分子生物学发展的简览

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1、分子生物学发展的简览王从彦E-mail:liuyuexue623@163.com分子生物学(Molecularbiology)研究之所以从20世纪中叶开始得到高速发展，其中最主要的原因就是现代分子生物学研究方法、特别是基因操作(Geneticmanipulation)和基因工程(Geneticengineering)技术的进步。尤其是20世纪50年代，FrancisCrick、JamesWatson&RosalindFranklin揭示了DNA(Deoxyribonucleicacid，脱氧核糖核酸)

2、分子的双螺旋结构模型(Doublehelixmodel)(1953年)和半保留复制(Semiconservativereplication)机制(1958年)，从而解决了基因(Gene)的自我复制(Self-replication)和世代交替(Digenesis)问题，分子生物学的研究进入了一个飞速发展的黄金阶段。图FrancisCrick&JamesWatson图RosalindFranklin图DNA的三维结构图DNA的X射线衍射图像图DNA的半保留复制20世纪50年代末至60年代，相继提出了“中

3、心法则”(Centraldogma)和操纵子(Operon)学说，成功地破译了遗传密码(Geneticcode)，充分认识了遗传信息(geneticinformation)的流动(Flow)和表达(Expression)。图Nirenberg于1969年破译遗传密码那么，怎么分离和富集单一的DNA分子以对其进行直接的生化分析?图DNA提取流程示意图20世纪60年代科学家们探索出了DNA与RNA的提取、合成技术。图RNA提取流程示意图图RNA提取流程示意图图Khorana于1959年首次合成RNA图Kh

4、orana于1969年首次合成核酸分子，并人工复制酵母基因图Kornberg于1959年首次实现DNA分子在试管内(细菌无细胞提取液)的复制图Tiselius于1937年建立分离蛋白质的界面电泳(Boundaryelectrophoresis)，之后凝胶电泳(Gelelectrophoresis)逐渐成熟1962年Arber发现限制性核酸内切酶(Restrictionendonuclease)，1967年Gellert发现了DNA连接酶(Ligase)，从而诞生了DNA的体外切割(Externalin

5、cision)和连接(Connection)技术。图HerbertBoyer于1972年获得第一个重组DNA分子表重组DNA实验中常见的主要工具酶到目前为止，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。图PaulBerg于1972年通过EcoRI获得第一个重组DNA但是，仅仅能在体外利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶进行DNA的切割和重组远不能满足基因研究的需要。原因是DNA片段在体外不具备自我复制能力，

6、想要得到足够量及足够纯度的DNA，必须将它们连接到具备自主复制能力的DNA分子上(即载体Vector，如病毒、噬菌体和质粒等小分子量复制子均可作为基因导入的载体)，并转入寄主(Host)细胞中进行繁殖(Breeding)，这就是基因克隆(Clone)，也叫分子克隆。图基因克隆示意图图StanleyCohen，AnnieChan&HerbertBoyer于1973年将重组质粒导入E.coli图现代基因克隆流程模式图将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，研究核酸序列与

7、蛋白质功能之间的关系。此后，DNA序列分析(Sequentialanalysis)、DNA三维结构(Three-dimensionalstructure)分析、蛋白质序列分析、蛋白质三维结构分析、单克隆抗体(Monoclonalantibodies)、聚合酶链式反应技术(Polymerasechainreaction)、文库构建(Librarybuild)、分子标记(Molecularmarkers)、分子杂交(Molecularhybridization)等技术接踵而至，为分子生物学及其相关学科的发

8、展提供了飞跃的双翼。图Kendrew&Perutz于1962年首次测定肌红蛋白(myoglobin)及血红蛋白(ferrohemoglobin)的三级结构(three-levelstructure)KendrewPerutz图Temin，Baltimore&Dulbecco于1975年首次证实逆转录酶(Reversetranscriptase)的存在TeminBaltimoreDulbecco图Sanger于1980年提出酶法核苷酸测序技术图Gilber