❶ 簡述現代分子生物學建立和發展的歷程
這一階段是從50年代初到70年代初,以1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結構模型作為現代分子生物學誕生的里程碑開創了分子遺傳學基本理論建立和發展的黃金。DNA雙螺旋發現的最深刻意義在於:確立了核酸作為信息分子的結構基礎;提出鹼基配對是核酸復制、遺傳信息傳遞的基本方式;從而最後確定了核酸是遺傳的物質基礎,為認識核酸與蛋白質的關系及其生命中的作用打下了最重要的基礎。在些期間的主要進展包括:
遺傳信息傳遞中心法則的建立。
在發現DNA雙螺旋結構同時,Watson和Crick就提出DNA復制的可能模型。其後在1956年A.Kornbery首先發現DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl同位素標記和超速離心分離實驗為DNA半保留模型提出了證明;1968年Okazaki(岡畸)提出DNA不連續復制模型;1972年證實了DNA復制開始需要RNA作為引物;70年代初獲得DNA拓撲異構酶,並對真核DNA聚合酶特性做了分析研究;這些都逐漸完善了對DNA復制機理的認識。
在研究DNA復制將遺傳信息傳給子代的同時,提出了RNA在遺傳信息傳到蛋白質過程中起著中介作用的假說。1958年Weiss及Hurwitz等發現依賴於DNA的RNA聚合酶;1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA雜增色證明mRNA與DNA序列互補;逐步闡明了RNA轉錄合成的機理。
❷ 對於分子生物學你了解多少
科技的發展當然離不開科學家們的努力,而對科學進步的發展的一個有利證據就是科學家們對於一些事物的觀察是從比較大的物體觀察進化到了分子水平的觀察,甚至發展原子,離子水平的研究,這足以說明了人類科技的發展給科學帶來的巨大好處。一些科學儀器器的發展讓科學家們更加便利的觀察到了一些比較小分子的事物,那麼分子生物學就是從小分子水平來對生物大分子進行結構和功能上的研究的一個學科,它的發展是比較具有前沿意義的,而且是對人類的進步是非常具有一個推動作用的。
❸ 如何理解現代分子生物學發展的「三大轉折"
1、現代分子生物學主要是從分子水平上闡述生命現象和本質的科學,是現代生命科學的「共同語言」。
2、分子生物學又是生命科學中進展迅速的前沿學科,理論和技術已經滲透到其他基礎生物學科的各個領域,它的主要核心內容是通過生物的物質基礎核酸、蛋白、酶等生物大分子的結構、功能及其相互作用的運動規律。
3、分子生物學發展歷程中的三大轉變是研究對象的變換,研究內容的拓展,研究策略的創新。
❹ 分子生物學的發展簡史
另一方面,M.德爾布呂克小組從1938年起選擇噬菌體為對象開始探索基因之謎。噬菌體感染寄主後半小時內就復制出幾百個同樣的子代噬菌體顆粒,因此是研究生物體自我復制的理想材料。1941年G.W.比德爾和E.L.塔特姆提出了「一個基因,一個酶」學說(被譽為「分子生物學第一大基石」),即基因的功能在於決定酶的結構,且一個基因僅決定一個酶的結構。但在當時基因的本質並不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究細菌中的轉化現象,證明了DNA是遺傳物質。1953年美國科學家J.D.沃森和英國科學家F.H.C.克里克提出了DNA的反向平行雙螺旋結構(被譽為「分子生物學第二大基石」),開創了分子生物學的新紀元。1958年Crick在此基礎上提出的中心法則,描述了遺傳信息從基因到蛋白質結構的流動。遺傳密碼的闡明則揭示了生物體內遺傳信息的貯存方式。1961年法國科學家F.雅各布和J.莫諾提出了操縱子的概念(「分子生物學第三大基石」),解釋了原核基因表達的調控。到20世紀60年代中期,關於DNA自我復制和轉錄生成RNA的一般性質已基本清楚,基因的奧秘也隨之而開始解開了。
僅僅30年左右的時間,分子生物學經歷了從大膽的科學假說,到經過大量的實驗研究,從而建立了本學科的理論基礎。進入70年代,由於重組DNA研究的突破,基因工程已經在實際應用中開花結果,根據人的意願改造蛋白質結構的蛋白質工程也已經成為現實。
❺ 急求分子生物學是如何發展的~
分子生物學的發展大致可分為三個階段.
