考研中国科学院硕士分子遗传学真题2000年

2000年试题

一、简要解释下列名词概念

1．intron; exon

2．promoter; terminator

3．cDNA; antisense RNA

4．transposon; retrotransposon

5．hydrophilic; hydrophobic

6．leucine zipper; zinc finger

7．phosphorylation; glycosylation

8．rRNA; hnRNA

9．m7Gppp; poly(A)

10．restriction enzyme; ribozyme

二、简述原核生物和真核生物在染色体结构与DNA复制过程中的主要差异

三、何谓反转录?在何种情况下细胞内会发生反转录反应?举一例说明反转录反应在分子生物学研究技术中的应用。

四、何谓mRNA的二级结构?它有什么生物学意义?

五、举例说明DNA结合蛋白对基因转录的影响，另简述鉴别DNA结合蛋白在DNA分子上结合位点的两种常用方法。

六、简述质粒载体的结构与复制特征及其在分子生物学研究中的应用。

七、形态标记(morphological markers)分子标iE(molecular markers)都可用于基因定位，简要说明利用这两种标记进行基因定位的基本步骤。

八、在二十世纪，许多科学家因研究DNA、RNA或蛋白质而获得诺贝尔奖，举其中两例说明他们的成就对推动分子遗传学发展的重要意义。

2000年试题与参考答案

一、简要解释下列名词或概念

1．exon：外显子。原初转录物通过RNA拼接反应而保留于成熟RNA中的序列或基因中与成熟RNA 相对应的DNA序列。

intron：内含子。在原初转录物中通过RNA拼接反应而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相应的DNA序列。

2．promoter：启动子。DNA分子上结合RNA聚合酶并形成转录起始复合物的区域，在许多情况下还包括促进这一过程的调节蛋白结合位点。B. Lewin在Genes中这样定义启动子：“Promoter is a region of DNA involved in binding of RNA polymerase to initate transcription.”

terminator：终止子。促进转录终止的DNA序列，在RNA水平上通过转录出的终止子序列形成柄-loop 结构而起作用。又可分为依赖于ρ的终止子和不依赖于ρ的终止子两类。

3．cDNA：互补DNA。是指以RNA为模板在反转录酶作用下于体外合成的与该RNA分子互补的DNA 链。

antisense RNA：反义RNA。1983年，Mizuno和Simon等人差不多同时发现了反义RNA对基因表达的调控作用，从而提示了一种新的基因表达调控的机制。反义RNA是指与被调控的RNA或DNA序列互补的RNA，它通过配对碱基之间的氢键作用与特定的RNA或DNA形成双链复合物，影响RNA的正常修饰、翻译等过程，封闭或抑制基因的正常表达，起到调控作用。

4．transposon：转座子。能够进行复制并将一个拷贝插入新位点的DNA序列单位。

retrotransposon：反转录转座子。为了将RNA介导的转座作用与经典的DNA到DNA的转座相区别，

于是将RNA介导的转座作用称为反转录转座作用(retrotransposition)，被转移的遗传信息单位称为反转录转座子。

5．hydrophilic：亲水的。一个原子团被水溶剂化的倾向。用英语解释为：(1)Pertaining to molecule or groups that readily associate with H2O.(2)Pertaining to molecule that are solube in water. (指可溶性分子或基团表现出的易与水亲和的性质)

hydrophobic：疏水的。水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水基团埋藏在分子的内部，躲开与溶剂水的接触，这一现象是疏水相互作用。也就是说疏水的是指一个原子团抗水溶剂化的倾向。用英语解释为：(1)Literaly, water-hater, used to describe molecules or founctional groups in molecules that are, at best, only poorly Soluble in water. (2)Pertaining to molecule that do not mix with water. (用来描述只能微溶于水的分子或分子中某些功能团所表现出的与水互不相溶的性质。)

