分子生物学绪论

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绪论·

由GPT-5.6-Sol-Ultra生成

引言·

  • 现代分子生物学的终极目标

    在分子水平阐明生命活动的规律，揭示生命的本质。

  • 20世纪40年代以来，分子生物学的重要认识包括

    • DNA的结构与功能
    • RNA在蛋白质合成中的作用
    • 蛋白质的结构与功能
    • 遗传密码
    • 基因表达调控

  • 分子水平的研究不断影响组织学、细胞学、解剖学、胚胎学、遗传学、生理学和进化论等传统领域。

  • 早期生命科学围绕3个基本问题展开

    1. 生命怎样起源？
    2. 为什么“有其父必有其子”？
    3. 动、植物个体怎样由一个受精卵发育而来？

进化论·

  • 1859年，Darwin出版《物种起源》，确立进化论，使生物学由创世说和物种不变观转向实证研究。
  • Darwin通过贝格尔号环球考察，收集动、植物标本和化石，比较其地理分布、解剖和形态特征及变异。
    • 教材称，他由此首先认识到生物世界的“不连续性”。
  • 核心观点
    • 生物和物种不是固定不变的。
    • Darwin预言，由低等到高等的变化过程中必定存在过渡物种。
    • 环境改变和生物间的生存竞争形成自然选择压力。
    • 出生个体多于能够存活的个体，因而生存斗争长期存在。
    • 偶然获得有利变异的个体更易生存，并将经修饰的性状传给后代。
    • 自然选择压力推动新物种产生；不适应环境的旧物种逐渐消亡。
  • 进化论的核心可概括为：物竞天择，适者生存。

细胞学说·

  • 17世纪末，Leeuwenhoek用教材所称的第一架光学显微镜观察到“微动物”，后知其为单细胞生物。

    • 显微镜可放大约200倍。
    • 观察到精子、酵母菌和红细胞等。

  • 1702年雨水实验

    1. 刚开始下雨时，雨水中没有微生物。
    2. 第4天出现大量微生物。
    3. Leeuwenhoek据此推断风把空气尘埃中的微生物带入水中；后续研究进一步否定微生物由泥沙尘埃自然产生。

  • Hooke首先用“细胞”描述软木的基本单元。

  • 显微、组织保存和超薄切片技术的发展推动了对细胞的认识

    • 动、植物组织均由细胞组成。
    • 细胞能够分裂。
    • 每个细胞是或曾是独立的活实体，具有生命的全部特征。
    • 每个细胞包含生命的全部信息。

  • 细胞学说（cell theory）

    细胞是动、植物的基本单元，是19世纪三大发现之一。

  • 德国植物学家Schleiden和动物学家Schwann共同创立细胞学说。

    • Schleiden研究被子植物胚囊。
    • Schwann研究蛙类胚胎组织。

  • 1847年，Schwann指出所有组织的基本单元都是形状相似而高度分化的细胞。

  • 组织、器官和个体的生命现象是细胞活动的总和，因此细胞是生物学的首要研究对象。


经典生物化学与遗传学·

  • 进化论与细胞学说共同推动现代生物学成为实验科学。

  • 现代生物学的两大支柱

    • 遗传学：研究动、植物遗传和变异规律。
    • 生物化学：分离、纯化和鉴定细胞内物质，并阐明这些物质与生命现象的联系。

  • 早期生物化学认识

    • 19世纪中叶，细胞提取液中能被热或酸变性并形成纤维状沉淀的一类物质被命名为蛋白质。
    • Buchner用酵母无细胞提取液使葡萄糖发生氧化并生成乙醇。

      结论：化学物质的转化不需要完整细胞，只需要细胞中的某些成分。

    • 后续研究认为蛋白质是活细胞化学反应的执行者和催化剂。
    • 19世纪中叶至20世纪初，20种基本氨基酸相继被发现；苏氨酸最晚于1935年分离。
    • Fisher论证了相邻氨基酸之间肽键的形成；脂质、糖类和核酸也相继被认识和部分纯化。

  • 当时尚未解决的核心问题：细胞成分如何准确地世代相传。


Mendel与遗传规律·

  • 1857—1864年，Mendel选择7对差异明显的豌豆性状进行杂交和自交实验。

  • 单因子杂交

    1. 圆形种子与皱皮种子杂交，数百粒 $F_1$ 均为圆形。
    2. 种植253粒 $F_1$ 并自交，得到7324粒 $F_2$。
    3. $F_2$ 中圆形5474粒、皱皮1850粒，比例约为 3:1。