一、准備和醞釀階段
19世紀後期到20世紀50年代初,是現代分子生物學誕生的准備和醞釀階段.在這一階段產生了兩點對生命本質的認識上的重大突破:
確定了蛋白質是生命的主要基礎物質
19世紀末Buchner兄弟證明酵母無細胞提取液能使糖發酵產生酒精,第一次提出酶(enzyme)的名稱,酶是生物催化劑.20世紀20-40年代提純和結晶了一些酶(包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黃酶、細胞色素C、肌動蛋白等),證明酶的本質是蛋白質.隨後陸續發現生命的許多基本現象(物質代謝、能量代謝、消化、呼吸、運動等)都與酶和蛋白質相聯系,可以用提純的酶或蛋白質在體外實驗中重復出來.在此期間對蛋白質結構的認識也有較大的進步.1902年EmilFisher證明蛋白質結構是多肽;40年代末,Sanger創立二硝基氟苯(DNFB)法、Edman發展異硫氰酸苯酯法分析肽鏈N端氨基酸;1953年Sanger和Thompson完成了第一個多肽分子--胰島素A鏈和B鏈的氨基全序列分析.由於結晶X-線衍射分析技術的發展,1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋結構模型.所以在這階段對蛋白質一級結構和空間結構都有了認識.
確定了生物遺傳的物質基礎是DNA
雖然1868年F.Miescher就發現了核素(nuclein),但是在此後的半個多世紀中並未引起重視.20世紀20-30年代已確認自然界有DNA和RNA兩類核酸,並闡明了核苷酸的組成.由於當時對核苷酸和鹼基的定量分析不夠精確,得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的結果,因而曾長期認為DNA結構只是「四核苷酸」單位的重復,不具有多樣性,不能攜帶更多的信息,當時對攜帶遺傳信息的侯選分子更多的是考慮蛋白質.40年代以後實驗的事實使人們對核酸的功能和結構兩方面的認識都有了長足的進步.1944年O.T.Avery等證明了肺炎球菌轉化因子是DNA;1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分別標記T2噬菌體的蛋白質和核酸,感染大腸桿菌的實驗進一步證明了是遺傳物質.在對DNA結構的研究上,1949-52年S.Furbery等的X-線衍射分析闡明了核苷酸並非平面的空間構像,提出了DNA是螺旋結構;1948-1953年Chargaff等用新的層析和電泳技術分析組成DNA的鹼基和核苷酸量,積累了大量的數據,提出了DNA鹼基組成A=T、G=C的Chargaff規則,為鹼基配對的DNA結構認識打下了基礎.
二、現代分子生物學的建立和發展階段
這一階段是從50年代初到70年代初,以1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結構模型作為現代分子生物學誕生的里程碑開創了分子遺傳學基本理論建立和發展的黃金時代.DNA雙螺旋發現的最深刻意義在於:確立了核酸作為信息分子的結構基礎;提出了鹼基配對是核酸復制、遺傳信息傳遞的基本方式;從而最後確定了核酸是遺傳的物質基礎,為認識核酸與蛋白質的關系及其在生命中的作用打下了最重要的基礎.在此期間的主要進展包括:
遺傳信息傳遞中心法則的建立
在發現DNA雙螺旋結構同時,Watson和Crick就提出DNA復制的可能模型.其後在1956年A.Kornbery首先發現DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl用同位素標記和超速離心分離實驗為DNA半保留模型提出了證明;1968年Okazaki(岡畸)提出DNA不連續復制模型;1972年證實了DNA復制開始需要RNA作為引物;70年代初獲得DNA拓撲異構酶,並對真核DNA聚合酶特性做了分析研究;這些都逐漸完善了對DNA復制機理的認識.
在研究DNA復制將遺傳信息傳給子代的同時,提出了RNA在遺傳信息傳到蛋白質過程中起著中介作用的假說.1958年Weiss及Hurwitz等發現依賴於DNA的RNA聚合酶;1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA雜交證明mRNA與DNA序列互補;逐步闡明了RNA轉錄合成的機理.
