生物学发展史

生物学发展史

一、DNA是如何被证明是遗传信息的携带者？它的发现对生物学以及社会产生了哪些影响？答：1856-1865年，孟德尔通过对豌豆的杂交试验发现遗传的基本规律及分离和自由组合定律1868年，米歇尔就已经发现了核酸。20世纪初，德国科赛尔和他的两个学生琼斯和列文弄清了核酸的基本化学结构，把核酸分为核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA）。、1912年，摩尔根发现遗传的交换链锁规律　　1928年，美国科学家格里菲斯用一种有荚膜、毒性强的和一种无荚膜、毒性弱的肺炎双球菌对老鼠做实验。发现死的有荚菌中的核酸可以使活的无荚菌全部转变为有荚菌称该核酸为"转化因子"。　　1944年，美国细菌学家艾弗里从有荚菌中分离得到活性的"转化因子"，并证明"转化因子"是DNA。1952年，赫尔希和他的学生用同位素标记，做噬菌体侵染大肠杆菌的实验。结果发现噬菌体将带35S标记的空壳留在大肠杆菌外面，带有32P标记的核酸全部注人大肠杆菌，并在大肠杆菌内成功地进行噬菌体的繁殖。这个实验证明DNA是遗传物质　1953年，沃森和克里克提出DNA双螺旋结构的分子模型，标志着分子生物学的诞生。意义DNA双螺旋结构被发现后，人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。遗传的分子机理――DNA复制、遗传密码、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位的基因以及基因表达的调控相继被认识。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等，这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展，愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。二、认为基因组计划的意义是什么？近年基因组研究有哪些重要进展？答：人类基因组计划的意义在于:(1)确定人类基因组中3万个左右编码基因的序列及其在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能。(2)了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上理解基因转录和转录后调节。(3)从整体上了解染色体结构，包括各种重复序列以及非转录“框架序列”的大小个组织，了解各种不同序列在形成染色体结构，DNA复制、基因转录及表达调控的影响和作用。(4)研究空间结构对基因调节的作用。有些基因的表达调控序列与被调节基因从直线距离上看，似乎相距甚远，但是若从整个染色体的空间结构上看则恰恰处于最佳调节位置，因此，有必要从三维空间的角度来研究真核基因的表达调控规律。(5)发现于DNA复制、重组等有关的序列。DNA的忠实复制保障了遗传的稳定性，正常的重组提供了变异和进化的分子基础。局部的DNA推迟复制、异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发育，因此，了解与人类DNA正常复制和重组有关的序列及其变化将对研究人类基因组的遗传和进化提供重要烦人结构上的依据。(6)研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，包括遗传性疾病，易感染性疾病，放射性疾病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程，为致谢疾病的诊断、防治和治疗提供理论依据。(7)确定人类基因组中转座子，反转座子和病毒参与序列，研究其周围序列的性质，了\n解有关病毒基因组侵染人类基因组后的影响，可能知道人类有效地利用病毒载体进行基因治疗。(1)研究染色体和个体之间的多态性。这些知识课被广泛用于基因诊个体识别、亲子鉴定、组织配型、发育进化等许多医疗、司法和人类学的研究，此外，这些遗传信息还有助于研究人类历史进程、人类在地球上的分布于前一以及人类与其他物种之间的比较。到目前为止，已经完成了酵母、线虫、果蝇、拟南芥和惹类5个真核生物基因组以及大肠杆菌等数十个原核生物基因组。生命科学发展过程中有哪些重要历史事件，请用三个例子来说明它们对生命科学发展所起的的重要作用？1：细胞学说的提出.它是关于细胞是动植物结构和生命活动的基本单位的学说。是植物学家施莱登和动物学家施旺所提出。现今的细胞学说包括三方面内容：1：一切生物都是有细胞和细胞产物所构成。2：细胞是生物体结构和功能的基本单位，所有细胞都具有基本上相同的化学组成和代谢活性，生物体总的活性可以看做是组成生物体的各相关细胞的相互作用和集体活动的总和。3：信息包只能有原来的细胞经分裂而产生，所有的细胞都源于先前存在的细胞。细胞学说的意义：1：细胞学说的建立，是生物世界（动、植物）有机结构多样性相统一。从哲学推断走向自然科学论证。2：细胞学说为进化论奠定了生物科学基础，细胞学说被公认为是19世纪自然科学的重大发现之一。它深刻地影响了后来生物学的发展，任何生物学的重要问题都必须从细胞中寻求最后的解答。2：DNA双螺旋结构模型的提出；（1）主链(backbone)：由脱氧核糖和磷酸基通过酯键交替连接而成。