6．leucine zipper：亮氨酸拉链。是一类DNA结合结构域的新花式，这类蛋白质的主要代表为酵母的转录激活因子GCN4、癌蛋白Jun、Fos、Myc、增强子结合蛋白C/EBP等。所有这些蛋白都含有4或5个亮氨酸残基，精确地相距7个氨基酸残基。这样在α-螺旋的某一侧面每两圈就出现一个Leu，这些Leu排成一排，两个蛋白质分子的两个α-螺旋之间依赖亮氨酸残基之间的疏水作用力形成一条拉链。尽管亮氨酸拉链对于蛋白质二聚体的形成是十分重要的，但参与DNA直接作用的序列不在拉链区域。不同的亮氨酸拉链蛋白都有一个相同保守的区域参与DNA结合，通过亮氨酸拉链形成的二聚体可以与更广泛的基因片段相互作用，并且成为调控基因表达的一种模式。

zinc finger：锌指结构，在研究非洲爪蟾RNA聚合酶Ⅲ介导的5S rRNA基因转录因子TFⅢA蛋白的氨基酸序列时，发现该蛋白含有一个接一个小的重复单元，每一个重复单元结合一个Zn原子，形成一个独立的结构域，此后在RNA聚合酶Ⅱ转录基因的其他转录因子中也发现相似结构单元，因为这类结构域含有Zn原子，形状像指形，所以根据其结构特征将此类结构域称为锌指结构。

7．phosphorylation：磷酸化。在生物化学的反应中，涉及到磷酸基团的转移的过程叫磷酸化。分为两种，氧化磷酸化和底物水平磷酸化。氧化磷酸化是指A TP的生成基于与电子传递相偶联的磷酸化作用。底物水平磷酸化是指A TP的形成直接与一个代谢中间物上的磷酸基团转移相偶联的作用。

glycosylation：糖基化。在多肽合成后，在内质网的小腔中要经过很多修饰，其中一个修饰是糖基化，通过载体长萜醇的磷酸酯将寡聚糖核带到多肽上，形成糖蛋白，从而产生分布在膜上的本体蛋白及抗原蛋白。

8．rRNA：核糖体RNA。它是组成核糖体的主要成分，rRNA一般与核糖体蛋白结合在一起，形成核糖体。rRNA是单链，它包含不等量的A和U，以及G与C，有广泛的双链区域，在那里，碱基由氢键相连，表现为发夹式螺旋。rRNA主要有5S、16S、23S、5.8S、18S等几种。

hnRNA：核内不均一RNA。编码序列不连续的间断基因为断裂基因。不连续的断裂基因的表达程序是：先转录为初级转录物，即hnRNA，也就是带有内含子产物的前体mRNA，在hnRNA进入细胞质时，内含子转录产物被切割，只有外显子转录的区段重新连接起来，成为成熟的mRNA。

9．m7Gppp：在真核细胞mRNA的5′末端还有一个称为“帽子”的特异结构。这就是在5′末端的鸟嘌呤的N-7位上被甲基化成7-甲基鸟苷(m7G)，这个甲基鸟苷的5′位C通过三个磷酸残基与相邻的2′-O-甲基核苷的C-5′连接，具有这样结构的“帽子”称为帽子0，其符号为m7Gppp。

poly(A)：在大多数的真核mRNA3′末端都有一条150～200个腺苷酸的序列称为多聚A，也即polyA。具有这种特征的mRNA表示为poly(A)+；不具有这一特征的则写作poly(A)-。多聚(A)尾巴大约为200b，poly(A)尾巴不是由DNA编码的，而是在一个300kDa的RNA末端腺苷酸转移酶催化下，以A TP为前体，一个一个地聚合到mRNA的3′末端。poly(A)对mRNA的稳定性有一定作用，而且可能对mRNA进入细胞质有帮助。

10．restriction enzyme：限制性内切核酸酶。指那些可识别特异的DNA短序列并可在识别位点完成对DNA分子切割的内切核酸酶。

ribozyme：核酶。核酶表示这类酶的化学本质是核糖核酸，是RNA所具有的催化性质。它仅在化学本质上不同于传统的“蛋白质酶”(proteineous enzyme)，而在催化功能及其特点上和蛋白质催化剂却没有什