  • 双因子杂交

    1. 黄色圆形与绿色皱皮品系杂交，$F_1$ 均为黄色圆形。
    2. $F_1$ 自交得到576粒 $F_2$。
    3. 黄色圆形315粒、黄色皱皮121粒、绿色圆形108粒、绿色皱皮32粒，比例约为 9:3:3:1。

  • 遗传规律

    • 统一规律：两种不同植物杂交，下一代可与一个亲本的性状完全相同。
    • 每一种性状由能够代代相传的遗传因子控制。
    • 体细胞中的遗传因子成对存在，分别来自父本和母本；形成配子时彼此分开。
    • 显性因子可在杂种一代表达；隐性因子需父、母本同时含有时才表现。
    • 分离规律：$F_1$ 再杂交或自交时，后代按一定比例分离成不同形式。
      • 例：红花与白花杂交得粉花 $F_1$，自交后红:粉:白为 1:2:1。

  • 1865年，Mendel发表《植物杂交试验》；其理论直到1900年才由H. de Vries等重新发现、验证和推广。

  • Mendel由实验提出遗传因子和遗传规律，成为经典遗传学的奠基人。


基因概念与连锁遗传·

  • 1909年，Johannsen创造 gene（基因） 一词，用以表示遗传学的基本单位。

  • Morgan的果蝇白眼实验

    1. 正常红眼果蝇为野生型，白眼雄果蝇为突变型。
    2. 白眼雄果蝇与红眼雌果蝇杂交，$F_1$ 雌雄均为红眼。
    3. $F_1$ 互交所得 $F_2$ 中出现红眼和白眼，但白眼果蝇均为雄性。
    4. 果蝇雌性为XX、雄性为XY；Morgan推断隐性白眼基因 $w$ 位于X染色体，Y染色体无其等位基因。
    5. $F_1$ 红眼雌果蝇（$Ww$）与白眼雄果蝇亲本（$wY$）回交，后代中有 $1/4$ 红眼雌果蝇、$1/4$ 白眼雄果蝇，进一步支持 $w$ 位于X染色体。

  • 连锁遗传

    当基因位于同一染色体且距离较近时，连锁遗传规律起主导作用；基因位于不同染色体时，教材所称的孟德尔独立分离规律起主导作用。

  • Morgan首次把代表特定性状的基因与特定染色体联系起来，使科学界认识到染色体的重要性。


DNA是遗传物质的实验证据·

Griffith现象与Avery转化实验·

  • 肺炎链球菌的两种类型

    • S型：表面光滑，具有荚膜多糖，可抵抗动物白细胞攻击，具有致病力。
    • R型：表面粗糙，无荚膜多糖，不具有致病力。

  • 1928年，Griffith等发现S型与R型肺炎链球菌的致病差异与荚膜多糖有关。

  • 本教材将下列转化实验及随后的组分鉴定叙于Avery和同事名下。

  • 转化实验

    1. 活S型细菌注射小鼠 → 小鼠死亡。
    2. 热灭活S型细菌注射小鼠 → 小鼠存活。
    3. 活R型细菌注射小鼠 → 小鼠存活。
    4. 热灭活S型细菌与活R型细菌共同注射小鼠 → 小鼠死亡，并从尸体中分离到活S型细菌。

  • 推测：死亡S型细菌中存在某种转化源（transforming principle），能把无致病力的R型细菌转化为致病的S型细菌。

  • Avery等分离热灭活S型细菌的不同组分，发现只有DNA能使R型细菌发生可遗传转化。

结论：DNA是遗传信息的载体。

DNA是转化源

  • 1944年，Avery报告当乙醇体积达到溶液的 $9/10$ 时，可析出具有强生物学活性的纤维状物质；反复溶解和沉淀可提高纯度，初步实验表明该物质很可能是DNA。

