分子生物学的发展历史共41页文档
分子生物学发展史
分子生物学的发展分子生物学是由20世纪初发展起来的两个生物学分支——遗传学和生物化学的结合产生的。
这两个学科分别有其自己明确的研究对象：遗传学研究基因，而生物化学研究蛋白质和酶。
当人们更清楚地了解了这两个学科之间的关系时，分子生物学就应运而生了。
严格说来，分子生物学并不是一个新的领域，而是一种把生命有机体看作是信息储存器和传递物的新方法。
一、分子生物学的诞生根基在20世纪初，生物化学取代了生理化学。
生物化学为医学提供了科学的诊断方法，作为一门基础科学，它试图揭示有机体内分子转化的途径。
第一个生物化学实验是在1897年进行的。
一位德国化学家Eduard Buchner用不含细胞的酵母菌抽提液成功地在活的生物体外实现了糖转化为酒精的发酵过程。
这一发现非常重要，因为在40年前，法国科学家Pasteur曾经强调过发酵过程代表着生命的“记号”。
生物化学沿着两个方向得到了发展：一方面它研究有机体内分子（尤其是糖）的转换；另一方面，它鉴定了蛋白质和酶的特征，而它们是生命的必需组分。
酶是生物化学家极为关注的使生物体内发生转换的催化介质。
20世纪的前半部分对于生物化学来说是一个很重要的时期。
在这个阶段中，生物化学家揭示了代谢的主要途径和循环——如糖酵解途径、尿素循环、三羧酸循环（或叫Krebs循环）等等，并对细胞呼吸进行了大量的研究。
同时，物理化学领域的进步使得在生物体外开展对酶活性的研究成为可能。
一个用于对酸度进行定量描述的概念“pH”产生了，同时人们还研制出了反映细胞内环境特性的“缓冲溶液”系统。
在20世纪的前20年中，“胶体”理论在生物化学领域中占据了主导性的地位。
后来胶体理论逐渐被大分子理论所取代，“大分子”这个术语是1922年由德国化学家Hermann Staudinger引入的，它用于描述质量很大的分子。
另一个对理解生物化学在分子生物学的发展中所做特殊贡献极为重要的概念是“专一性”。
专一性这个概念首先是在1890年由德国化学家Emil Fischer清楚提出的，为了说明专一性这一概念的含义，费希尔用了锁和钥匙进行比喻——酶和底物的关系就像是锁和钥匙的关系一样。
分子生物学的产生发展
分子生物学的产生和发展一、准备和铺垫19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。
在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：（1）确定了蛋白质是生命的主要基础物质1 盖-吕萨克发现酵母可将糖转化为酒精。
2 帕耶恩和珀索兹发现了第一个酶(淀粉糖化酶)。
3 伯齐利厄斯1835年提出了催化作用概念。
4费德里克•威廉•库恩1878年指出在发酵现象中不是酵母本身，而是酵母中的某种物质催化了酵解反应，并给这种物质取名为酶。
5爱德华•毕希纳发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵，他们证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。
换句话说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。
由此奠定了现代生物化学的基石。
6费歇尔对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。
（2）确定了生物遗传的物质基础是DNA1 约翰•米歇尔证明了遗传物质完全不是蛋白质并且不受消化蛋白酶——胃蛋白酶的影响，他同时还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”。
1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。
2科塞尔得出，首先在许多情况下核物质分解成两部分，其中之一有蛋白质特性。
这部分除正常的蛋白质外，不具有其他原子团。
然而，另一部分有特殊的结构，已给它命名为核酸”。
3莱文和雅各布斯鉴定了存在于酵母核酸中的碳水化合物戊糖是核糖，从而纠正了科塞尔认为是六碳糖的观念。
4 1928年，英国军医格里菲斯以老鼠实验发现，将活的良性肺炎双球菌与死的肺炎双球菌混合，可以引起转型，得到活的恶性菌，使老鼠死亡。
埃弗里和C.麦克劳德、M.麦卡锡共同发现不同型的肺炎双球菌的转化因子是 DNA。
5由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。
分子生物学的发展和应用
分子生物学的发展和应用近年来，分子生物学的发展在医学、农业、生态学、基础科学等多个领域取得了显著的成就。
此外，随着人们对生命现象深入的认识，分子生物学的技术和方法也在不断地更新和创新。
本文将从分子生物学的历史、新兴技术和应用三个方面来探讨分子生物学的发展与应用。
