(李振剛)
一．分子生物學的發展
20世紀是分子生物學發生發展的世紀。
1．分子生物學的誕生：2023年dna雙螺旋結構的發現（基因自決）
2023年中心法則的提出（從基因到性狀）
2023年遺傳密碼的破譯（從鹼基到氨基酸）
2．dna重組技術的發展：使人類社會**現了一類新的巨無霸產業——生物技術與基因工程。從此，dna重組技術、dna分析技術應用到生物學的每一角落（分類、進化、考古、法醫…）。
3．分子資訊生物學的誕生：dna序列分析技術的發展，毛細管電泳技術與機械人操作相結合，大大加快了序列分析的速度。人類基因組計畫將很快完成，並帶動其他基因組的進行。
一門嶄新的學科——《分子資訊學》，將在21世紀誕生。以人類基因組計畫為契機，將逐步闡明各種代表性生物的dna序列。並企圖以此為基礎來說明生命活動的機制。
二．分子生物學的現狀
但是，乙個學科在知識上的普及和應用上的深入，只是意味著它的成熟，並不一定意味著它的本質的持續發展。21世紀是否還是分子生物學的世紀？這個問題值得思考。目前的情況是：
1．基因（遺傳物質）的泛化與移位
大家知道，分子生物學是從dna雙螺旋模型的建立而興起的。因為它解決了「基因是dna」、「dna能自我複製」（基因自決）等問題而使近代遺傳學家（基因論者）欣喜若狂。他們感到遺傳學終於找到了分子水平的科學依據。
這種遺傳學與分子生物學的統一，使當時的遺傳學家以生物學界的「龍頭」自居。特別在我國的60-70年代中，前蘇聯的李森科-公尺丘林學派的垮台，近代遺傳學家從重壓下解放出來，大都以《基因論》的捍衛者自傲。對於與基因論略有相左的觀點，往往不能容忍，群起而攻之。
在當時看來，基因（核酸）就是門德爾因子，是排列在染色體上的成對的要素，細胞核是唯一的遺傳器官。
近代遺傳學是以孟德爾定律與摩爾根基因論為基礎的。近代遺傳學的基因是嚴格地限制在染色體之上的。摩爾根在《基因論》中斬釘截鐵地說：
「基因論認為個體上的種種性狀都起源於生殖質內的成對的要素（基因），這些基因互相聯合，組成一定數目的連鎖群；認為生殖細胞成熟時，每一對的二個基因依孟得爾第一定律而彼此分離……」。但是，由於基因已徹底地分子化為dna，遺傳學的發展就不得不依附於分子生物學的發展。遺傳學家們在以此為榮不久，就不得不為此作出犧牲。
因為不僅細胞核裡有dna，細胞質裡也有dna。基因的dna化，導致了基因的移位與泛化。基因已不再僅僅是位於染色體上的成對的要素；存在於細胞質中並不依孟德爾定律分配的那些dna分子也就順理成章地稱為基因。
基因工程實際上是基因移位與泛化的成功應用。它往往是把高等動物的染色體基因（如胰島素基因；細胞核遺傳），通過與質粒（plasmid）的重組，轉化為低等生物（大腸桿菌、枯草桿菌、酵母等）的細胞質遺傳。這對於依靠dna來捍衛基因論的學者來說，是乙個絕大的諷刺。
因此，近代遺傳學以染色體為遺傳核心的基因論從理論與實踐上被淡化了。隨著逆轉錄酶、rna編輯、朊病毒的發現，細胞質物質（rna，蛋白質）在遺傳上的作用卻愈來愈重要了。
2．技術上，分子生物學已達頂峰
離不開dna重組（基因工程）、點突變（蛋白質工程）與序列分析。沒有新技術的突破。大量的工作已進入利用上述技術進行資料積累的階段。分子生物學技術的傑作：
（1） 轉基因食品已受到限制；
（2）工程浩大，耗資已超過300億美元的基因組計畫，得到的將是一本dna的天書。
（3）基因工程對高等生物（特別是動物）來說並不能創造新種，只能改良品種。它遏制不了物種的加速絕滅。到2023年，地球上的15-20%（45-100萬個物種）已經絕滅。
就植物來說，目前由於人類的活動，平均每6個小時就有一種植物從地球上消失，地球上30-70%的植物將在今後100年內消失。21世紀人類面對的嚴酷任務是挽救生態環境。這是基因工程所無能為力的。
相反，dna汙染（免疫病——基因重組病、基因**…）將使瀕危的生態環境雪上加霜。
3．理論上，分子生物學已經完全成熟
自dna雙螺旋結構學說及中心法則建立以來，已不見進一步的深化及發展。dna雙螺旋結構學說解決了基因自我複製（即基因自決）的難題，而中心法則的提出，則認為是解決了基因通過蛋白質決定生物性狀的問題。但是，自七十年代以來分子生物學只是忙於維護本身理論的完整及應付愈來愈多的質疑和挑戰。
如：反轉錄酶的發現、intron的發現、alternative splicing mrna的發現、rna編輯、朊病毒的發現等，都是crick和watson所始料不及而倉促應戰。
