功能。1973年11月，StanleyCohen和HerbertBoyle等精确地把基因或者DNA片段插入其他细胞中，从而建立了重组