一、分子生物学的历史分子生物学从20世纪初开始迅猛发展，1941年，Avery, McLeod和McCarty实现了DNA在细菌体内的转化，表明DNA是基因遗传信息的载体。
1953年，Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，揭示了基因遗传信息在细胞内的存储和复制机制。
20世纪60年代，分子遗传学、DNA转录、翻译和基因工程等领域相继诞生，推动了分子生物学的发展。
随着分子生物学技术的不断发展，越来越多的基础生物学知识得以发掘，基因功能的深入探究和基因组的测序等也被快速完成，从基础科学逐渐迈向应用领域。
二、新兴技术的应用1. 基因测序技术自20世纪末以来，基因测序技术得到快速发展，目前已实现了全人类基因组测序。
基因测序技术的发展，为寻找复杂疾病的遗传基础提供了有力手段。
通过测序技术可以发现某些遗传变异与疾病的关联，同时也可以发现抵御生物的基因信息，从而为药物研发提供新的思路。
2. 细胞和基因编辑技术CRISPR/Cas9是目前最热门的细胞和基因编辑技术，它通过剪切和修改DNA序列来改变特定位点上突变基因的修饰和功能，从而解决疾病或生产上的问题。
CRISPR/Cas9技术的应用前景包括新药开发、基因治疗、农业生产等领域。
3. RNA干扰技术RNA干扰技术是利用dsRNA和siRNA来靶向破坏某些mRNA，从而起到基因沉默作用，达到抑制蛋白质表达的目的。
RNA干扰技术的应用可以帮助我们理解基因调控机制，为病理机制的研究、新药研发、生产改进等提供新的思路。
三、分子生物学的应用1. 医学领域分子生物学在医学领域的应用包括基因诊断、基因治疗、个性化医疗等。
分子生物学发展史(一)
分子生物学发展史（一）引言：分子生物学是研究生物体内分子结构、功能和相互关系的学科。
自分子生物学的兴起以来，它不断取得了重大突破，在生物学领域发挥了重要的作用。
本文将介绍分子生物学发展史的第一部分，主要包括五个大点。
一、DNA的发现与研究1. 草始先生的贡献：通过豌豆杂交实验揭示了遗传规律。
2. 格里菲斯的实验：提出了“变换原则”，指出DNA是遗传物质。
3. 拉沙福尔的实验：通过放射性同位素示踪技术证明了DNA是遗传物质的基因。
二、DNA的结构与复制1. 克里克与沃森的发现：提出了DNA的双螺旋结构模型。
2. 密丝·富兰克林的X射线衍射研究：为双螺旋结构的提出提供了实验证据。
3. 复制过程的揭示：揭示了DNA的复制方式为半保留复制。
三、RNA的发现与功能1. 林纳斯·鲍林的研究：发现了RNA分子的存在和结构。
2. 运输RNA(tRNA)的发现：揭示了tRNA在蛋白质合成中的重要作用。
3. 信息转录与翻译过程：揭示了RNA在基因表达中的重要作用。
四、基因的调控与表达1. 诺雷斯及雅各布的研究：发现了阻遏基因和诱导基因的存在。
2. 应答元件的发现：揭示了基因表达调控的分子机制。
3. 转录因子的研究：揭示了转录因子在基因调控中的关键作用。
五、PCR技术的出现1. 出现PCR技术的背景：分子生物学发展的需求。
2. 凯里·穆利斯的发现：提出了PCR技术的概念。
3. PCR技术在研究中的应用：在DNA克隆、基因测序等方面的重要应用。
总结：分子生物学的发展史见证了人们对生物界的深入探索和理解。
DNA的发现与研究、DNA的结构与复制、RNA的发现与功能、基因的调控与表达、以及PCR技术的出现，都为我们揭示了生物体内分子的奥秘，并且为基因工程、生物医学研究等领域的发展奠定了基础。
分子生物学的进一步发展必将为人类生活带来更多惊喜。
分子生物学的产生发展
一．分子生物学的产生与发展1.酶的发现与认识分子生物学的产生得益于蛋白质的发现和认识。
而蛋白质的认识越发现起源于对酶的发现。
法国化学盖-吕萨克发现了酵母菌可以转化为酒精，开启了人们对蛋白质研究的大门，1833年帕耶恩和珀索兹从麦芽提取液中得到一种对热不稳定的物质，他可以使淀粉水解为可溶性糖，发现了第一个酶-淀粉糖化酶。
伯齐利厄斯在1835提出了了催化作用的概念，生化现象中期催化作用的物质才被称为酵素或生物催化剂，直到1878年，德国生理学家费德里克·威廉·库恩才发现真正起催化作用的不是酵母本身，而是酵母中的某种物质，定名为酶。
酶（本质大多为蛋白质）变进入了人们的视野。
2.对蛋白质的研究1899年开始，德国化学家，生物化学的创始人费歇尔开始对氨基酸、多肽及蛋白质的研究，发展和改进了许多分析方法，认识了19种氨基酸，并认为蛋白质都是由20种氨基酸以不同数量比例和不同排列方式结合而成的。
1902年他提出了蛋白质的多肽结构学说。
他合成了100多种多肽化合物。
1907年，他制取由18种氨基酸分子组成的多肽。
人们对蛋白质的认识也有了新的开始。
3.核酸的发现与认识瑞士生物化学家约翰·米歇尔1869年在研究脓细胞时注意到某种不属于迄今已知任何蛋白质物质的存在。
