分子生物学是如何产生和发展的？什么是中心法则？简述其产生.doc

。分子生物学是如何产生和发展的？什么是中心法则？简述其产生的背景和重要意义。 要求：20003000字 时间：2周一、生物学的产生和发展1930年代，由于许多生物化学家发现细胞内的许多分子参与了各种复杂的化学反应，分子生物学由此逐步建立。但直到1938年“分子生物学”一词才由瓦伦韦弗提出（也有人认为“分子生物学”一词最早于1945年威廉阿斯特伯里首先在Harvey Lecture上应用的）。瓦伦是当时洛克斐勒基金会自然科学方面的主持人，他相信由于在X射线晶体学等方面的发展，生物学正在进入一个大的转变期，他也因此将基金会的资金用于资助生物领域的研究。分子生物学的研究者们不仅应用分子生物学特有的技术，而且越来越多地从遗传学、生物化学和生物物理学的技术和思路中获得启迪，综合利用。因此，这些学科间越来越多地相互融合，不再有明确的分界线。左图抽象地展示了对相关领域之间的相互关系一种可能的阐释：“生物化学”主要研究化学物质在生物体关键的生命进程中的作用。“遗传学”主要研究生物体间遗传差异的影响。这些影响常常可以通过研究正常遗传组分（如基因）的缺失来推断，如研究缺少了一个或多个正常功能性遗传组分的突变体与正常表现型之间的关系。遗传相互作用经常会使像基因敲除这类研究的结果难以解释。“分子生物学”则主要研究遗传物质的复制、转录和翻译进程中的分子基础。分子生物学的中心法则 认为“DNA 制造 RNA，RNA 制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助 DNA 自我复制”；虽然这一描述对分子生物学所涵盖的内容过于简单化，但仍不失为了解这一领域的很好的起点。结构分析和遗传物质的研究在分子生物学的发展中作出了重要的贡献。结构分析的中心内容是通过阐明生物分子的三维结构来解释细胞的生理功能。1912年英国 W.H.布喇格和W.L.布喇格建立了X射线晶体学，成功地测定了一些相当复杂的分子以及蛋白质的结构。以后布喇格的学生W.T.阿斯特伯里和J.D.贝尔纳又分别对毛发、肌肉等纤维蛋白以及胃蛋白酶、烟草花叶病毒等 进行了初步的结构分析。他们的工作为后来生物大分子结晶学的形成和发展奠定了基础。50年代是分子生物学作为一门独立的分支学科脱颖而出并迅速发展的年 代。首先是在蛋白结构分析方面，1951年L.C.波林等提出了 -螺旋结构，描述了蛋白质分子中肽链的一种构象。1953年F.Sanger利用纸电泳及色谱技术完成了胰岛素的氨基酸序列的测定，开创了蛋白质序列分析的先河。接着 J.C.肯德鲁和M.F.佩鲁茨在X射线分析中应用重原子同晶置换技术和计算机技术分别于1957和1959年阐明了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的立体结构。1965年中国科学家合成了有生物活性的胰岛素，首先实现了蛋白质的人工合成。另一方面，M.德尔布吕克小组从1938年起选择噬菌体为对象开始探索基因之谜。噬菌体感染寄主后半小时内就复制出几百个同样的子代噬 菌体颗粒，因此是研究生物体自我复制的理想材料。1941年G.W.比德尔和E.L.塔特姆提出了“一个基因，一个酶”学说，即基因的功能在于决定酶的结构，且一个基因仅决定一个酶的结构。但在当时基因的本质并不清楚。1944年O.T.埃弗里等研究细菌中的转化现象，证明了DNA是遗传物质。1953年美国科学家J.D.沃森和英国科学家F.H.C.克里克提出了DNA的反向平行双螺旋结构，开创了分子生物学的新纪元。1958年Crick在此基础上提出的中心法则，描述了遗传信息从基因到蛋白质结构的流动。遗传密码的阐明则揭示了生物体内遗传信息的贮存方式。1961年法国科学家F.雅各布和J.莫诺提出了操纵子的概念，解释了原核基因表达的调控。到20世纪60年代中期，关于DNA自我复制和转录生成RNA的一般性质已基本清楚，基因的奥秘也随之而开始解开了。 在分子生物学中大量工作是定量的，而且最近的许多研究工作是在结合生物信息学和计算生物学的基础之上完成的。从本世纪开始，研究基因结构和功能的分子遗传学已经成为分子生物学中发展最快的领域之一。越来越多的学科已经将目光集中到分子水平的研究中，一方面直接研究相关分子间相互作用，如细胞生物学和发育生物学；另一方面利用分子生物学技术来研究并推测群体和物种的历史贡献，如进化生物学领域中的群体遗传学和系统发生学。此外，生物物理学一直都有从头研究生物分子的传统。二、中心法则产生的背景和意义中心法则的定义：遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则。包含在脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)分子中的具有功能意义的核苷酸顺序称为遗传信息。遗传信息的转移包括核酸分子间的转移、核酸和蛋白质分子间的转移。中心法则的背景：生物遗传中心法则最早是由Crick于1958年提出的，用以表示生命遗传信息的流动方向或传递规律。由于当时对转录、翻译、遗传密码、肽链折叠等都还了解不多，在那个时候中心法则带有一定的假设性质。随着生物遗传规律的进一步探索，中心法则也逐步得到完善和证实。 发展史：1650年，科学家发现RNA可复制；1970年，科学家发现逆转录酶；1982年，科学家发现疯牛病是由一种结构异常的蛋白质引起的疾病。 内容：从DNA流向DNA（DNA自我复制）；从DNA流向RNA，进而流向蛋白质（转录和翻译）；从RNA流向RNA（RNA自我复制);从RNA流向DNA（逆转录） 注：其中前两条是中心法则的主要体现，后两条是中心法则的完善和补充。中心法则的意义：由此可见，遗传信息并不一定是从DNA单向地流向RNA，RNA携带的遗传信息同样也可以流向DNA。但是DNA和RNA中包含的遗传信息只是单向地流向蛋白质，迄今为止还没有发现蛋白质的信息逆向地流向核酸。这种遗传信息的流向，就是克里克概括的中心法则的遗传学意义。 任何一种假设都要经受科学事实的检验。反转录酶的发现，使中心法则对关于遗传信息从DNA单向 流入RNA做了修改，遗传信息是可以在DNA与RNA之间相互流动的。那么，对于DNA和RNA与蛋白质分子之间的信息流向是否只有核酸向蛋白质