分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史
分子生物學(xué)的誕生和發(fā)展大致分為三個(gè)階段。
（一）準備和醞釀階段
19世紀后期到20世紀50年代初是分子生物學(xué)誕生前的醞釀階段。這一階段在認識生命本質(zhì)方面有兩個(gè)重大突破。
1.確定了蛋白質(zhì)是生命現象的物質(zhì)基礎 1897年，Büchner（1907年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）與其兄發(fā)現酵母無(wú)細胞提取液能使蔗糖發(fā)酵生成乙醇，并提出酶是生物催化劑的論斷，開(kāi)啟了現代生物化學(xué)之門(mén)。1926年，Sumner提取并結晶了尿素酶，提出酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。到20世紀40年代，Northrop等科學(xué)家陸續提取并結晶了胰蛋白酶、胃蛋白酶等，證明酶的化學(xué)本質(zhì)的確是蛋白質(zhì)（Sumner、Northrop、Stanley因此獲得1946年諾貝爾化學(xué)獎），酶蛋白和其他蛋白質(zhì)都與物質(zhì)代謝、能量代謝聯(lián)系密切，與消化、呼吸、運動(dòng)等生命現象密不可分。在此期間，科學(xué)家對蛋白質(zhì)一級結構的研究也有突破：1945年，Sanger（1958年、1980年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）建立了用于分析肽鏈N端氨基酸殘基的二硝基氟苯法；1950年，Edman建立了應用異硫氰酸苯酯分析蛋白質(zhì)一級結構的Edman降解法；1953年，Sanger完成了第一種蛋白質(zhì)——胰島素的序列分析。此外，X射線(xiàn)衍射技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了對蛋白質(zhì)構象的研究，Pauling和Corey于1950年提出了α角蛋白構象的α螺旋模型，Perutz和Kendrew（1962年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）于1959年闡明了血紅蛋白的四級結構。
2.確定了DNA是生命遺傳的物質(zhì)基礎 1869年，Miescher最早分離到核素，但當時(shí)并未引起重視。20世紀30年代，核酸的結構開(kāi)始得到研究，但當時(shí)認為核酸的一級結構只是核苷酸單位的重復連接，不可能攜帶遺傳信息，蛋白質(zhì)可能是遺傳信息的攜帶者。1944年，Avery等通過(guò)肺炎鏈球菌轉化實(shí)驗證明DNA是細菌的遺傳物質(zhì)；1952年，Hershey（1969年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）和Chase通過(guò)大腸桿菌（又稱(chēng)大腸埃希菌）T2噬菌體感染實(shí)驗進(jìn)一步證明DNA也是DNA病毒的遺傳物質(zhì)。1953年，Chargaff提出了關(guān)于DNA組成的Chargaff規則，為研究DNA結構奠定了基礎。
（二）誕生和發(fā)展階段
1953年，Watson和Crick（1962年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）提出了DNA的雙螺旋結構模型，成為分子生物學(xué)誕生的里程碑，使分子生物學(xué)基本理論的發(fā)展進(jìn)入了黃金時(shí)代。他們進(jìn)一步提出的堿基配對原則、DNA半保留復制特征和中心法則為研究核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系及其意義奠定了基礎。在此期間的主要發(fā)展包括：
1.中心法則的建立 在提出DNA雙螺旋結構模型的同時(shí)，Watson和Crick提出了DNA復制的可能機制；1955年，Kornberg（1959年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）發(fā)現了大腸桿菌DNA聚合酶；1956年，Crick提出了分子生物學(xué)的中心法則；1958年，Meselson和Stahl用同位素標記技術(shù)和密度梯度離心技術(shù)證明DNA是半保留復制的；1968年，Okazaki提出DNA是不連續復制的；1971～1976年，Wang先后發(fā)現了大腸桿菌Ⅰ型DNA拓撲異構酶和Ⅱ型DNA拓撲異構酶。這些都豐富了對DNA復制機制的認識。