么不同，只不过是在灵活性和多样性方面远不如蛋白质酶，该酶最早由Thomas Cech在四膜虫26S rRNA 中发现。

二、简述原核生物和真核生物在染色体结构与DNA复制过程中的主要差异。

答：真核与原核细胞染色体除了外观结构不同之外，它们在细胞内的存在方式也不同。细菌染色体外裹着稀疏的蛋白质，这些蛋白质有些与DNA的折叠有关，另一些则参与DNA复制、重组及转录过程。真核细胞的染色体中，DNA与蛋白质完全融合在一起，其蛋白质与相应DNA的质量比约为2:1。这些蛋白质，包括组蛋白和非组蛋白，在染色体的结构中起着重要作用。这样，DNA、组蛋白和非组蛋白及部分RNA(主要是尚未完成转录而仍与模板DNA相连接的那些RNA，其含量不到DNA的10%)组成了染色体。

因为原核生物没有真正的细胞核，DNA一般位于一个类似“核”的结构——类核体上。细菌DNA是一条相对分子质量在109左右的共价、闭合双链分子，通常也称为染色体。虽然快速生长期内的大肠杆菌可以有几条染色体，但一般情况下只含有一条染色体。因此，大肠杆菌和其他原核细胞一样都是单倍的。真核细胞都有明显的核结构，除了性细胞以外，真核细胞的染色体都是二倍体，而性细胞即生殖细胞的染色体数目是体细胞的一半，故称为单倍体。在二倍体阶段，每个基因都有两个拷贝，其中的一个拷贝会通过配子，即性细胞(精子或卵子)从亲本传到子代。精、卵细胞结合形成合子，也称受精卵，它包含了从父、母本来的各一个拷贝的所有基因，从而创造了一个新生的二倍体。在这个新的个体内，基因的一个拷贝来自父本，另一个拷贝来自母本。

真核生物DNA的复制与原核生物DNA复制的相同之处在于它们都是半保留和半不连续复制。复制过程都存在引发、延长和终止3个阶段，都必须有相应功能的蛋白质(如SSB)和酶(如DNA聚合酶)参与。不同之处在于真核生物基因组要比原核生物大得多，其DNA和5种组蛋白(H1、H2A、H2B、H3和H4)一起构成核小体，以染色质的形式存在于细胞核中。在细胞分裂期，核内染色质会发生形态和结构的重大变化，密度明显提高。因此，真核生物DNA的复制与原核生物DNA复制有很多不同：①真核生物每条染色体上可以有多处复制起始点，而原核生物上只有一个起始点；②真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起始点上DNA的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起始点上可以连续开始新的DNA复制，表现为虽只有一个复制单元，但可有多个复制叉。

三、何谓反转录?在何种情况下细胞内会发生反转录反应?举一例说明反转录反应在分子生物学研究技术中的应用。

答：反转录是相对于转录而言，我们将以DNA为模板，在RNA聚合酶(依赖于DNA的RNA聚合酶)的催化下合成RNA的过程叫做转录，而将以RNA为模板在反转录酶(依赖于RNA的DNA聚合酶)催化下合成DNA的过程叫反转录。1970年Temin和Baltimore在RNA肿瘤病毒中最先发现反转录酶，反转录酶是一种特殊的DNA聚合酶，可以以RNA或DNA作为模板。反转录酶被反转病毒RNA所编码，在反转病毒的生活周期中，RNA通过反转录过程转换为单链DNA，然后再转换为双链DNA，并可插入到细胞染色体DNA体中一代代遗传下去。

反转录和反转录酶的发现，使得我们可以用真核mRNA作为模板，通过反转录而获得为特定蛋白质编码的基因。利用反转录酶建立的cDNA文库为基因的分离和重组提供了重要的技术手段，而近年来发展的反转录一多聚酶链式反应(RT-PCR)则又使这一技术锦上添花。

四、何谓信使RNA(mRNA)的二级结构?它有什么生物学意义?