在此同時認識到蛋白質是接受RNA的遺傳信息而合成的.50年代初Zamecnik等在形態學和分離的亞細胞組分實驗中已發現微粒體(microsome)是細胞內蛋白質合成的部位;1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分離出tRNA並對它們在合成蛋白質中轉運氨基酸的功能提出了假設;1961年Brenner及Gross等觀察了在蛋白質合成過程中mRNA與核糖體的結合;1965年Holley首次測出了酵母丙氨酸tRNA的一級結構;特別是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等幾組科學家的共同努力破譯了RNA上編碼合成蛋白質的遺傳密碼,隨後研究表明這套遺傳密碼在生物界具有通用性,從而認識了蛋白質翻譯合成的基本過程.
上述重要發現共同建立了以中心法則為基礎的分子遺傳學基本理論體系.1970年Temin和Baltimore又同時從雞肉瘤病毒顆粒中發現以RNA為模板合成DNA的反轉錄酶,又進一步補充和完善了遺傳信息傳遞的中心法則.
對蛋白質結構與功能的進一步認識
1956-58年Anfinsen和White根據對酶蛋白的變性和復性實驗,提出蛋白質的三維空間結構是由其氨基酸序列來確定的.1958年Ingram證明正常的血紅蛋白與鐮刀狀細胞溶血症病人的血紅蛋白之間,亞基的肽鏈上僅有一個氨基酸殘基的差別,使人們對蛋白質一級結構影響功能有了深刻的印象.與此同時,對蛋白質研究的手段也有改進,1969年Weber開始應用SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳測定蛋白質分子量;60年代先後分析得血紅蛋白、核糖核酸酶A等一批蛋白質的一級結構;1973年氨基酸序列自動測定儀問世.中國科學家在1965年人工合成了牛胰島素;在1973年用1.8AX-線衍射分析法測定了牛胰島素的空間結構,為認識蛋白質的結構做出了重要貢獻.
三、初步認識生命本質並開始改造生命的深入發展階段
70年代後,以基因工程技術的出現作為新的里程碑,標志著人類深入認識生命本質並能動改造生命的新時期開始.其間的重大成就包括:
1.重組DNA技術的建立和發展
分子生物學理論和技術發展的積累使得基因工程技術的出現成為必然.1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等發現的限制性核酸內切酶為基因工程提供了有力的工具; 1972年Berg等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功,轉化大腸桿菌,使本來在真核細胞中合成的蛋白質能在細菌中合成,打破了種屬界限;1977年Boyer等首先將人工合成的生長激素釋放抑制因子14肽的基因重組入質粒,成功地在大腸桿菌中合成得到這14肽;1978年Itakura(板倉)等使人生長激素191肽在大腸桿菌中表達成功;1979年美國基因技術公司用人工合成的人胰島素基因重組轉入大腸桿菌中合成人胰島素.至今我國已有人干擾素、人白介素2、人集落刺激因子、重組人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹瀉疫苗等多種基因工程葯物和疫苗進入生產或臨床試用,世界上還有幾百種基因工程葯物及其它基因工程產品在研製中,成為當今農業和醫葯業發展的重要方向,將對醫學和工農業發展作出新貢獻.
轉基因動植物和基因剔除動植物的成功是基因工程技術發展的結果.1982年Palmiter等將克隆的生長激素基因導入小鼠受精卵細胞核內,培育得到比原小鼠個體大幾倍的「巨鼠」,激起了人們創造優良品系家畜的熱情.我國水生生物研究所將生長激素基因轉入魚受精卵,得到的轉基因魚的生長顯著加快、個體增大;轉基因豬也正在研製中.用轉基因動物還能獲取治療人類疾病的重要蛋白質,導入了凝血因子Ⅸ基因的轉基因綿羊分泌的乳汁中含有豐富的凝血因子Ⅸ,能有效地用於血友病的治療.在轉基因植物方面,1994年能比普通西紅柿保鮮時間更長的轉基因西紅柿投放市場,1996年轉基因玉米、轉基因大豆相繼投入商品生產,美國最早研製得到抗蟲棉花,我國科學家將自己發現的蛋白酶抑制劑基因轉入棉花獲得抗棉鈴蟲的棉花株.到1996年全世界已有250萬公頃土地種植轉基因植物.