在闡明DNA通過(guò)復制傳遞遺傳信息的同時(shí)，對遺傳信息表達機制的研究也取得了進(jìn)展，mRNA介導遺傳信息表達的假說(shuō)被Jacob和Brenner等提出并于1961年提取到mRNA。1958年，Weiss和Hurwitz等發(fā)現了RNA聚合酶；1961年，Hall和Spiegelman通過(guò)RNA-DNA雜交分析證明了mRNA與DNA序列的互補性，RNA的合成機制得以闡明。
20世紀50年代，蛋白質(zhì)合成機制的研究取得突破性進(jìn)展，Zamecnik等通過(guò)實(shí)驗證明核糖體是蛋白質(zhì)的合成機器；1957年，Hoagland、Stephenson和Zamecnik等分離出tRNA，并對它們在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中轉運氨基酸的作用提出了假設；1961年，Brenner和Gross等觀(guān)察到在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中mRNA與核糖體結合；尤其令人鼓舞的是Holley、Khorana和Nirenberg（1968年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）等幾組科學(xué)家于1966年破譯了遺傳密碼，從而闡明了蛋白質(zhì)合成的基本機制。
上述重大發(fā)現形成了以中心法則為基礎的分子生物學(xué)理論體系。1970年，Baltimore和Temin（1975年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）分別發(fā)現了逆轉錄酶，進(jìn)一步補充和完善了中心法則。
2.對蛋白質(zhì)結構和功能的進(jìn)一步認識 1956～1958年，Anfinsen（1972年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）和White根據對酶蛋白變性和復性的實(shí)驗研究，提出蛋白質(zhì)的空間結構是由其氨基酸序列決定的；1956年，Ingram證明一種鐮狀血紅蛋白（HbS）和正常血紅蛋白（HbA）只是β亞基的一個(gè)氨基酸不同，使人們對蛋白質(zhì)一級結構決定其功能的意義有了更深刻的認識；20世紀60年代，血紅蛋白、RNase A（核糖核酸酶A）等蛋白質(zhì)的一級結構相繼被闡明；1965年，中國科學(xué)家合成牛胰島素，并于1973年完成對其空間結構的分析，為闡明蛋白質(zhì)的結構規律做出了重要貢獻。
（三）深入發(fā)展階段
20世紀70年代，基因工程技術(shù)（重組DNA技術(shù)）的建立成為新的里程碑，標志著(zhù)新階段的開(kāi)始。
1.基因工程技術(shù)的建立 分子生物學(xué)理論和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展使基因工程技術(shù)的建立成為必然。1968年，Meselson和Yuan在大腸桿菌中發(fā)現了限制性?xún)惹忻福?972年，Berg （1980年諾貝爾化學(xué)獎獲得者）等將大腸桿菌、噬菌體、病毒的DNA進(jìn)行重組，成功構建了打破種屬界限的重組DNA分子；1977年，Boyer等在大腸桿菌中表達生長(cháng)抑素；1978年，重組人胰島素在大腸桿菌中被成功表達。研發(fā)基因工程產(chǎn)品成為醫藥業(yè)和農業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。
轉基因技術(shù)和基因靶向技術(shù)的建立是基因工程技術(shù)發(fā)展的結果。Capecchi、Evans和Smithies（2007年諾貝爾生理學(xué)或醫學(xué)獎獲得者）在小鼠胚胎干細胞基因靶向技術(shù)方面做出了卓越貢獻。1982年，Palmiter等用大鼠生長(cháng)激素基因轉化小鼠受精卵，培育得到超級小鼠，激發(fā)了人們對培育優(yōu)良品系家畜的熱情。自1996年以來(lái)，轉基因植物的培育突飛猛進(jìn)：轉基因玉米和轉基因大豆作為農作物已經(jīng)規模種植；我國科學(xué)家也成功培育出抗棉鈴蟲(chóng)的轉基因棉花和抗除草劑的轉基因水稻。
基因診斷和基因治療是基因工程技術(shù)應用于醫藥領(lǐng)域的一個(gè)重要方面。血紅蛋白病等部分遺傳病已經(jīng)實(shí)現產(chǎn)前基因診斷。腺苷脫氨酶缺乏癥等部分單基因隱性遺傳病的基因治療已經(jīng)獲得成功。