答：信使RNA的二级结构：它是以DNA为模板合成的，每一种多肽都有一种特定的mRNA负责编码，所以细胞内的种类很多，但就每一种的含量来说，又十分低。它是单链线形分子。只有局部区域为双螺旋结构，这些双螺旋结构是由于RNA单链分子通过自身回折使得互补的碱基对相遇，形成氢键而结合，同时又形成双螺旋结构。不能配对的区域形成突环，排斥在双螺旋结构之外。RNA中的双螺旋结构为A-DNA类型的结构，每一段双螺旋区至少需要4～6对碱基才能保持稳定。无论原核基因还是真核基因的表达和翻译的起始常被RNA不适当的二级结构所影响，如上述所用突变的方法，破坏RNA的5′非翻译区的茎一环二级结构，增强翻译起始效率，在起始密码周围存在明显的二级结构，将对翻译又起决定性的影响。我们知道翻译起始的速率决定于翻译起始复合物能否有效地形成，而这种复合物的有效形成在一定程度上取决于翻译起始区的二级结构。若萁二级结构比较松散，无明显的茎环结构，即二级结构生成时释放自由能较小。故此处的二级结构不够稳定，这样有利于复合物的形成，从而使翻译起始得以有效进行。

五、举例说明DNA结合蛋白对基因转录的影响，另简述鉴别DNA结合蛋白在DNA分子上结合位点的两种常用方法。

答：贮存在DNA中的信息需要由各种各样的DNA结合蛋白质去组织、复制和阅读。处于静止状态或活动状态的染色体都含有各种蛋白质。这些DNA结合蛋白质有两种情况：一种在DNA链上非特异性地结合，把DNA包装成一定的结构，但并不妨碍其他DNA结合蛋白的接触，例如组蛋白与DNA链形成核小体结构；另一情况是蛋白结合到DNA一段短的序列上，这些短序列通常是进化上保守的、特异性的，不同序列有不同的蛋白质与之结合。DNA结合蛋白具有各种不同的功能，有的帮助DNA长链折叠成一定的功能结构，有的起始DNA复制，有的控制基因转录或参加基因转录的调控等等。

基因的所有顺式作用元件包括UPE和增强子都要和相应的反式作用因子结合，并通过蛋白质之间的作用才能实现它们对基因转录的调控。既然转录因子专一地与DNA上特定序列相结合而起作用，那么，蛋白质分子与DNA结合位点究竟存在何种结构和特性当然是首先引人注意的问题。体外转录研究表明，RNA 聚合酶Ⅱ指导的转录起始需要一些可扩散性转录因子(主要是蛋白质)，这些因子由其他基因编码。

一般认为，如果某个蛋白是体外转录系统中起始RNA合成所必需的，它就是转录复合体的一部分。根据各个蛋白质成分在转录中的作用，能将整个复合体分为3部分：

①参与所有或某些转录阶段的RNA聚合酶亚基，不具有基因特异性。

②与转录的起始或终止有关的辅助因子，也不具有基因特异性。

③与特异调控序列结合的转录因子。它们中有些被认为是转录复合体的一部分，因为所有或大部分基因的启动子区含有这一特异序列，如TA TA区和TFⅡD，更多的则是基因或启动子特异性结合调控蛋白，它们是起始某个(类)基因转录所必需的。

随着越来越多的体系得到研究，人们发现特异转录因子对基因表达的调控大量而广泛的存在着，并且是高度有序的。主要有两种方式：①转录起始复合物形成过程受到调控；②通过专一因子的结合，提高RNA聚合酶起始转录活性。