基因診斷與基因治療是基因工程在醫學領域發展的一個重要方面.1991年美國向一患先天性免疫缺陷病(遺傳性腺苷脫氨酶ADA基因缺陷)的女孩體內導入重組的ADA基因,獲得成功.我國也在1994年用導入人凝血因子Ⅸ基因的方法成功治療了乙型血友病的患者.在我國用作基因診斷的試劑盒已有近百種之多.基因診斷和基因治療正在發展之中.
這時期基因工程的迅速進步得益於許多分子生物學新技術的不斷涌現.包括:核酸的化學合成從手工發展到全自動合成,1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先後發明了三種DNA序列的快速測定法;90年代全自動核酸序列測定儀的問世;1985年Cetus公司Mullis等發明的聚合酶鏈式反應(PCR)的特定核酸序列擴增技術,更以其高靈敏度和特異性被廣泛應用,對分子生物學的發展起到了重大的推動作用.
2.基因組研究的發展
目前分子生物學已經從研究單個基因發展到研究生物整個基因組的結構與功能.1977年Sanger測定了ΦX174-DNA全部5375個核苷酸的序列;1978年Fiers等測出SV-40DNA全部5224對鹼基序列;80年代λ噬菌體DNA全部48,502鹼基對的序列全部測出;一些小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因組的全序列也陸續被測定;1996年底許多科學家共同努力測出了大腸桿菌基因組DNA的全序列長4x106鹼基對.測定一個生物基因組核酸的全序列無疑對理解這一生物的生命信息及其功能有極大的意義.1990年人類基因組計劃(HumanGenomeProject)開始實施,這是生命科學領域有史以來全球性最龐大的研究計劃,將在2005年時測定出人基因組全部DNA3x109鹼基對的序列、確定人類約5-10萬個基因的一級結構,這將使人類能夠更好掌握自己的命運.
3.單克隆抗體及基因工程抗體的建立和發展
1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴細胞雜交瘤技術制備出單克隆抗體以來,人們利用這一細胞工程技術研製出多種單克隆抗體,為許多疾病的診斷和治療提供了有效的手段.80年代以後隨著基因工程抗體技術而相繼出現的單域抗體、單鏈抗體、嵌合抗體、重構抗體、雙功能抗體等為廣泛和有效的應用單克隆抗體提供了廣闊的前景.
4.基因表達調控機理
分子遺傳學基本理論建立者Jacob和Monod最早提出的操縱元學說打開了人類認識基因表達調控的窗口,在分子遺傳學基本理論建立的60年代,人們主要認識了原核生物基因表達調控的一些規律,70年代以後才逐漸認識了真核基因組結構和調控的復雜性.1977年最先發現猴SV40病毒和腺病毒中編碼蛋白質的基因序列是不連續的,這種基因內部的間隔區(內含子)在真核基因組中是普遍存在的,揭開了認識真核基因組結構和調控的序幕.1981年Cech等發現四膜蟲rRNA的自我剪接,從而發現核酶(ribozyme).80-90年代,使人們逐步認識到真核基因的順式調控元件與反式轉錄因子、核酸與蛋白質間的分子識別與相互作用是基因表達調控根本所在.
5.細胞信號轉導機理研究成為新的前沿領域
細胞信號轉導機理的研究可以追述至50年代.Sutherland1957年發現cAMP、1965年提出第二信使學說,是人們認識受體介導的細胞信號轉導的第一個里程碑.1977年Ross等用重組實驗證實G蛋白的存在和功能,將G蛋白與腺苷環化酶的作用相聯系起來,深化了對G蛋白偶聯信號轉導途徑的認識.70年代中期以後,癌基因和抑癌基因的發現、蛋白酪氨酸激酶的發現及其結構與功能的深入研究、各種受體蛋白基因的克隆和結構功能的探索等,使近10年來細胞信號轉導的研究更有了長足的進步.目前,對於某些細胞中的一些信號轉導途徑已經有了初步的認識,尤其是在免疫活性細胞對抗原的識別及其活化信號的傳遞途徑方面和細胞增殖控制方面等都形成了一些基本的概念,當然要達到最終目標還需相當長時間的努力.