Hershey-Chase噬菌体侵染实验·

  • T2噬菌体的头、尾外部为蛋白质外壳，头内主要含DNA。

  • 同位素标记

    • $^{32}\mathrm{P}$ 标记DNA。
    • $^{35}\mathrm{S}$ 标记蛋白质。

  • 噬菌体侵染细菌的过程

    1. 噬菌体尾端吸附在细菌表面。
    2. DNA经尾轴注入细菌，蛋白质外壳留在细胞外。
    3. 噬菌体DNA利用细菌的生命过程合成自身DNA和蛋白质。
    4. 新合成的DNA与蛋白质外壳组装成子代噬菌体。
    5. 细菌裂解并释放子代噬菌体。

  • 1952年，Hershey和Chase发现

    • 侵染后立即收集时，可得到70%的 $^{32}\mathrm{P}$ 标记DNA和20%的 $^{35}\mathrm{S}$ 标记蛋白质。
    • 复制一代后，新生噬菌体50%的DNA链仍带有 $^{32}\mathrm{P}$ 标记。
    • 噬菌体总蛋白中不足1%带有 $^{35}\mathrm{S}$ 标记。
    • 图注另述：经过1—2个噬菌体DNA复制周期，子代几乎不含 $^{35}\mathrm{S}$ 标记蛋白质，但含30%以上的 $^{32}\mathrm{P}$ 标记。

结论：侵染过程中进入细菌并指导噬菌体全部生命过程的是DNA，而不是蛋白质。

Hershey-Chase噬菌体侵染实验


DNA双螺旋模型·

  • 双螺旋模型提出前，基因仍是抽象概念，遗传学尚不能解释
    • 基因的具体结构。
    • 核内染色体和基因如何控制胞质中的生化过程。
    • 基因如何准确复制并代代相传。
  • 1953年，Watson和Crick提出DNA反向平行双螺旋模型，为揭示遗传信息传递规律奠定结构基础。
  • Watson、Crick和通过X射线衍射证实该模型的Wilkins分享1962年诺贝尔生理学或医学奖。
  • Franklin对DNA晶体结构的解析提供了关键数据。

分子生物学简史·

基本概念·

  • 分子生物学

    研究核酸、蛋白质等所有生物大分子的形态、结构特征、重要性、规律性及相互关系的科学。

  • 分子生物学使人类从分子水平揭示生物世界的奥秘，是人类由被动适应自然转向主动改造和重组自然的基础学科。

  • 不同世代的连续性由生物体自身携带的遗传物质决定。

  • 揭示遗传信息及其传递规律，使分子生物学迅速成为现代生物学中具有活力的基础学科。


蛋白质化学的先导研究·

  • 1936年 Sumner：证实酶是蛋白质。
  • 1953年 Sanger：利用纸电泳和层析首次阐明胰岛素一级结构，开创蛋白质序列分析。
    • 因测定牛胰岛素一级结构于1958年获诺贝尔化学奖。
  • Kendrew、Perutz：用X射线衍射解析肌红蛋白和血红蛋白的三维结构，并研究其输送分子氧的作用，开创生物大分子立体结构研究。