DNA结合蛋白的检测方法有以下几种：

1．凝胶滞留法分析DNA结合蛋白。DNA分子高度负电性，在电场中向正极方向迅速移动。用聚丙烯酰胺凝胶电泳分析时，DNA分子按其大小离开，小分子较大分子容易进入凝胶网孔，DNA与蛋白质结合会造成泳动滞留。一般来说，结合的蛋白质分子越大，DNA分子在电泳中滞留越大，越严重。这种现象是“凝胶滞留测定”(也称为“凝胶中移动变化测定”)的基础，此方法能够迅速地检测微痕量的序列特异性DNA结合蛋白。在测定时，特异序列的DNA短片段(用DNA克隆或化学合成方法产生单一片段)先用同位素标记，然后与细胞提取物混合。提取物中蛋白质与DNA片段结合后对电泳移动的影响可用聚丙烯酰胺凝胶电泳作分析，游离的DNA迅速移到凝胶的前沿，其他结合了蛋白质的DNA被滞留。如果DNA 片段相当于多个序列特异性蛋白结合的染色体区段，每种蛋白有不同程度的滞留，代表了不同的DNA-蛋白质复合物。凝胶上每条带相应的蛋白能从细胞提取物进一步分离。

2．足迹法分析DNA上蛋白的结合位点。原先采用印迹法来分析DNA蛋白质的结合位点。该方法的原理是由于结合蛋白的DNA片段受到保护所以不受核酸水解酶的作用。分离此片段后进行DNA序列测定，就可以确定DNA片段上蛋白质结合的位置。但是这种方法非常繁琐、费时。现在用足迹法可以迅速描绘出蛋白质在DNA上的结合、接触的位置。

足迹法基本原理类似于DNA序列测定的方法。DNA片段在一端先用32P标记。DNA链中任何一断裂的位置都能够从它产生的标记片段作出推断。片段的大小又可以很容易从聚丙烯酰胺凝胶的高分辨电泳中确定。如果结合了蛋白质的DNA片段用内切核酸酶部分酶切，在合适的条件下，原则上每个磷酸二酯键都可以随机地被水解，但是结合的蛋白质阻碍了内切核酸酶接触到DNA链，被蛋白质阻碍的键就根本不能被水解。在微量核酸酶的作用下，这一部分长度的电泳带在电泳图谱出现一段空隙。

六、简述质粒载体的结构与复制特征及其在分子生物学研究中的应用。

答：质粒载体是以细菌质粒的各种元件为基础组建而成的基因工程载体。细菌质粒是双链闭合环状DNA分子，其分子大小可从1kb到200kb。质粒的复制和遗传独立于细菌染色体，但其复制和转录依赖于宿主所编码的蛋白和酶。质粒按其复制方式分为松弛型质粒和严紧型质粒。前者的复制不需要质粒编码的功能蛋白，其复制完全依赖于宿主提供的半衰期较长的酶(如DNA聚合酶Ⅰ、Ⅲ，依赖于DNA的RNA聚

合酶以及宿主基因dnaB、C、D、Z的产物等)来进行。因此，在一定的情况下即使蛋白质合成并非正在进行，质粒的复制依然进行。当在抑制蛋白合成并阻断细菌染色体复制的氯霉素或壮观霉素等抗生素存在时，其拷贝数可达2000～3000。后者的复制则要求同时表达一个由质粒编码的蛋白质，所以这类质粒的拷贝数不能通过诸如氯霉素等蛋白合成的抑制剂来增加。利用松弛型复制子组建的载体叫做松弛型载体(如pBR322，其复制区来源于ColE1质粒的复制子)；而利用严紧型复制子组建的载体叫做严紧型载体(如由pSC101为基础组建的载体)。大多数基因工程工作使用松弛型载体，因为它们在单位体积的培养物中所得到的DNA收率更高，用这些载体组建的表达载体，外源基因产物的得率也高，然而严紧型载体可以用来表达一些其高表达可能使宿主细胞受毒害致死的基因。松弛型质粒(如pMBI或ColE1)的单向复制从特异的起点开始，由一个RNA引物所引导，而该引物的启动子位于复制起始点上游大约550bp处。DNA模板链与新生的RNA间形成稳定的杂交体作为RNaseH的底物，由RNaseH切割前引物从而产生引导DNA合成的引物RNAⅡ。RNAⅡ的成熟则由另一个不翻译的RNAⅠ来控制，RNAⅠ由编码RNAⅡ的同一区段的DNA互补链转录而来，它可以与RNAⅡ结合，并阻止RNAⅡ折叠为三叶草结构，而这三叶草结构又是同DNA形成DNA-RNA杂交体所必需。一个由63个氨基酸组成的Rop蛋白的存在可以强化RNAⅠ对复制的负调控作用。