以上簡要介紹了分子生物學的發展過程,可以看到在近半個世紀中它是生命科學范圍發展最為迅速的一個前沿領域,推動著整個生命科學的發展.至今分子生物學仍在迅速發展中,新成果、新技術不斷涌現,這也從另一方面說明分子生物學發展還處在初級階段.分子生物學已建立的基本規律給人們認識生命的本質指出了光明的前景,但分子生物學的歷史還短,積累的資料還不夠,例如:在地球上千姿萬態的生物攜帶龐大的生命信息,迄今人類所了解的只是極少的一部分,還未認識核酸、蛋白質組成生命的許多基本規律;又如即使到2005年我們已經獲得人類基因組DNA3x109bp的全序列,確定了人的5-10萬個基因的一級結構,但是要徹底搞清楚這些基因產物的功能、調控、基因間的相互關系和協調,要理解80%以上不為蛋白質編碼的序列的作用等等,都還要經歷漫長的研究道路.可以說分子生物學的發展前景光輝燦爛,道路還會艱難曲折.
❻ 如何理解生物學的發展歷史
生物學是從分子、細胞、機體乃至生態系統等不同層次研究生命現象的本質、生物的起源進化、遺傳變異、生長發育等生命活動規律的科學。其包含的范疇相當廣泛,包括形態學、微生物學、生態學、遺傳學、分子生物學、免疫學、植物學、動物學、細胞生物學、環境化學等。生物學隨著人類認識世界及科學技術的發展,大概經歷了四個時期:萌芽時期、古代生物學時期、近代生物學時期和現代生物學時期。
1.萌芽時期
指人類產生(約300萬年前)到階級社會出現(約4000年前)之間的一段時期。這時人類處於石器時代,這一時期的人類還處於認識世界的階段,原始人開始栽培植物、飼養動物,並有了原始的醫術,這一切成為生物學發展的啟蒙。
2.古代生物學
到了奴隸社會後期(約4000年前開始)和封建社會,人類進入了鐵器時代。隨著生產的發展,出現了原始的農業、牧業和醫葯業,有了生物知識的積累,植物學、動物學和解剖學進入搜集事實的階段。在搜集的同時也進行了整理,被後人稱為,古代生物學。古代生物學在歐洲以古希臘為中心,著名的學者有亞里士多德(研究形態學和分類學)和古羅馬的蓋侖(研究解剖學和生理學),他們的學說整整統治了生物學領域1000年。其中亞里士多德沒有停留在搜集、觀察和純粹的自然描述上,而是進一步作出哲學概括。在解釋生命現象時,亞里士多德同先輩們一樣,認為有機體最初是從有機基質里產生的,無機的質料可以變成有機的生命。中國的古代生物學,則側重研究農學和醫葯學。賈思褫(約480—550年)著有《齊民要術》,系統地總結了農牧業生產經驗,提出了相關變異規律,首次提到根瘤菌的作用。沈括(1031—1095年)著有《夢溪筆談》,該書中有關生物學的條目近百條,記載了生物的形態、分布等相關資料。
3.近代生物學
從15世紀下半葉到19世紀,這一時期科學技術得到巨大發展,特別是工業革命開始後,生物學進入了全面繁榮的時代。如細胞的發現,達爾文生物進化論的創立,孟德爾遺傳學的提出。巴斯德和科赫等人奠定了微生物學的科學基礎,並在工農業和醫學上產生了巨大影響。17世紀建立起來的動物(包括人體)生理學到19世紀有了明顯的進展,著名學者有彌勒、杜布瓦·雷蒙、謝切諾夫和巴甫洛夫等。由於薩克斯、普費弗和季米里亞捷夫的努力,植物生理學在理論上達到了系統化。胡克改進了顯微鏡的使用方法,發表了《顯微鏡學》,內載生物學史上最早的細胞結構圖,並命名為「cell」。達爾文以博物學家的身份乘英國海軍勘探船「貝格爾」號,經歷了5年的環球旅行,之後出版了震動當時學術界的《物種起源》。該書從變異性、遺傳性、生存競爭和適應性等方面論述了生物界的進化現象,提出了以自然選擇、適者生存為基礎的進化學說。孟德爾多年從事植物雜交試驗研究,並在自然科學學會雜志發表了論文《植物雜交試驗》,文中提出了遺傳單位因子(現在稱為「基因」)的概念,闡明了生物遺傳的基本規律,即分離規律和自由組合定律(亦稱獨立分配定律),使生物學研究逐漸集中到分析生命活動的基本規律上,生物學的發展進入「實驗生物學階段」。巴斯德在實驗中嚴格控制無菌條件,並用長曲頸瓶凈化與無菌肉汁接觸的空氣,證實了肉汁腐敗的原因是來自外界的微生物污染,澄清了「自然發生說」謬論,為微生物學奠定了基礎。