重要发展节点·

  • 1944年 Avery等
    • 证明S型肺炎链球菌DNA能使R型细菌发生遗传转化。
  • 1954年 Crick
    • 提出遗传信息传递规律，即中心法则。
  • 1958年 Meselson、Stahl
    • 完成DNA半保留复制实验。
  • 1959年 Ochoa、Kornberg
    • Ochoa发现细菌多核苷酸磷酸化酶，合成RNA并研究遗传信息经RNA中间体翻译为蛋白质的过程。
    • Kornberg实现DNA在细菌细胞和试管内的复制。
  • 1961年 Yanofsky、Brener
    • 提出遗传密码三联子的设想。
  • 1965年 Jacob、Monod
    • 提出并证实**操纵子（operon）**是调节细菌代谢的分子机制。
    • 提出mRNA与染色体DNA序列互补，能把遗传信息带到细胞质并指导蛋白质合成。
  • 1968年 Nirenberg、Holly、Khorana等
    • Nirenberg参与破译DNA遗传密码。
    • Holly阐明酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，并证实所有tRNA具有结构相似性。
    • Khorana首先合成核酸分子并人工复制酵母基因。
  • 1975年 Temin、Dulbecco、Baltimore
    • 发现RNA肿瘤病毒中的反转录酶，证明RNA可作为模板反转录生成DNA。
  • 1980年 Sanger、Gilbert、Berg
    • Sanger和Gilbert建立DNA序列分析方法。
    • Berg是DNA重组技术先驱，1972年最早获得含哺乳动物激素基因的工程菌株。
  • 1983年 McClintock
    • 20世纪50年代提出并发现可移动遗传因子（jumping gene/mobile element）。
  • 1984年 Kohler、Milstein、Jerne
    • 发展单克隆抗体技术，完善极微量蛋白质检测。
  • 1989年 Altman、Cech
    • 发现某些RNA具有酶功能，即核酶。
  • 1989年 Bishop、Varmus
    • 发现正常细胞也含有原癌基因。
  • 1993年 Roberts、Sharp
    • 在断裂基因研究方面作出贡献。
  • 1993年 Mullis、Smith
    • Mullis发明PCR仪；Smith首先设计基因定点突变。
  • 1994年 Gilman、Rodbell
    • 发现G蛋白在细胞内信息传导中的作用。
  • 1995年 Lewis、Nusslein-Volhard、Wieschaus
    • 20世纪40—70年代先后独立鉴定控制果蝇体节发育的基因。
  • 1996年 Doherty、Zinkernagel
    • 阐明T淋巴细胞免疫识别机制。
    • 白细胞需同时识别入侵病原物及相伴的主要组织不相容抗原，才能清除受侵害细胞。
  • 1997年 Prusiner
    • 发现朊病毒是CJD综合征等疾病的病原，并能在宿主细胞中繁殖传播。
  • 2006年 Kornberg
    • 揭示真核细胞转录机制。
  • 2006年 Fire、Mello
    • 揭示控制遗传信息流动的RNA干扰机制。
  • 2009年 Blackburn、Greider、Szostak
    • 揭示端粒和端粒酶保护染色体免遭降解的作用。
  • 2010年 Robert G. Edwards
    • 在试管婴儿和体外授精研究中作出贡献。

中心法则·

DNA → RNA → 蛋白质

  • 中心法则描述遗传信息的传递规律。
  • 教材图1-7依次展示Crick于1954年提出的草图、20世纪70—80年代流行的示意图及21世纪后的修正版。
  • 反转录酶的发现表明，在RNA肿瘤病毒中可发生 RNA → DNA 的信息传递。

遗传信息传递的中心法则（教材图1-7之一）

遗传信息传递的中心法则（教材图1-7之二）


我国的代表性贡献·

  • 20世纪20年代初，吴宪与汪猷、张昌颖等开展蛋白质变性理论、血液生化检测和免疫化学研究。
  • 20世纪60—80年代，我国科学家相继完成
    • 人工全合成具有生物学活性的结晶牛胰岛素。
    • 解析三方二锌猪胰岛素的晶体结构。
    • 以有机合成和酶促方法人工全合成酵母丙氨酸tRNA。
    • 在酶学、蛋白质结构及生物膜结构与功能方面取得进展。

分子生物学的主要研究内容·

三条基本原理·

  • 生物有机大分子以碳为核心，通过共价键与H、O、N、P等组成。
  • 不同生物的大分子由相同种类的单体构成，如蛋白质的20种氨基酸以及DNA、RNA中的8种碱基。
  1. 构成各类有机大分子的单体在不同生物中相同。
  2. 生物体内有机大分子的构成都遵循共同规则。
  3. 特定生物体所具有的核酸和蛋白质分子决定其属性。

生物大分子的尺度·

  • B-DNA
    • 相邻碱基对中心距离：$0.34\ \mathrm{nm}$。
    • 双螺旋直径：$1.9\ \mathrm{nm}$。
  • 球状蛋白质
    • 相对分子质量 $5.0\times10^4$ 时，直径约 $5.0\ \mathrm{nm}$。
    • 该直径仅相当于15—20个碱基对的长度。
  • 核小体
    • 外表面缠绕146个碱基对。
    • 相对分子质量约 $3.0\times10^5$，直径约 $11\ \mathrm{nm}$。
  • 核糖体
    • 相对分子质量达数百万，直径超过 $20\ \mathrm{nm}$。
  • 细菌细胞
    • 体积约为 $1\sim2\ \mu\mathrm{m}^3$，多核糖体在其中已是较大的结构。

