分子遺傳學的傳承與發(fā)展@(編輯修改稿)
2025-07-19 19:47 本頁面
【文章內容簡介】 的核心主題一直是圍繞著基因展開的，所以也被冠名為基因分子遺傳學（molecular genetics of the gene）。 分子遺傳學的主要研究方向集中在核酸與蛋白質大分子的遺傳作為上，重點是從DNA水平探索基因的分子結構與功能的關系，以及表達和調節(jié)的分子機理等諸多問題。特別是DNA雙螺旋結構模型的建立，為有關的科學工作者著手研究構成分子遺傳學兩大理論支柱，即維系遺傳現象分子本質的DNA自我復制和基因與蛋白質之間的關系，提供了正確的思路，奠定了成功的基礎。因此說，1953年沃森和克里克（JamesWatson and Francis Crick ）DNA雙螺旋模型的建立，標志著遺傳學研究已經跨入了分子遺傳學的新階段。它全面繼承和發(fā)展了經典遺傳學和生化遺傳學的科學內涵，又孕育并催生了基因工程學、基因組學和表觀遺傳學等3個現代遺傳學主要分支的相繼問世。毫無疑義在整個遺傳學的發(fā)展史上，分子遺傳學的確起到了承上啟下的傳承作用。 應該說二十世紀50年代初期至70年代初期，是分子遺傳學迅猛發(fā)展快速進步的年代。在這短短的二十余年間，許多有關分子遺傳學的基本原理相繼提出，大量的重要發(fā)現不斷涌現。其中比較重要的有：1956年，美國科學家科恩伯格（）在大腸桿菌中發(fā)現了DNA聚合酶Ⅰ，這是可以在試管中合成DNA鏈的頭一種核酸酶，從此拉開了DNA合成研究的序幕；1957年，弗倫克爾康拉特（）和辛格（BSinger）證實，煙草花葉病毒TMV的遺傳物質是RNA，進一步表明RNA同樣具有重要的生物學意義；1958年梅塞爾森和斯塔爾（M. Meselson and ）發(fā)現了DNA半保留復制機理，揭示了基因之所以能夠代代相傳準確保留的分子本質；同年克里克提出了描述遺傳信息流向的中心法則，闡明了在基因表達過程中，遺傳信息從DNA到RNA再到蛋白質的傳遞途徑；1961年兩位法國科學家雅各布和莫洛（ and ）建立了解釋原核基因表達調節(jié)機理的操縱子模型，說明基因不但在結構上是可分的，而且在功能上也是有分工的；自1961年開始，經過尼倫伯格（）和庫拉鈉（）等科學家的努力，至1966年全部64種遺傳密碼子均已成功破譯，從而將RNA分子上的核苷酸順序同蛋白質多肽鏈中的氨基酸順序聯(lián)系起來，它是分子遺傳學發(fā)展過程中影響最為深遠的科學發(fā)現之一；1970年，美國科學家特明和巴爾帝摩（ and ）發(fā)現了RNA病毒及其反轉錄酶，證明遺傳信息也可以從RNA反向傳遞到DNA，這是對中心法則的重大修正；1970年，史密斯（）等人從流感嗜血菌中首先分離到Ⅱ型核酸內切限制酶，它與1967年發(fā)現的DNA連接酶，同為DNA體外重組技術的建立提供了酶學基礎。正是上述這些研究發(fā)現與進展構成了分子遺傳學的核心內容。4. 基因工程學 基因工程學簡稱基因工程，是在20世紀70年代誕生的一門嶄新的生物技術科學（biotechnology）。它的創(chuàng)立與發(fā)展直接依賴于分子遺傳學的進步，而基因工程技術的發(fā)展與應用又有力地促進了分子遺傳學的深化與提高，兩者之間有著密不可分的內在聯(lián)系。 早期分子遺傳學的研究成果，為基因工程的創(chuàng)立與發(fā)展奠定了堅實的理論基礎。概括起來主要的有如下三個方面：第一，在20世紀40年代確立了遺傳信息的攜帶者，即基因的分子載體是DNA而不是蛋白質，明確了遺傳的物質基礎問題；第二，在20世紀50年代揭示了DNA分子的雙螺旋結構模型和半保留復制機理，弄清了基因的自我復制和傳遞的問題；第三，在20世紀50年代末期和60年代，相繼提出了中心法則和操縱子學說，并成功地破譯了遺傳密碼系統(tǒng)，闡明了遺傳信息的流向和表達問題。由于這些問題的相繼解決，人們期待已久的應用類似于工程技術的程序，主動地改造生命有機體的遺傳特性，創(chuàng)造具有優(yōu)良性狀的生物新類型的美好愿望，從理論上講已有可能變?yōu)楝F實?；蚬こ讨詴?0世紀70年初期誕生，并在隨后的十來年時間中獲得迅速的發(fā)展，這并非是一種偶然的事件，而是由當時科學技術發(fā)展的水平決定的。特別是分子生物學及分子遺傳學實驗方法的進步，為基因工程的創(chuàng)立與發(fā)展奠定了強有力的技術基礎。這些技術主要的有依賴于核酸內切限制酶和DNA連接酶的DNA分子體外切割與連接、基因克隆載體和大腸桿菌轉化體系、DNA核酸序列結構分析以及核酸分子雜交和瓊脂糖凝膠電泳等等。有趣的是，這些技術差不多是同時得到發(fā)展，并被迅速地應用于DNA體外重組實驗。于是在20世紀70年代開展基因工程研究工作，無論在理論上還是在技術上都已經具備了條件。 首先，1972年美國斯坦福大學（Stanford University）的伯格（）等人完成了世界上第一例DNA體外重組實驗。接著，1973年另外兩位斯坦福大學的科學家科恩（）和博耶（）利用大腸桿菌體系，首次成功地進行了基因克隆實驗。這些工作預示著基因工程學即將正式誕生。 簡單地說，所謂基因工程是指在體外試管中，應用DNA重組技術將外源DNA（基因）插入到載體分子構成遺傳物質的重組體，并使之轉移到原先沒有這類分子（基因）的受體細胞
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