他还证明这种新物质仅仅来自细胞核，因此取名为“核素”1889年，阿尔特曼命名了“核酸”一词。
德国生物化学家。
细胞化学的奠基人科塞尔发现细胞核中的核酸中的4种含氮基团：胞嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、鸟嘌呤，区别于其他蛋白质，并解释了这种核酸，及DNA的组成。
4.证明DNA是遗传物质当时普遍认为蛋白质是遗传物质，但是经过格里菲斯和艾弗里的肺炎双球菌转化实验，人们开始认为DNA才是真正的遗传物质。
赫希，美国细菌学家和遗传学家，赫希和蔡斯按照赫里奥特的思路设计了这个漂亮的实验（噬菌体侵染实验），再次证明DNA是基因的化学基础，是遗传物质。
分子生物学发展简史
分子生物学发展简史分子生物学的发展大致可分为三个阶段。
一、准备和酝酿阶段19 世纪后期到20 世纪50 年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。
在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命的主要基础物质19 世纪末Buchner 兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。
20世纪20-40 年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。
随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。
在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。
1902 年EmilFisher 证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thomps on完成了第一个多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。
由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauli ng和Corey提出了a -角蛋白的a - 螺旋结构模型。
所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。
确定了生物遗传的物质基础是DNA虽然1868 年F.Miescher 就发现了核素( nuclein )，但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。
20 世纪20-30 年代已确认自然界有DNA 和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。
由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出DNA中A G C、T含量是大致相等的结果，因而曾长期认为DNA吉构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。
40 年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。
1944 年O.T.Avery 等证明了肺炎球菌转化因子是DNA 1952 年A.D.Hershey 禾口M.Cha-se 用DNA35S和32P分别标记T2 噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。
分子生物学发展史
– Avery cautiously suggested that DNA was the genetic material.
DNA是细菌的遗传物质
Hershey and Chase 1952
• 这些F1果蝇互相交配所产生的F2有红眼也有白 眼，但所有白眼果蝇都是雄性的，说明该性状 与性别有联系。
• Morgan的这一连锁遗传规律与孟德尔的遗传 性状独立分离规律是“背道而驰”的！
• 当所研究的两个基因位于同一染色体上而又距离 较近时，Morgan的连锁遗传规律起主导作用。
• 当所研究的两个基因位于不同染色体上时，孟德 尔的独立分离规律起主导作用。
DNA是 病毒的遗 传物质
DNA was the hereditary material Protein was NOT the hereditary material
DNA是动物细胞的遗传物质
当DNA加入到某种在培养基 中培养的真核单细胞生物群 落中，核酸就会进入到细胞 中去，其中有一部分就会合 成出一些新的蛋白质。 导入DNA的表达将使细胞产 生一些新的特性。
– Material was resistant to proteases; it contained no lipid or carbohydrate.