生物世界的长度和体积比较


重组DNA技术·

  • 重组DNA技术

    按照设计将不同DNA片段定向连接，使其在特定受体细胞内与载体同时复制并表达，从而产生新的遗传性状。

  • 20世纪70年代初兴起。

  • 重组DNA技术不完全等同于基因工程

    • 重组DNA技术以不同DNA片段的定向连接、复制和表达为核心。
    • 基因工程还包括其他能够改造生物细胞基因组结构的体系。

  • 技术基础：核酸化学、蛋白质化学、酶工程、微生物学、遗传学和细胞学。

  • 建立的关键：限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现和应用。

  • 主要应用

    1. 生产生物活性物质
      • 大量生产正常细胞中产量很低的激素、抗生素、酶和抗体等，提高产量并降低成本。
      • 利用根癌农杆菌和基因轰击转化改良作物的抗病、抗逆、抗虫性、产量和品质，或使传统作物产生特种资源。
    2. 定向改造基因组
      • 例：构建能分解石油成分的“超级细菌”。
      • 例：改造沙门氏菌，使雌鼠产生排斥精细胞的抗体，用于避孕研究。
      • 例：将蜘蛛丝基因转入细菌，生产强度超过钢的特殊纤维。
    3. 基础研究
      • 研究DNA到RNA再到蛋白质的遗传信息传递，即基因表达与调控。
      • 启动子（包括调控元件，又称顺式作用元件）的研究，以及转录因子的克隆与分析，均依赖重组DNA技术。

基因表达调控·

  • 蛋白质参与并控制细胞代谢，其结构和合成时序由核酸，主要是DNA的核苷酸序列编码。

  • 基因表达

    遗传信息经转录和翻译转化为蛋白质的过程。

  • 两种调节维度

    • 时序调节：遗传信息的表达随个体生长发育阶段而变化。
    • 环境调控：表达随内、外环境变化而不断修正。

  • 原核与真核生物比较

    • 原核生物：转录与翻译在同一时间和空间发生，调控主要位于转录水平。
    • 真核生物：转录与翻译在时间和空间上分隔，二者之后还有复杂的信息加工，可在多个水平调控。

  • 3个主要方面

    1. 信号转导
    2. 转录因子
    3. RNA加工与选择性剪切

信号转导·

  • 信号转导

    外部信号通过细胞膜受体传入细胞，并引起离子通透性、细胞形状或其他细胞功能应答的过程。

  • 配体与受体结合后可引起

    • 受体构象改变并形成专一性离子通道。
    • 受体的蛋白激酶或磷酸酯酶活性被激活。
    • cGMP、cAMP、三磷酸肌醇等第二信使形成。

  • 信号最终活化特定蛋白质并使其构象变化，作用于靶位点，从而打开或关闭某些基因。

转录因子·

  • 转录因子

    与基因 $5’$ 端上游特定序列专一结合，使目的基因以特定强度、在特定时间和空间表达的蛋白质。

  • 例

    • 玉米花青素合成涉及20多个基因，其中 $Cl$、$r$、$pl$ 或 $b$ 基因突变可使该代谢途径中的结构酶基因全部关闭。
    • 果蝇 $Antp$、$Flz$、$Ubx$ 等基因突变会影响体节发育，其编码蛋白是发育相关结构基因表达的“总开关”。

RNA加工与选择性剪切·

  1. 真核基因先转录为pre-mRNA。
  2. pre-mRNA的 $5’$ 端加帽，$3’$ 端加poly(A)。
  3. 内含子被切除，外显子连接形成成熟mRNA。