4.現代生物學
20世紀的生物學屬於現代生物學的范疇,隨著科學技術的進一步發展,生物學向理論(包括生物進化)和實踐((主要是植物育種)兩個方面深入發展。與此同時,由於物理學、化學和數學對生物學的滲透及許多新的研究手段的應用,一些新的邊緣學科如生物物理、生物數學應運而生,隨著分子生物學和分子遺傳學的發展及形態研究的深入,細胞學也進入分子水平,出現了細胞生物學。現代生物學正向微觀和綜合方向深入。宏觀方面,從研究生物體的器官、整體到研究種群、群落和生物圈,生態學為典型代表。現代生態學是研究生物有機體與生活場所的相互關系的科學,亦有人稱之為研究生物生存條件、生物與環境相互作用過程及規律的科學,其目的是指導人與生物圈,即自然資源與環境的協調發展。第二次世界大戰以後,人類社會經濟與科技飛速發展,工業廢物、農葯化肥殘毒、交通工具尾氣、城市垃圾等造成了環境污染,破壞了自然生態系統的自我調節和相對平衡。全球變暖、臭氧層破壞、水土流失、沙漠擴大、水源枯竭、氣候異常、森林消失等生態危機都是人類不適當的活動造成的。根據生態學中物種共生、物質再生循環及結構與功能協調等原則,以人與自然協調關系為基礎、高效和諧為方向,將生態應用於廢水污水資源化處理、湖泊富營養化控制、作物種植、森林管理、鹽場管理、水產養殖、土地改良、廢棄地開發和資源再生等方面,收到了顯著的效果。微觀方面,如「細胞生物學」「分子生物學」「量子生物學」的發展,分子生物學為其中典型代表。現代分子生物學是通過研究生物大分子(核酸、蛋白質)的結構、功能和生物合成等方面闡明各種生命現象本質的科學。其目的是在分子水平上,對細胞的活動、生長發育、消亡、物質和能量代謝、遺傳、衰老等重要生命活動進行探索。分子生物學的研究關繫到人類的方方面面。如不同種類生物間的親緣關系,過去主要根據不同種類生物在形態構造上的異同確定,這對形態結構較為簡單的生物如細菌就很困難。通過對不同種類生物的蛋白質或核酸分子的測定,可以克服上述困難,並能更客觀地反映生物間的親緣關系。分子生物學與醫學、農業、生物工程等方面的關系十分密切。分子生物學的研究成果使不同生物體之間的基因轉移成為可能,在農業上開辟了育種的新途徑,在醫學上有可能治療某些遺傳性疾病,在工業上形成了以基因工程為基礎的新興工業,從而有可能生產出許多用常規技術從天然來源無法得到或無法大量得到的生物製品。目前的克隆技術只是分子生物學的一個應用,可以想像未來隨著研究的深入及分子生物學的進一步發展,人類的生活必將更美好。
綜上所述,生物學發展經歷了四個主要時期,即萌芽時期、古代生物學時期、近代生物學時期和現代生物學時期。21世紀不但要認識世界、改造世界,而且要保護世界,對生物學的深層探討和研究必將會帶來豐厚的社會、經濟和生態效益,生物學正成為新的科技革命的重要推動力。然而無論累積了多少生物學知識,已知的與未知的相比,不過是滄海一粟。時代在演變,科學技術在發展,人類對世界的認識亦不斷前進,隨著歷史的發展,生物學必將迎來嶄新的篇章。
❼ 分子生物學階段是什麼時候
