武汉大学分子遗传学笔记(不断更新中)

4.从生化遗传学到分子遗传学

基因与酶（蛋白质）的对应性，使人们想到了基因在遗传信息上与其产物相关。

三个重要发现更促成了生化遗传学向分子遗传学的转变：

40年代解决了遗传的物质基础问题

1928年F Griffith，肺炎球菌

1944 O T Avery 肺炎球菌遗传物质转化

50年代确定了分子水平上的遗传机理问题

1953 J Watson F Crkck DNA分子的双螺旋模型 碱基配对原则

60年代解决了遗传密码问题

1955 F Sanger 胰岛素氨基酸序列确定

1958 F Crick 提出中心法则

1967 年"遗传密码字典"问世







1.3 分子遗传学的展望



1.基因的概念

一门科学都是以概念为基础的。

化学以原子-分子概念为基础，而遗传学则是以基因概念为基础。

基因概念的演变标志着遗传学的发展。

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什么是基因？

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摩尔根在《基因论》中提出遗传粒子理论，整个基因论是以粒子性的基因彼此独立互不重叠。好象线上的连珠。

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分子遗传学的发展证明基因不仅可以重叠，而且可被分隔。

为此，GILBERT 1978年提出"基因是转录单位"代替了"基因是功能单位"的概念。仍然有些不妥，因为有的基因（如启动子基因或操纵子基因）并不转录或不完全转录，而作为一个单位转录下来的MRNA也往往不是一个基因。

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以前认为基因是染色体上成直线排列的独立单位，现在发现一些相关的基因在染色体上的排列不是杂乱无章的，而是构成一个小的"家族"或基因群。

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基因及基因型的稳定性一直是传统遗传学的重要概念，而1952年MCCLINTOCK在玉米中发现了转座子即跳跃基因。30年后的1983年她为此获得诺贝尔奖金。

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基因的概念还将会不断改进。

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2.真核细胞的基因调控

原核生物的操纵子模型比较彻底地了解原核生物的基因调控。但操纵子模型对真核生物不适用。因为：这一简单的基因调控模型无法解释高等生物体中复杂性状的分化与发育过程。这种模型的调控灵敏度MRNA 很快地被制造又很快地被消耗能够对外界的生存条件作出快速反应，而真核生物中MRNA的半衰期很长。

真核生物许多协同作用的基因是分散在若干不同的染色体上，而原核生物只有一条染色体。因此真核生物的调控过程是分子遗传学的一项战略性任务。

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3.遗传与发育

遗传和发育的研究"分久必合"。

阐明基因对发育中的个体如何发生作用？这将会进一步扩大遗传学的观念。

发育过程中基因通过怎样的调控系统参与分化的？这些基因活动形式的发生与遗传的分子机制是什么？随着分子遗传学的发展，或许会出现基因发育学。

将来通过遗传物质的分子活动能控制生物的发育分化吗？能否控制生男生女，体质和容貌吗？能否消灭遗传病，癌症？

1997年"克隆羊"（Dolly）的诞生，由分化的体细胞发育出来的后代。

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4.自我组合过程

生物的遗传与发育过程就是一个自我组合过程。将T4的各个部件混于溶液中，它们将会自动地装配成完整的T4。`

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5.遗传工程

遗传工程是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学，微生物遗传学的手段来改造或重组生物遗传特性的一门新技术。主要指基因重组技术。

遗传工程在实际应用上有着巨大潜力。DNA扩增技术大量地生产细胞中产量极微而又具有极大应用价值的基因产物如胰岛素，生长激素，干扰素等。

基因的重组与转化主要以大肠杆菌，酵母以及培养细胞为受体，而遗传工程的一个引人注目的发展是试图在整体动物或植物之间进行基因转移，真正改造生物的遗传性状或治疗人类的遗传疾病。超级小鼠的问世。

真核生物的基因组极其庞大。在整体情况下研究某一基因，常因条件错综复杂而难以分析。重组DNA技术使我们可以把需要的基因分离出来，对其进行重组和改造，或把他放回严格控制的细胞中去研究基因的结构和功能，或获取理想的蛋白质产品。

近年来的蛋白质工程，应用基因重组技术去改造蛋白质分子结构，修改蛋白质的DNA编码，创造出新的蛋白质。`

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6.基因组计划

人类基因组计划（human genome project HGP） 在全世界以深为人知，这应该是当今生命科学中最重大而热门的课题。人类基因组计划的最主要的目的是解读人类基因组的正常结构，功能，及基因的异常与人类疾病。 并由此会带来巨大的经济效益。