  • 选择性剪切

    在不同细胞或不同发育阶段选择性切除部分内含子，使同一基因生成不同mRNA和不同功能的蛋白质。

  • 例：降钙素基因、肌原蛋白基因和果蝇 $dsx$ 基因。

  • 选择性剪切不造成遗传信息的永久改变，是较灵活的真核基因表达调控方式。


结构分子生物学·

  • 生物大分子发挥功能的两个前提

    1. 具有特定的三维空间结构。
    2. 发挥功能时发生结构或构象变化。

  • 结构分子生物学

    研究生物大分子的特定空间结构、结构运动变化及其与生物学功能关系的科学。

  • 3个主要研究方向

    1. 结构测定
    2. 结构运动变化规律
    3. 结构与功能关系

  • 主要方法

    • X射线衍射晶体学/蛋白质晶体学
    • 二维或多维核磁共振：研究液相结构
    • 冷冻电子显微镜：研究生物大分子空间结构

基因组、功能基因组与生物信息学·

  • 基因组全序列为研究基因与生长发育、疾病预防和治疗的关系提供基础。

  • 教材统计已有5843个物种的基因组全序列被测定。

  • 获得基因组序列只是认识基因的第一步

    • 序列本身不能直接阐明基因功能。
    • 也不能直接预测编码蛋白质的功能和活性。

  • 蛋白质组计划又称后基因组计划或功能基因组计划，目标是快速、高效、大规模鉴定基因产物及其功能。

  • 海量序列数据促使生物信息学产生

    • 例：人细胞约有29亿多个碱基对，若每秒读取10个碱基并连续工作，约需10年才能读完一次。

  • 生物信息学

    借助计算机快速运算，对生物学数据进行统计分类，并预测结构和功能的研究领域。

  • 生物信息学是开发和利用基因组学庞大数据的必要手段。

展望·

  • 20世纪中期以来，生物学研究同时向宏观与微观、最基本与最复杂等方向展开，研究层次覆盖分子、细胞、个体和群体。
  • 生物学与数学、物理学、化学、信息、材料和工程科学相互渗透、彼此促进。

生命的多样性与一致性·

  • 生命过程的表现形式多样，但生命活动的本质高度一致。

  • 一致性的表现

    • 核酸与蛋白质一级结构之间存在共同的对应关系。
    • 除极少数生物外，DNA是共同的遗传信息载体。
    • 不同生物使用相同单体和共同的大分子构成规则。

  • 生命本质的一致性使基因能够在不同生物间转移、表达并发挥相同功能。

  • 动、植物能量获取方式表面不同

    • 动物通过食物氧化和氧化磷酸化合成ATP。
    • 植物通过光合作用把光能转变为ATP。

  • 共同本质：电子在一系列受体蛋白质间传递，形成跨膜质子梯度并驱动ATP合成。


分子生物学的学科影响·

  • 当代生物学研究的三大主题

    1. 分子生物学
    2. 细胞生物学
    3. 神经生物学

  • 分子生物学推动了细胞生物学和神经生物学发展，尤其改变了对信号转导和离子通道结构、功能及运转方式的认识。

  • 遗传学

    • 经典遗传规律得到分子水平解释。
    • 遗传学原理不断被分子实验证实或摒弃。
    • 许多遗传病已经得到控制或矫正；分子遗传学成为认识和改造自然的重要工具。

  • 分类与进化

    • 由形态和生理特征比较发展为核酸、蛋白质序列比较。
    • 可从灭绝生物化石中提取微量DNA，研究其进化树位置。

  • 发育生物学

    • 个体发育信息储存在DNA序列中，必须按特定时空顺序表达。
    • miRNA、siRNA等非编码RNA在动、植物发育中具有重要作用。

系统生物学·

  • 系统生物学（systems biology）

    以基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等成果为基础，研究生物系统全部组成成分的变化规律及其在特定遗传或环境条件下相互关系的学科。

  • 研究对象包括基因、mRNA、蛋白质等系统组成成分。

  • 生命活动的一致性推动生物学各学科在分子水平上统一，并促进生物学与数学、物理学、化学、信息、材料和工程科学交叉发展。

本章名词·

Avery｜Avery

Avery（美国微生物学家）首次通过肺炎链球菌转化实验证明基因就是DNA分子。他将加热杀死的S型致病菌与活的R型无致病菌混合注射小鼠，发现R型菌被转化为S型菌，并鉴定出转化因子是DNA。该工作奠定了DNA是遗传物质的理论基础。

孟德尔｜GregorMendor

奥地利修道士, 经典遗传学创始人, 他的豌豆杂交试验可能是遗传学历史上最具有传奇色彩并且最引人入胜的研究成果, 是遗传学的奠基石。

摩尔根｜Thomas Morgan

美国著名的遗传学家, 研究果蝇的可遗传突变机制, 首次提出“基因学说”。

Bishop｜Bishop

J. Michael Bishop，美国微生物学家，与Harold Varmus共同发现逆转录病毒癌基因的细胞起源，证明正常细胞中存在原癌基因，其突变或异常表达可导致癌症。该发现获1989年诺贝尔生理学或医学奖。

Blackburn｜Blackburn

伊丽莎白·布莱克本（Elizabeth Blackburn）是一位分子生物学家，因发现端粒和端粒酶及其对染色体保护机制的研究而获得2009年诺贝尔生理学或医学奖，她的工作揭示了染色体末端端粒在细胞衰老和癌症中的关键作用。