三．分子生物學的展望（從理論到實踐）
1．21世紀的生物學之謎
在21世紀，生物學的一些重大問題（癌、愛滋病、遺傳病激增〈從400種到4000種〉、物種的絕滅等），並沒有因為分子生物學的發展而獲得解決，有的問題更趨嚴重。到頭來卻出現了分子生物學的兩個黑箱問題：
（1） 自我意識：你為什麼就意識到你是張三？他為什麼就意識到他是李四？
無論多麼高階的電子計算機，它意識不到它本身的存在。而人及某些高階動物卻能意識到自身的存在，並把自身與身外的客體清楚地分開。從生物學的角度來說，『自我意識』是神經系統的一種功能，是一種遺傳性狀。
它的分子機制是什麼？
（2） 細胞的完整性：100年前r．virchow曾斷言「細胞只能來自細胞」。在dna決定細胞一切特性的今天，乙個被粉碎了的細胞，即使它的dna在結構與功能上是完整的細胞卻無法恢復。
這與dna含有全部遺傳資訊的分子生物學明顯相左。
如何從分子生物學的概念來回答上述兩個問題是目前人類所擁有的物理與化學知識很難解決的，甚至無法接近的。這兩個問題的提出與解決，生物學家必須掙脫分子生物學的還原論，在整體的生物學概念上有所突破才行。這要求某些概念要重新考慮。
分子生物學不能把自已看成是『dna的生物學』，『核酸的生物學』，而應該研究細胞中所有的分子事件（多醣、蛋白質、膜、細胞器）才能成為名副其實的分子生物學。
2．基因生態
對轉基因食品的限制，以及對轉基因動植樹技術的審慎，意味著人類已經意識到，dna重組技術是對人類和其他生物的基因組即遺傳內環境的破壞。這與世界的科技進步對整個地球大環境的破壞一樣：我們在獲得現實利益的同時，可能要承受未來無法預料的災難。
因此，在進行基因工程的同時，必須考慮到維持體內基因環境的平衡。這是21世紀的乙個新課題。對基因的『裁剪』必須以維持細胞功能與結構的完整為前提。
3．一門新的轉殖技術與理論的興起
基因轉殖將與細胞轉殖相結合而形成一門新的技術學科。『轉殖羊』的轟動以及轉殖技術在21世紀的不可遏制，說明人們已經意識到：細胞的轉殖比dna的轉殖要更有意義，要更困難。
因為人類雖然已能合成基因，但還根本不能合成乙個細胞，乙個心臟或乙個腎！轉基因在創造著無數的生物新特性、新品種，但對物種的迅速地從地球上絕滅束手無策。
「轉殖羊」技術是以完整的細胞的概念來考慮問題的，雖然它還不是真正的體細胞轉殖。它在21世紀的發展是不可遏制的。也許乙個『轉殖』的科學界集團將悄悄地在21世紀興起，「轉殖羊」與「試管嬰兒」的合流，轉殖技術與dna重組技術的結合是21世紀意料中的事情。
dna分子的純化及元件化，必將在電腦及資訊科學中發揮重大作用。在嚴禁對人進行轉殖，以及複製人對人類的巨大**的雙重壓力下，動物轉殖甚至人的轉殖有著與機械人的製造相結合的趨勢。未來的機械人也許會具有真的人的肌膚與毛髮，以及用dna晶元分子元件構成的大腦。
4．朊病毒與蛋白質遺傳
朊病毒是一種能夠迅速繁殖、傳染的蛋白質病原體。它只含蛋白質，不含核酸。人的kuru病、ckd、gss病，羊瘙癢病（scrapie），瘋牛症（mad cow disease）等無藥可治的極厲害的傳染病都是它引起的。
朊病毒——prp以其本身為模板，把細胞中具有正常功能的prp轉變為病原體prp。這二種蛋白質分子的一級結構是相同的，也就是說，它們被同一基因所編碼。但它們的立體構象不同，prpsc比prpc具有高得多的摺疊結構。
可是prpsc能作為模板，把prpsc轉換為prpc，而prpc卻不能作為模板把prpsc轉換為prpc！所以prpsc是不折不扣的、外來的、細胞質中的遺傳模板。它能把來自細胞核基因的蛋白質改造為細胞質的遺傳模板。
瘋牛症使世人對朊病毒認真起來，prusiner, s. b.也榮獲諾貝爾獎。
隨著在酵母中各種prion的發現，也發現了在酵母中執行正常生理功能的prion。這說明prion不僅是一種具有感染能力的蛋白質病毒，而且也是一種具有複製自身能力的蛋白質。在20世紀末，21世紀初，許多論述蛋白質是遺傳物質，蛋白質是基因的**正在不斷地出現，並愈來愈引起生物學界的重視。
早在2023年griffith, j. s. 在給《nature》的信中就曾說過：
「用不著驚慌，一種蛋白質的感染因子的存在將會砸爛分子生物學的整個理論框架」（j. s. griffith, nature, 215, 1043-1044, 1967.