这项计划是从1987年主要在美国以全基因组DNA测序为目标开始进行的（1990年正式启动）。已耗资300亿美元并将接近完成

1.3 分子遗传学的展望



1.基因的概念

一门科学都是以概念为基础的。

化学以原子-分子概念为基础，而遗传学则是以基因概念为基础。

基因概念的演变标志着遗传学的发展。

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什么是基因？

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摩尔根在《基因论》中提出遗传粒子理论，整个基因论是以粒子性的基因彼此独立互不重叠。好象线上的连珠。

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分子遗传学的发展证明基因不仅可以重叠，而且可被分隔。

为此，GILBERT 1978年提出"基因是转录单位"代替了"基因是功能单位"的概念。仍然有些不妥，因为有的基因（如启动子基因或操纵子基因）并不转录或不完全转录，而作为一个单位转录下来的MRNA也往往不是一个基因。

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以前认为基因是染色体上成直线排列的独立单位，现在发现一些相关的基因在染色体上的排列不是杂乱无章的，而是构成一个小的"家族"或基因群。

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基因及基因型的稳定性一直是传统遗传学的重要概念，而1952年MCCLINTOCK在玉米中发现了转座子即跳跃基因。30年后的1983年她为此获得诺贝尔奖金。

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基因的概念还将会不断改进。

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2.真核细胞的基因调控

原核生物的操纵子模型比较彻底地了解原核生物的基因调控。但操纵子模型对真核生物不适用。因为：这一简单的基因调控模型无法解释高等生物体中复杂性状的分化与发育过程。这种模型的调控灵敏度MRNA 很快地被制造又很快地被消耗能够对外界的生存条件作出快速反应，而真核生物中MRNA的半衰期很长。

真核生物许多协同作用的基因是分散在若干不同的染色体上，而原核生物只有一条染色体。因此真核生物的调控过程是分子遗传学的一项战略性任务。

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3.遗传与发育

遗传和发育的研究"分久必合"。

阐明基因对发育中的个体如何发生作用？这将会进一步扩大遗传学的观念。

发育过程中基因通过怎样的调控系统参与分化的？这些基因活动形式的发生与遗传的分子机制是什么？随着分子遗传学的发展，或许会出现基因发育学。

将来通过遗传物质的分子活动能控制生物的发育分化吗？能否控制生男生女，体质和容貌吗？能否消灭遗传病，癌症？

1997年"克隆羊"（Dolly）的诞生，由分化的体细胞发育出来的后代。

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4.自我组合过程

生物的遗传与发育过程就是一个自我组合过程。将T4的各个部件混于溶液中，它们将会自动地装配成完整的T4。`

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5.遗传工程

遗传工程是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学，微生物遗传学的手段来改造或重组生物遗传特性的一门新技术。主要指基因重组技术。

遗传工程在实际应用上有着巨大潜力。DNA扩增技术大量地生产细胞中产量极微而又具有极大应用价值的基因产物如胰岛素，生长激素，干扰素等。

基因的重组与转化主要以大肠杆菌，酵母以及培养细胞为受体，而遗传工程的一个引人注目的发展是试图在整体动物或植物之间进行基因转移，真正改造生物的遗传性状或治疗人类的遗传疾病。超级小鼠的问世。

真核生物的基因组极其庞大。在整体情况下研究某一基因，常因条件错综复杂而难以分析。重组DNA技术使我们可以把需要的基因分离出来，对其进行重组和改造，或把他放回严格控制的细胞中去研究基因的结构和功能，或获取理想的蛋白质产品。

近年来的蛋白质工程，应用基因重组技术去改造蛋白质分子结构，修改蛋白质的DNA编码，创造出新的蛋白质。`

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6.基因组计划

人类基因组计划（human genome project HGP） 在全世界以深为人知，这应该是当今生命科学中最重大而热门的课题。人类基因组计划的最主要的目的是解读人类基因组的正常结构，功能，及基因的异常与人类疾病。 并由此会带来巨大的经济效益。

这项计划是从1987年主要在美国以全基因组DNA测序为目标开始进行的（1990年正式启动）。已耗资300亿美元并将接近完成