Brener｜Brener

Brener（常译作布伦纳，指Sydney Brenner）是分子生物学家，于1961年与Yanofsky共同提出遗传密码为三联体的设想，该设想对分子生物学的发展有重大影响。

Gilman｜Gilman

Gilman指美国药理学家艾尔弗雷德·吉尔曼，因发现G蛋白及其在细胞信号转导中的关键作用获得1994年诺贝尔生理学或医学奖，G蛋白是连接受体与效应器的重要分子开关。

Griffith｜Griffith

英国科学家，1928年发现肺炎链球菌引起小鼠肺炎，并阐明致病力取决于细胞表面荚膜多糖，具有光滑外表的S型菌因荚膜多糖而致病，粗糙外表的R型菌无荚膜而失去致病力，这一发现为后续Avery等人的DNA转化实验奠定了基础。

Iwoff｜Lwoff

André Lwoff是法国微生物学家，因发现原噬菌体现象及溶原性机制，与Jacob和Monod共同获得1965年诺贝尔生理学或医学奖，为分子生物学早期发展作出重要贡献。

Kendrew｜Kendrew

Kendrew是与Perutz共同利用X射线衍射技术解析了肌红蛋白和血红蛋白三维结构的科学家。他们的工作揭示了这些蛋白质在输送分子氧过程中的特殊作用，成为研究生物大分子空间立体构型的先驱。

Khorana｜Khorana

Khorana（哈尔·葛宾·科拉纳）是印度裔美国生物化学家，因在遗传密码的破译及其在蛋白质合成中的作用方面的研究，与Robert W. Holley和Marshall W. Nirenberg共同获得1968年诺贝尔生理学或医学奖。他主要贡献包括化学合成核酸分子，并利用合成的多核糖核苷酸模板解析了氨基酸对应的密码子，为阐明遗传信息如何通过密码子指导蛋白质合成提供了关键证据。

Leeuwenhoek｜Leeuwenhoek

Leeuwenhoek是17世纪末荷兰显微镜专家，制作了世界上第一架能放大200倍的光学显微镜。他首次观察到肉眼不可见的微小生物，称之为“微动物”（后证实为单细胞生物），并描述了精子、酵母菌和红细胞等微观结构。他的工作为微生物学的发展和细胞学说的确立奠定了基础，后被选为英国皇家学会会员。

Lewis｜Lewis

Lewis通常指路易斯酸碱理论中的概念，路易斯酸是电子对受体，路易斯碱是电子对供体。该理论在生物化学中用于描述酶催化反应中的亲核进攻和电子转移过程，如金属辅因子作为路易斯酸参与催化。

Meselson｜Meselson

Meselson, 美国分子生物学家, 与Franklin Stahl于1958年合作完成了著名的^15N同位素标记大肠杆菌DNA实验, 首次确证了Watson和Crick提出的DNA半保留复制模型, 即DNA复制时亲代双链分开各自作为模板, 每个子代DNA分子含一条亲代链和一条新合成链。

Milstein｜Milstein

Milstein（塞萨尔·米尔斯坦）是阿根廷裔英国生物化学家，因发展单克隆抗体技术而与Niels K. Jerne、Georges Köhler共同获得1984年诺贝尔生理学或医学奖，为分子生物学和医学研究提供了重要工具。

Nusslein-Volhard｜Nüsslein-Volhard

Nüsslein-Volhard是德国发育生物学家，通过果蝇突变体筛选鉴定出调控早期胚胎发育的母源效应基因和分节基因，揭示了形态发生素梯度决定体轴形成的分子机制，为发育遗传学奠定基础。

Perutz｜Perutz

Perutz 是蛋白质晶体学家，与 Kendrew 共同利用 X 射线衍射技术首次解析了血红蛋白的三维结构，揭示了其运输氧的机制，是研究生物大分子空间构型的先驱。