因此，要想增加带有pMBI或ColE1的复制子载体的拷贝数，可以通过突变RNAⅠ或缺失Rop基因来减弱RNAⅠ对RNAⅡ的结合效率来实现。PUC质粒(复制子为pMBI)的拷贝数之所以高就是因为使RNAⅠ转录起始点产生G→A的突变所致。pKKH质粒拷贝数增加，外源基因表达效率的提高是由于rop 基因缺失所致。值得指出的是，质粒上编码的RNAⅠ、RNAⅡ和Rop蛋白的区段也决定两个不同的质粒是否可以在同一细菌细胞中共存。把利用同一复制系统的不同质粒不能稳定的共存的现象，称为质粒的不相容性。在基因工程的操作中要注意这一情况。

七、形态标记(morphological marker)和分子标记(molecular marker)都可用于基因定位，简要说明利用这两种标记进行基因定位的基本步骤。

答：基因在染色体上有其一定的位置。基因定位就是确定基因在染色体上的位置。确定基因的位置主要是确定基因之间的距离和顺序。而它们之间的距离是用交换值来表示的。因此，只有准确地估算出交换值，并确定基因在染色体上的相对位置就可把它们标志在染色体上，绘制成图，就构成连锁遗传图。

1．利用形态标记进行基因定位的主要方法是两点测验和三点测验。两点测验步骤为首先通过一次杂交和一次用隐性亲本测交来确定两对基因是否连锁，然后再根据其交换值来确定它们在同一染色体上的位置。利用三点测验来确定连锁的三个基因在染色体的顺序时，首先要在F2中找出双交换类型，然后以亲本类型为对照，在双交换中居中的基因就是三个连锁基因中的中间基因，它们的排列顺序就被确定下来。

2．利用分子标记构建连锁图谱的理论基础是染色体的交换与重组。两点测验和三点测验是其基本程序。连锁图谱构建过程主要包括：(1)选择和建立适合的作图群体；(2)确立遗传连锁群；(3)基因排序和遗传距离的确定。具体方法如下：以分子标记筛选DNA序列差异较大而又不影响育性的材料作为亲本，用具有多态性的分子标记(双亲在等位区段表现不同的带型)检测该双亲的分离群体(如F2代群体、回交、重组自交系、加倍单倍体等)。如是共显性标记，对同亲本P1具有相同带型的个体赋值为1，同亲本P2具有相同带型的个体赋值为3，具有P1和P2带型的杂合个体赋值为2。如是显性标记，因不能区分显带的纯合体和杂合体，故对有谱带的杂合个体赋值为1(AA、Aa或aa、aA)，谱带缺失的赋值为3(aa或AA)。统计各种带型的个体数，两点测验是否连锁。利用X2检验时，那些两点各自独立遗传而两点同时检验时偏离孟德尔比例的位点，说明存在连锁。或从第二个标记开始，检验是否与前一个标记协同分离。因为连锁分析建立在分子标记协同分离的基础上。根据分离材料，用最大似然法估计标记位点间的重组率并转换成遗传图距(cM)。最后，同时考虑多个标记基因座的共分离，即多点分析对标记进行排列，形成线性连锁图谱。生物染色体数目是特定的，标记数较少时，其连锁群可能比染色体数目多。随标记的增加，一标记会与几个连锁群上的标记连锁，而把它们连成一个连锁群。当标记足够多时，标记连锁群的数目与染色体数目越趋接近，直至相等。