分子生物學 的誕生和發展按其重大的突破和進展可大致地劃分為三個階段。 第一階段:在上上世紀的後期, 巴斯德 由於發現了細菌而在自然科學史上留下豐功偉績,但是他的「活力論」觀點,即認為細菌的代謝活動必須依賴完整細胞的看法,卻阻礙了生物化學的進一步發展。直至1890~1900年問suchner兄弟證明酵母提出液可使糖發酵之後,科學家們才認識到細胞的活動原來可以再拆分為更細的成分加以研究。此後相繼結晶了許多酶,如腺酶(Sumner,1926)、 胰蛋白酶 (Northrop,1930)及 胃蛋白酶 (Northrop及Kunitz,1932)等,並且證實了這些物質都是蛋白質。這些成果開辟了近代生物化學的新紀元。事實上,分子生物學正是在科學家們打破了細胞界限之日誕生的。在這以後的幾十年間,科學界普遍認為,蛋白質是生命的主要物質基礎,也是遺傳的物質基礎。與此同時,被湮沒達 35年之久的 孟德爾遺傳定律 (1865),又被重新發現,摩根等在這個定律基礎上建立了 染色體 學說,使遺傳學的研究引起了科學界的重視。這個時期,尤其是在 第一次世界大戰 之後,正是 物理學 空前發達的年代, 量子理論 和 原子物理學 的研究表明,盡管自然界的物質變化萬千,但是組成物質的 基本粒子 相同,它們的運動都遵循共同的規律。那麼,是否可以 應用物理學 的基本定律來探討和解釋 生命現象 呢?不少科學家抱著這個信念投身到生命科學的研究中,從而開始了由物理學家、生化學家、遺傳學家和 微生物學 家等 協同作戰 的新時期,在這個時期里,科學家們各自沿著兩條 並行不悖 的路線進行研究。一派是以英國的Astbury等為代表的所謂結構學派(structurists),他們主要用 x射線 衍射 技術研究蛋白質和核酸的空間結構,認為只有搞清 生物大分子 的三維結構,才能闡明生命活動的本質,分子生物學一詞正是Astbury在1950年根據他的這一思想首先提出來的。另一學派稱為信息學派,他們著眼於遺傳信息的研究。它的創始始人之一,德國的Delbruck,本來是原子物理學家,由於 矢志 於遺傳學的研究, 由德國 來到美國 摩根的遺傳學實驗室。當他無法用數學表達果蠅的遺傳規律時,轉而以 噬菌體 為研究對象,把噬菌體看成為最小的遺傳單位,研究其遺傳信息的表達和調控。所以這一派也稱為噬菌體學派。 在這個時期,分子生物學研究的最重要成果是證明了遺傳的物質基礎是DNA而不是蛋臼質,Avery等(1944)證明了使 肺炎雙球菌 由粗糙型轉成為光滑型的轉化因子是DNA。隨後,噬菌體學派的Hershey和chase進一步提出了更加令人信服的證據,他們用蛋白質 上標 記了 放射性 硫的噬菌體感染細菌,發現只有噬菌體的DNA被「注射」到細菌體內去並在其中繁殖,而蛋白質則留在細胞之外。但在當時,由於科學界對DNA的結構尚少研究,所以還無從知道何以DNA能成為遺傳的物質基礎。 分子生物學發展的第二階段是以DNA雙螺旋的發現為標記的,這個劃時代的發現正是結構學派和信息學派匯合所結出的 碩果 ,從此以後,關於生物大分子結構和信息的研究才緊密地結合起來,Watson 和Crick的DNA雙螺旋學說 破天荒 地用分子結構的特徵解釋生命現象的最基本問題之一--基因復制的機理,從而使生物學真正進入分子生物學的新時代。在這以後的年代裡,DNA的研究始終占據著分子生物學的中心地位。在短短的20年裡,mRNA的發現和遺傳密碼的破譯,以及DNA聚合酶、RNA聚合酶、 限制性核酸內切酶 、連接酶, 質粒 等一系列重大發現,終於導致70年代初重組DNA技術的問世。這標志著分子生物學發展到了更高階段,即第三階段。這項技術使分子生物學家能夠在體外按照主觀願望切割和拼接DNA分子,藉助細菌製造大量所需的DNA片段,極大地促進了DNA本身結構和功能的研究。更有甚者,這項 技術標 志著分子生物學家從認識和利用生物的時代進入了改造和創建物種的新時期。