）。蛋白質將作為一種遺傳物質和分子模板向dna作為唯一遺傳物質的統治理論提出挑戰。在21世紀，分子生物學的遺傳理論必將在分子模板多元化的形勢下發生巨變。
原定2023年完**類基因組dna測序的計畫，已提前5年完成。當前，人類基因組研究的重點正在由「結構」向功能轉移，乙個以基因組功能研究為主要研究內容的「後基因組」(post-genomics)時代已經到來。它的主要任務是研究細胞全部基因的表達圖式和全部蛋白圖式，或者說「從基因組到蛋白質組」。
於是，分子生物學研究的重點似乎又將回到蛋白質上來，生物資訊學也應運而生。隨著新世紀的到來，生命科學又將進入這樣乙個新時代。
一、功能基因組學
遺傳學最近的定義是，對生物遺傳的研究和對基因的研究。功能基因組學 (functionalgenomics) 是依附於對dna序列的了解，應用基因組學的知識和工具去了解影響發育和整個生物體的特定序列表達譜。以釀酒酵母(s.
cervisiae)為例，它的16條染色體的全部序列已於2023年完成，基因組全長12086 kb，含有5885個可能編碼蛋白質的基因，140個編碼rrna基因，40個編碼snrna基因和275個trna基因，共計6340個基因。功能基因組學是進一步研究這6000多個基因，在一定條件下，譬如酵母孢子形成期，同時有多少基因協同表達才能完成這一發育過程，這就需要適應這一時期的全套基因表達譜(gene expression pattern)。要解決如此複雜的問題就必須在方法學上有重大的突破，創造出高效快速地同時測定基因組成千上萬個基因活動的方法。
目前用於檢測分化細胞基因表達譜的方法，有基因表達連續分析法(serial analysis of gene expression，sage)、微陣列法(microarray)、有序差異顯示(ordered differential display，odd)和dna晶元(dna chips)技術等。今後，隨著功能基因組學的深入發展，將會有更新更好的方法和技術出現。
分子生物學
清道夫細胞 處理氧化修飾了的膽固醇，不具備膽固醇轉化作用，最終導致膽固醇細胞破裂。2 逆轉錄 以病毒rna為模板，指導含有全部病毒資訊的dna合成過程。3 細胞凋亡 在基因程式性控制下有別於細胞壞死的一種，有規律的自我消亡。4 dna的c值 同種生物基因組dna含量是恆定的，乙個單倍體基因組中的dn...
分子生物學
第一章緒論 一 dna的發現 1928年英國科學家griffith等人發現肺炎鏈球菌使小鼠死亡的原因是引起肺炎。首先用實驗證明基因就是dna分子的是美國著名的微生物學家 ery。1952年，美國冷泉港卡耐基遺傳學實驗室科學家hershey和他的學生chase從事噬菌體侵染細菌的實驗。二 分子生物學簡...
分子生物學
一 名詞解釋 1 基因 能夠表達和產生蛋白質和rna的dna序列，是決定遺傳性狀的功能單位。2 基因組 細胞或生物體的一套完整單倍體的遺傳物質的總和。3 端粒 以線性染色體形式存在的真核基因組dna末端都有一種特殊的結構叫端粒。該結構是一段dna序列和蛋白質形成的一種複合體，僅在真核細胞染色體末端存...