八、在20世纪，许多科学家因研究DNA、RNA或蛋白质而获得诺贝尔奖，举其中两例说明他们的成就对推动分子遗传学发展的重要意义。

答：当人们意识到同一生物不同世代之间的连续性是由生物体自身所携带的遗传物质所决定的，科学

家为揭示这些遗传密码进行的努力就成为人类征服自然的一部分，而分子遗传学就迅速成为现代生物学领域里最具活力的科学。

从1847年，Schleiden和Schwann提出“细胞学说”，证明动、植物都是由细胞组成的到今天，虽然不过短短一百多年时间，我们对生物大分子——细胞的化学组成却有了深刻的认识。孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识，而摩尔根的基因学说则进一步将“性状”与“基因”相偶联，成为分子遗传学的奠基石。随着核酸化学研究的进展，Watson和Crick又提出了脱氧核糖核酸的双螺旋模型，为充分揭示遗传信息的传递规律铺平了道路。在蛋白质化学方面，继Summer在1936年证实酶是蛋白质之后，Sanger利用纸电泳及层析技术于1953年首次阐明胰岛素的一级结构，开创了蛋白质的序列分析。而Kendrew和Perutz利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白及血红蛋白的三维结构，论证了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。因研究DNA、RNA或蛋白质而获得诺贝尔奖，并对推动分子遗传学发展作出重大贡献的著名科学家有：

1910年，德国科学家Kossel因为蛋白质、细胞及细胞核化学的研究而获得诺贝尔生理医学奖，他首先分离出嘌呤、胸腺嘧啶和组氨酸。

1959年，美籍西班牙裔科学家Ochoa发现了细菌的多核苷酸磷酸化酶，成功地合成了核糖核酸，研究并重建了将基因内的遗传信息通过RNA中间体翻译成蛋白质的过程。他和Kornberg分享了当年的诺贝尔生理医学奖，而后者的主要贡献在于实现了DNA分子在细菌细胞和试管内的复制。

1962年，美国科学家Watson和英国科学家Crick因为在1953年提出DNA反向平行双螺旋模型而与Wilkins共享诺贝尔生理医学奖，后者通过对DNA分子的X射线衍射研究证实了Waston和Crick的DNA 模型。

1965年，法国科学家Jacob和Monod由于提出并证实了操纵子作为调节细菌细胞代谢的分子机制而与Iwoff分享了诺贝尔生理医学奖。除了著名的操纵子模型以外，Jacob和Monod还首次提出存在一种与染色体脱氧核糖核酸序列相互补、能将编码在染色体DNA上的遗传信息带到蛋白质合成场所并翻译成蛋白质的信使核糖核酸，即mRNA分子。他们的这一学说对分子生物学的发展起了极其重要的指导作用。

1969年，美国科学家Nirenberg由于在破译DNA遗传密码方面的贡献，与Holly和Khorana等分享了诺贝尔生理医学奖。Holley的主要功绩在于阐明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有tRNA具有结构上的相似性，而Khorana第一个合成了核酸分子，并且人工复制了酵母基因。

1980年，Sanger因设计出一种测定DNA分子内核苷酸序列的方法，而与Gilbert和Berg分别获得诺贝尔生理医学奖。Berg是研究DNA重组技术的元老，他最早于1972年获得了含有编码哺乳动物激素基因的工程菌株。Sanger与Glibert发明的DNA序列分析法至今仍被广泛使用，成为分子生物学最重要的研究手段之一。此外，Sanger还由于测定了牛胰岛素的一级结构而获得1958年诺贝尔化学奖。

1988年，美国遗传学家McClintock由于在20世纪50年代提出并发现了可移动的遗传因子而获得诺贝尔生理医学奖。

正是在这些重大发现的基础上，人类对基因的认识不断深化，使基因工程和人类基因组计划成为现实。

(王永飞马三梅答)