分子生物学,绪论,1

绪论 一、医学分子生物学的概念 分子生物学（molecular biology）是在分子水平研究生命现象的科学，以研究生命现象的本质为目的，通过对生物大分子核酸、蛋白质等结构、功能及相互作用等的研究来阐明生命的分子基础，探讨生命的奥秘。

医学分子生物学是利用分子生物学的理论与技术，从分子水平研究疾病的发生发展机制，疾病的预测与风险评价，疾病的临床诊断与治疗，疾病的预防与控制的科学。目前，分子生物学是生命科学中发展最快的领域，并且与诸多学科有着广泛的交叉与渗透，它是生命科学的前沿学科。

二、医学分子生物学研究内容 医学分子生物学研究的主要内容有：① 生物大分子的结构与功能及分子间的相互作用。主要研究核酸、蛋白质、酶的结构与功能及蛋白质与蛋白质、核酸与核酸、核酸与蛋白质、 核酸与其它生物大分子之间的相互作用。② 基因与基因组。③ 遗传信息的传递、表达与调控。④ 细胞的增殖与分化：包括癌基因与抑癌基因、肽类生长因子、细胞周期及其调控的分子机理等。⑤ 细胞通讯与细胞内信号传导。⑥ 分子生物学技术：主要包括分子杂交技术、聚合酶链反应技术、基因工程与蛋白质工程等。⑦ 基因与疾病。⑧基因诊断与基因治疗。

三、分子生物学的发展史 分子生物学的重大发现构成了分子生物学的发展历程。尤其是20世纪50年代，Watson 和Crick提出的DNA双螺旋结构，标志着现代分子生物学的兴起，为揭开人类生命现象的本质，探究疾病现象，实现个性化医学奠定了基础。

1944年，Oswald T. Avery等进行了肺炎双球菌转化实验，证明了遗传物质是DNA。

1953年，Watson和Crick发现了DNA的二级结构—双螺旋结构。

1954年，Crick提出了遗传信息传递的“中心法则”。

1958年，Meselson和Stahl用实验证实了DNA半保留复制模型。

1967年，在大肠杆菌中发现了DNA连接酶。

1969年， Pardue和John等用放射性标记DNA或28S RNA发明了原位杂交技术（ISH）。1970年，R.Yuan和H.O.Smith分离到第一种限制性核酸内切酶。

1973年，Boyer和Cohen建立了DNA重组技术。

1975年，Sanger和Coulson创立了测序的加减法，1977年，引入双脱氧脱氧核苷酸，创立了“双脱氧末端终止法”测序技术。

1976年，Yuet wai kan首先应用液相DNA分子杂交技术，成功地进行了α地中海贫血的产前诊断。

1980年，建立了第一个基因工程生产胰岛素工厂。

1985年，Mullis等建立聚合酶链式反应（PCR）技术。

1988年，J. Watson首次提出人类基因组计划工作。

1989年，Delong首次使用荧光标记寡核苷酸探针建立了荧光原位杂交技术。

1990年，人类基因组计划启动，借助先进的DNA测序技术和相关基因分析，探明人类基因组全部核苷酸的循序。

1991年，Fodor提出了DNA芯片的概念。

1995年9月，英国“自然”杂志发表了人类全基因组物理图。

1997年，英国爱丁堡罗斯林研究所培养出第一只克隆羊“多莉”。

1998年，Fire等发现干扰RNA（SiRNA和MiRNA）现象。

1999年，中国正式加入人类基因组计划，负责测定人类基因组计划的1%。

2000年6月26日，第一个人类基因组工作草图公布。

2003年，人类基因组序列图绘制成功。

四、医学分子生物学的应用 1.分子生物学在疾病研究中的应用 分子生物学的原理和技术可用于人体的发育、分化与衰老，细胞增殖调控，神经、内分泌和免疫调控等方面的研究。基因结构与功能的改变、基因表达调控异常、病原体的基因结构与功能都与疾病的发生和发展有关。对疾病相关基因的研究，不仅可以从分子水平阐明疾病发生、发展的机制，而且能为基因诊断和基因治疗奠定基础。

2.医学分子生物学在疾病诊断中的应用 分子生物学技术，如PCR技术、杂交技术、基因芯片技术等已经在临床疾病检测中广泛应用。在肿瘤基因的检测、遗传性疾病的检测、感染性疾病的检测等多个方面，基因诊断正发挥并将继续发挥其独特的优势。应用分子生物学技术，检查人体某些基因结构或表达调控的变化，或者检测病原体基因组在人体内的存在，从而达到诊断疾病的目的，为疾病治疗奠定基础。如遗传缺陷的产前筛查、新生儿遗传疾病的诊断等。

3.分子生物学在疾病治疗中的应用 通过特定的分子生物学技术关闭或降低异常表达的基因，或者将正常的外源基因导入体内特定的靶细胞以弥补缺陷基因，或将某种特定基因导入体细胞表达以产生特定的蛋白质因子实现对疾病的治疗作用。总体上分为两个大的方面：纠正异常基因（异常表达或缺陷）；
利用特定基因在体内表达特定的蛋白质因子以实现对疾病的治疗作用。如1991年美国向一患先天性免疫缺陷病（遗传性腺苷脱氨酶ADA基因缺陷）的女孩体内导入重组的ADA基因，获得成功。我国也在1994年用导入人凝血因子Ⅸ基因的方法成功治疗了乙型血友病的患者。另外，基因的检测在临床治疗中起到指导临床用药的作用，如HER2基因的检测指导临床药物赫赛汀的使用；
线粒体12S rRNA A1555G和C1494T突变可以指导氨基糖苷类药物的使用，携带这两个突变位点的患者禁用此类药物等。

4.分子生物学在生物制药上的应用 到目前为止，应用分子生物学技术已经生产出多种药物，并广泛应用于临床治疗。如基因工程生产的多肽类药物：人胰岛素、人生长激素、干扰素、红细胞生成素、孕激素、白介素1-16、集落刺激因子、免疫球蛋白、B细胞生长因子等；
利用基因工程技术制取酶制剂：如尿激酶、链激酶；
利用微生物特定性状产生有用物质，如抗生素等；
利用重组DNA技术和转基因动、植物技术可以改造病原体或有关蛋白成分，研制各种基因工程疫苗，取代传统疫苗。

总之，分子生物学是临床医学发展的方向。分子生物学的深入研究，将进一步推动现代临床医学的发展。