分子生物學(xué)簡(jiǎn)介-文庫(kù)吧
2025-03-23 03:16 本頁(yè)面
【正文】 ，且一個(gè)基因僅決定一個(gè)酶的結(jié)構(gòu)。但在當(dāng)時(shí)基因的本質(zhì)并不清楚。1944年埃弗里等研究細(xì)菌中的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，證明了DNA是遺傳物質(zhì)。1953年沃森和克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)了分子生物學(xué)的新紀(jì)元。并在此基礎(chǔ)上提出的中心法則，描述了遺傳信息從基因到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的流動(dòng)。遺傳密碼的闡明則揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存方式。1961年雅各布和莫諾提出了操縱子的概念，解釋了原核基因表達(dá)的調(diào)控。到20世紀(jì)60年代中期，關(guān)于DNA自我復(fù)制和轉(zhuǎn)錄生成RNA的一般性質(zhì)已基本清楚，基因的奧秘也隨之開(kāi)始解開(kāi)了。僅僅三十年左右的時(shí)間，分子生物學(xué)經(jīng)歷了從大膽的科學(xué)假說(shuō)，到經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，從而建立了本學(xué)科的理論基礎(chǔ)。進(jìn)入70年代，由于重組DNA研究的突破，基因工程已經(jīng)在實(shí)際應(yīng)用中開(kāi)花結(jié)果，根據(jù)人的意愿改造蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)工程也已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。分子生物學(xué)的基本內(nèi)容蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位是α氨基酸。常見(jiàn)的氨基酸共20種。它們以不同的順序排列可以為生命世界提供天文數(shù)字的各種各樣的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的組織形式可分為四個(gè)主要的層次。一級(jí)結(jié)構(gòu)，也叫化學(xué)結(jié)構(gòu)，是分子中氨基酸的排列順序。首尾相連的氨基酸通過(guò)氨基與羧基的縮合形成鏈狀結(jié)構(gòu)，稱為肽鏈。肽鏈主鏈原子的局部空間排列為二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)在空間的各種盤(pán)繞和卷曲為三級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子是由相同的或不同的亞單位組裝成的，亞單位間的相互關(guān)系叫四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的特殊性質(zhì)和生理功能與其分子的特定結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，這是形形色色的蛋白質(zhì)所以能表現(xiàn)出豐富多彩的生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ)。研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是分子生物學(xué)研究的一個(gè)重要內(nèi)容。隨著結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有幾千個(gè)蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾百個(gè)蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)得到了闡明。70年代末以來(lái)，采用測(cè)定互補(bǔ)DNA順序反推蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的方法，不僅提高了分析效率，而且使一些氨基酸序列分析條件不易得到滿足的蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析得以實(shí)現(xiàn)。發(fā)現(xiàn)和鑒定具有新功能的蛋白質(zhì)，仍是蛋白質(zhì)研究的內(nèi)容。例如與基因調(diào)控和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)有關(guān)的蛋白質(zhì)的研究現(xiàn)在很受重視。生物體的遺傳特征主要由核酸決定。絕大多數(shù)生物的基因都由DNA構(gòu)成。簡(jiǎn)單的病毒如噬菌體的基因組是由46000個(gè)核苷酸按一定順序組成的一條雙股DNA。由于是雙股DNA，所以通常以堿基對(duì)計(jì)算其長(zhǎng)度。遺傳信息要在子代的生命活動(dòng)中表現(xiàn)出來(lái)，需要通過(guò)復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯。復(fù)制是以親代DNA為模板合成子代DNA分子。轉(zhuǎn)錄是根據(jù)DNA的核苷酸序列決定一類(lèi)RNA分子中的核苷酸序列；后者又進(jìn)一步?jīng)Q定蛋白質(zhì)分子中氨基酸的序列，就是轉(zhuǎn)譯。因?yàn)檫@一類(lèi)RNA起著信息傳遞作用，故稱信使核糖核酸?；蛟诒磉_(dá)其性狀的過(guò)程中貫串著核酸與核酸、核酸與蛋白質(zhì)的相互作用。DNA復(fù)制時(shí)，雙股螺旋在解旋酶的作用下被拆開(kāi)，然后DNA聚合酶以親代DNA鏈為模板，復(fù)制出于代DNA鏈。轉(zhuǎn)錄是在RNA聚合酶的催化下完成的。生物體內(nèi)普遍存在的膜結(jié)構(gòu)，統(tǒng)稱為生物膜。它包括細(xì)胞外周膜和細(xì)胞內(nèi)具有各種特定功能的細(xì)胞器膜。從化學(xué)組成看，生物膜是由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵構(gòu)成的體系。很多膜還含少量糖類(lèi)，以糖蛋白或糖脂形式存在。生物體的能量轉(zhuǎn)換主要在膜上進(jìn)行。生物體取得能量的方式，或是像植物那樣利用太陽(yáng)能在葉綠體膜上進(jìn)行光合磷酸化反應(yīng)；或是像動(dòng)物那樣利用食物在線粒體膜上進(jìn)行氧化磷酸化反應(yīng)。這二者能量來(lái)源雖不同，但基本過(guò)程非常相似，最后都合成腺苷三磷酸。生物體利用食物氧化所釋放能量的效率可達(dá)70%左右，而從煤或石油的燃燒獲取能量的效率通常為20～40％，所以生物力能學(xué)的研究很受重視。對(duì)生物膜能量轉(zhuǎn)換的深入了解和模擬，將會(huì)對(duì)人類(lèi)更有效地利用能量作出貢獻(xiàn)。生物膜的另一重要功能是細(xì)胞或細(xì)胞膜內(nèi)外的信息傳遞。在細(xì)胞表面，廣泛地存在著一類(lèi)稱為受體的蛋白質(zhì)。激素和藥物的作用都需通過(guò)與受體分子的特異性結(jié)合而實(shí)現(xiàn)。癌變細(xì)胞表面受體物質(zhì)的分布有明顯變化。細(xì)胞膜的表面性質(zhì)還對(duì)細(xì)胞分裂繁殖有重要的調(diào)節(jié)作用。對(duì)細(xì)胞表面性質(zhì)的研究帶動(dòng)了糖類(lèi)的研究。糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等生物大分子結(jié)構(gòu)與功能的研究越來(lái)越受到重視。從發(fā)展趨勢(shì)看，寡糖與蛋白質(zhì)或脂質(zhì)形成的體系將成為分子生物學(xué)研究的一個(gè)新的重要的領(lǐng)域。分子生物學(xué)的成就說(shuō)明：生命活動(dòng)的根本規(guī)律在形形色色的生物體中都是統(tǒng)一的。例如，不論在何種生物體中，都由同樣的氨基酸和核苷酸分別組成其蛋白質(zhì)和核酸。遺傳物質(zhì)，除某些病毒外，都是 DNA，并且在所有的細(xì)胞中都以同樣的生化機(jī)制進(jìn)行復(fù)制。物理學(xué)
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