Schwann｜Schwann

德国动物学家，与植物学家Schleiden共同提出了细胞学说，主张所有生物体均由细胞构成，是细胞学说的奠基人之一。

Temin 10T1/2｜Temin 10T1/2 cell line

Temin 10T1/2细胞系是一种小鼠胚胎成纤维细胞系，具有接触抑制特性，常用于体外细胞转化实验以评估化学致癌物或癌基因的转化活性。

Wieschaus｜Wieschaus

Eric Wieschaus，美国发育生物学家，因在果蝇胚胎发育的遗传调控研究中做出奠基性贡献，于1995年获得诺贝尔生理学或医学奖。

达尔文｜Darwin

达尔文（Charles Darwin）是英国生物学家，于1859年出版《物种起源》，确立了进化论的概念，打破了上帝造人的传统观念。他提出生物进化的学说及唯物主义的物种起源理论，对生物学和人类思想发展产生了深远影响。

肺炎链球菌｜Streptococcus pneumoniae

肺炎链球菌是一种细菌，其致病力取决于细胞表面荚膜中的多糖。具有荚膜多糖的光滑型（S型）菌株能使小鼠发病，而无荚膜的粗糙型（R型）菌株则无致病力。1928年Griffith发现肺炎链球菌的转化现象，1944年Avery等通过实验证明S型菌的DNA可将R型菌转化为S型，首次证实DNA是遗传物质，对分子生物学和遗传学的发展产生了深远影响。

简单性状｜simple trait

简单性状是指受单个或少数基因控制、遗传模式符合孟德尔定律、不易受环境因素影响的表型性状，其变异在群体中通常呈现不连续分布。

进化论｜theory of evolution

进化论是由英国生物学家达尔文提出的关于生物进化的学说，其核心是唯物主义的物种起源理论，主张物种并非由神创造，而是通过自然过程逐渐演变形成。1859年《物种起源》的出版确立了这一理论，打破了创世说的传统观念，极大地推动了人类思想与生物学的发展。该理论与细胞学说相结合，成为现代生物学的基础之一，是生物科学史上具有重大意义的创举。

诺贝尔｜Nobel

诺贝尔(Alfred Nobel)是瑞典化学家、工程师和发明家，因发明安全炸药而闻名。他通过遗嘱将自己的财产设立为诺贝尔奖，奖励在物理学、化学、生理学或医学、文学与和平领域作出杰出贡献的人士，后增设经济学奖。诺贝尔奖已成为国际科学界崇高的荣誉，在分子生物学发展史上，许多里程碑式发现都曾获此奖项。

统一规律｜unifying principle

统一规律指生命世界在分子水平上表现出的本质一致性，即不同生物虽然形态与生活方式多样，但构成生命的基本物质、遗传信息传递与表达机制高度统一。例如，所有生物使用相同的核苷酸单体（8种碱基）和20种氨基酸，遗传密码在整个生命界通用，DNA是绝大多数生物的遗传物质。这种统一性使得基因在不同物种间转移表达成为可能，是分子生物学的重要理论基础。

细胞学说｜cell theory

细胞学说（cell theory）是由德国植物学家施莱登（Schleiden）和动物学家施旺（Schwann）首先建立的生物学理论。该学说主张细胞是生物体（尤其是植物和动物）的基本结构单位，一切有机体均由细胞构成，细胞是生命活动的基础。

查尔斯·达尔文｜Charles Darwin

伟大的英国生物学家,其传世巨作《物种起源》奠定了进化论的基石,极大地推动了人类进步。他关于“物竞天择,适者生存”的革命性论断,否定了在那时有绝对统治地位的上帝创造万物的旧思想,推翻了物种不变的神话,使生物学真正迈入实证自然科学的行列。

沃森－克连克｜Watson-Crick

James Dewey Watson 是当代美国最著名的分子生物学家, 他和 Francis Harry Compton Crick (英国分子生物学和生物物理学家) 共同提出了沃森－克连克 DNA 反向平行双螺旋模型, 阐述了 DNA 复制和遗传信息的传递规律。

系统生物学｜systems biology

是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的变化规律以及在特定遗传或环境条件下相互关系的学科。系统生物学研究通过整合各组分的信息,以图画或数学方式建立能描述系统结构和行为的模型。

细菌转化｜transformation

是指一种细菌菌株由于捕获了来自另一种供体菌株的 DNA 而导致性状特征发生遗传改变的过程。