❽ 概述分子生物學說的建立過程及其基本觀點 RT
1938年,在美國洛氏基金會工作的數學家W.韋弗在一份支持生物學研究的文件中首次使用了「分子生物學」這一名詞.英國生物大分子晶體分析學家W.T.阿斯特伯里於1950年,以「分子生物學」為題在美國作公開講演.以後隨著工作的開展,分子生物學得到普遍承認.分子生物學是生物化學和生物物理學研究發展的必然結果.生物大分子結構和功能的研究正是50年代以來生物化學和生物物理學面臨的中心問題.但在研究功能時必然與遺傳學、免疫學等學科相結合,從而發展為分子遺傳學、分子免疫學等.在實驗材料上選中了微生物,從而應用了微生物學的原理和方法.從1953年以後,分子生物學取得了一系列巨大的突破,開創了一個新的廣闊的研究領域.
分子生物學從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學.自20世紀50年代以來,分子生物學是生物學的前沿與生長點,其主要研究領域包括蛋白質體系、蛋白質-核酸體系 (中心是分子遺傳學)和蛋白質-脂質體系(即生物膜).
❾ 分子生物學是誰什麼時候提出的有什麼意義作用是什麼
分子生物學(molecular biology)分子生物學從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。自20世紀50年代以來,分子生物學是生物學的前沿與生長點,其主要研究領域包括蛋白質體系、蛋白質-核酸體系 (中心是分子遺傳學)和蛋白質-脂質體系(即生物膜)。
這個不是誰提出的,而是自動默認的,也就是從分子的角度去觀察和理解。
2.理論指導意義,實踐應用意義
3.親子鑒定,轉基因食品
與人類自身發展:分子生物學作為現代科學的一門綜合科學,其意義不止體現在純粹的科學價值上;更為重要的是它的發展關繫到人類自身的方方面面。分子生物學又可以細致的劃分為大分子生物與電子生物學兩種。
❿ 分子生物學的簡介
分子生物學(molecular biology)從分子水平研究生物大分子的結構與功能從而闡明生命現象本質的科學。自20世紀50年代以來,分子生物學是生物學的前沿與生長點,其主要研究領域包括蛋白質體系、蛋白質-核酸體系 (中心是分子遺傳學)和蛋白質-脂質體系(即生物膜)。1953年沃森、克里克提出DNA分子的雙螺旋結構模型是分子生物學誕生的標志。
生物大分子,特別是蛋白質和核酸結構功能的研究,是分子生物學的基礎。現代化學和物理學理論、技術和方法的應 用推動了生物大分子結構功能的研究,從而出現了近30年來分子生物學的蓬勃發展。
分子生物學和生物化學及生物物理學關系十分密切,它們之間的主要區別在於:
①生物化學和生物物理學是用化學的和物理學的方法研究在分子水平,細胞水平,整體水平乃至群體水平等不同層次上的生物學問題。而分子生物學則著重在分子(包括多分子體系)水平上研究生命活動的普遍規律;
②在分子水平上,分子生物學著重研究的是大分子,主要是蛋白質,核酸,脂質體系以及部分多糖及其復合體系。而一些小分子物質在生物體內的轉化則屬生物化學的范圍;
③分子生物學研究的主要目的是在分子水平上闡明整個生物界所共同具有的基本特徵,即生命現象的本質;而研究某一特定生物體或某一種生物體內的某一特定器官的物理、化學現象或變化,則屬於生物物理學或生物化學的范疇。