– If DNA in the extract is destroyed, the transforming principle is lost.
列文·虎克
观察到了血细胞、水生原生 动物、人类和哺乳类动物的 精子，这是人类第一次观察 到完整的活细胞。
分子生物学发展简史
分子生物学发展简史分子生物学的发展大致可分为三个阶段。
一、准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。
在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：确定了蛋白质是生命的主要基础物质19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。
20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。
随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。
在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步。
1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末，Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析。
由于结晶X-线衍射分析技术的发展，1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型。
所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识。
确定了生物遗传的物质基础是DNA虽然1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein），但是在此后的半个多世纪中并未引起重视。
20世纪20-30年代已确认自然界有DNA 和RNA两类核酸，并阐明了核苷酸的组成。
由于当时对核苷酸和硷基的定量分析不够精确，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果，因而曾长期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复，不具有多样性，不能携带更多的信息，当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质。
40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步。
1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。
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Most genes contain the information for making one polypeptide.
The overall structure of DNA
1951 James Watson (23y) 丹麦 哥本哈根
分子生物学的发展历史
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 扬明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
第一章 分子生物学的 发展历史
郑伟娟 2006
1.1. 分 子 生 物 学 的 概 念 What is Molecular biology ?
1.2. 分子生物学发展简史
Transmission Genetics 传递遗传学
In 1865, Gregor Mendel published
Mendelian inheritance (孟德尔遗传定律 ).
Inheritance occurred through blending of each trait of the parents in the offspring.
1844-1895 fmi.ch/members/marilyn.vaccaro/ewww/index2.html
The Composition of Genes
1944, Oswald Avery
demonstrated that the chromosome is composed of DNA. Not RNA or protein !
Inheritance is particulate（微粒，微粒 的）. Each parent contributes particles, or genetic units,
to the offspring.
1822-1884
garden pea
/RC/AB/BC/Gregor_Mendel.html
1962 Nobel Prize
1958，Matthew Meselson and Franklin Stahl proved that DNA replication in bacteria follows the semiconservative pathway.
Matthew Meselson and Franklin Stahl more recently
Define in restrictively： the study of gene structure and their activities in molecular level
遗传学 （genetics）
生物化学 （biochemistry）
分子生物学 （molecular biology）
the role played by the
Chromosome in heredity（遗
传） , demonstrated that genes
are
1866-1945
on the chromosome"
fruit fly ( Drosophia melanogaster )
/mehtml
Faculty member at Harvard
1953, double helix
剑桥大学 Cavendish Lab. Francis Crick (35y)
"Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid"
(Nature, April 25, 1953. volume 171:737-738.)
Frederick Griffith 肺炎球菌转化试验
/dnaftb/concept_17/con17bio.html
1877-1955
How does genes work?
1902, Archibald Garrod, alcaptonuria（尿黑酸症） George Beadle and E.L.Tatum, Neurospora（脉孢菌属/链孢菌属）
In 1910, Thomas Hunt Morgan
provided the first definitive evidence for the
Chromosome theory of inheritance
1933 Nobel Prize
in Physiology or Medicine
"for his discoveries concerning
Rosalind Frankin
M. H. F. Wilkins
1951. King’s Lab. London University UK
X~ray photograph of DNA with high quality
(核与磷酸连接成的扭曲绳子，每一节上都有配对的碱基)
James Watson (34y) Francis Crick (46y) Maurice Wilkins (46y)
What is Molecular biology ?
The term has more than one definition. Define in broadly： understand biological phenomena in molecular terms
(difficult to distinguish from biochemistry)
Molecular Genetics
What genes are made of and how they work?
The discovery of DNA
1869, Friedrich Miescher
discovered nuclein and the major component of nuclein is DNA.