（2)碱基对(basepair)：碱基位于螺旋的内则,它们以垂直于螺旋轴的取向通过糖苷键与主链糖基相连。(3)大沟和小沟。(4)结构参数、意义：1：揭示了生命的奥秘。它是揭示遗传信息传递规律的纽带，是联系生物化学与遗传学的桥梁，揭开了分子遗传学和分子生物学诞生和发展的帷幕。为以后的DNA复制过程的认识，对生命同一性的认识，DNA，RNA复制酶得认识起了促进作用。为揭示遗传密码，中心法则的建立，以及遗传信息的传递和表达中的调控机制的研究奠定了基础。（2）DNA双螺旋结构建立推动了以工具为导向的生命技术革命。它除了使人们对生命本质的认识有了新的观念，同时引发了一连串的技术发明。如限制性内切酶，DNA连接酶，RNA聚合酶的发现，DNA测序技术的发明，PCR技术，以及重组DNA技术等。技术的发展进一步深化人类对生物多样性和一致性的认识。生命活动的最根本物质-DNA作为生命的共同语言将得到最充分的体现。3：人类基因组序列图绘制成功：1、对人类疾病基因研究的贡献：为疾病的基因诊断和基因治疗奠定了基础。2、对医学的贡献：基因诊断、基因治疗。3、对生物技术的贡献。（1）基因工程药物。（2）诊断和研究试剂产业。（3）对细胞、胚胎、组织工程的推动。4、对制药工业的贡献：筛选药物的靶点。\n5、对社会经济的重要影响：发现新功能基因的社会和经济效益；转基因食品；转基因药物6、对生物进化研究的影响；▲1543年，维萨里发表了他的著作《人体构造》，是对医学作出伟大贡献，成为解剖学和医学进步的转折点。▲哈维：发现了血液循环的规律。他独特地把实验和定量方法应用于医学研究。对生物学来说，这是一个显著的进步。▲细胞学说的建立：德国植物学家施莱登把细胞核认为是“植物中普遍存在的基本结构”，“不论怎样复杂的植物体，都是各具特色的、独立的、分离的个体(即细胞)的聚合体”。动物学家施旺，显微研究显示动物的整体是由细胞或细胞产物所组成。为研究生物的结构，生理，生殖和发育等奠定了基础。▲巴斯德是微生物学的奠基人：巴斯德在学生时代，学到的最重要的东西，是他认识到实验手段可以广泛地用来解决各种问题。他从未认为科学可以解答所有的问题，但对于可以用实验手段来解决生物学和医学的问题，却从未迟疑过。1857年，巴斯德在实验室中有一个“偶然”的发现：天气温暖时，酒石酸盐溶液中常常会长霉菌，这是十分普通的事情，许多研究者都看到过这种现象，并厌恶地把这坏了的制剂扔掉。但是，巴斯德想要知道霉菌对两种形式的酒石酸的影响是否同样，当他发现这种霉菌只能利用D型酒石酸时，他随即发明了一种用生物制剂来分离立体异构体的简单而巧妙的方法。巴斯德关于酒精、乳酸和酒石酸发酵的研究在生理学上有重要意义。巴斯德经常说：“在观察的领域内，机遇只偏爱那些已有所准备的头脑。”▲达尔文与进化论：1859年，达尔文发表了重要的著作《物种起源》，他认为，动物和环境之间的协调一致并不是上帝“设计”和创造的反映，而是适应的结果。适应是进化的产物，与机体的变化一起遗传下来。▲孟德尔与遗传理论：孟德尔通过对豌豆的颜色和皱皮与非皱皮的性状的杂交试验研究，揭示了遗传的分离定律和自由组合定律遗传规律的研究。▲摩尔根和遗传理论：摩尔根以果蝇为实验材料，揭示了遗传的连锁互换定律。对遗传学和细胞学的发展产生了巨大的影响。▲遗传物质：遗传的基本规律被揭示以后，其遗传作用的遗传物质是什么还不知道，一些遗传学家们确信，基因肯定是某种特定的分子排列。1870年左右，米歇尔在研究脓细胞的化学组成过程中，发现一种含磷量很高而含硫很低的强有机酸，这种新物质被称为“核素”。核素与已经被人们认识到的染色质之间有什么关系呢?很长一段时间内人们一直认为核素与染色质是同一种物质。随着研究的深入，人们逐渐认识到核酸中的DNA是染色质的主要组成物质之一。而核酸是遗传物质这个观点，是在更多的实验证据出现后才被人们接受的。这些实验证据主要有格里菲思和艾弗里分别进行的细菌转化试验，赫尔希和蔡斯所做的噬菌体侵染细菌试验。▲DNA分子结构：在DNA是主要的遗传物质这种观念被大多数人接受后，对DNA分子结构的研究进入了一个高潮。当时有许多科学家领导的研究小组在进行这方面的研究。其中，沃森和克里克两位科学家取得了非凡的成就，揭示了DNA的双螺旋结构。他们利用了富兰克林的X射线衍射图谱，参考了查伽夫关于碱基比的数据，结合自己的猜想提出了他们的模型。在\n揭示DNA分子结构的竞赛刚开始时，沃森和克里克远远的落后与他们的竞争对手，竞争对手失败的原因是多样的，有的是因为解决问题的方法是错误的，有的是因为合作者之间性格的不兼容而分裂，以致不能有效工作。反观沃森和克里克两个人合作的非常好，而且他们位于一个富于活力的消息灵通的中心，能够及时得到来自各方面的研究进展报告，以及各种最新的研究成果。随着DNA分子空间结构的揭示，宣告生物学的研究开始进入一个以生命大分子(核酸、蛋白质)为研究对象的分子生物学阶段。▲人类基因组计划：1859年达尔文发表进化论和1865年孟德尔发现遗传定律，是19世纪生命科学发展的重大进步；1953年提出遗传物质DNA的双螺旋结构模型和1972年DNA重组技术诞生，则开辟了分子生物学和现代生物技术的新纪元。该领域突飞猛进的发展及其在自然科学和生产力革命中所取得的巨大成就，是20世纪对人类最伟大的贡献之一，标志着人类在分子水平上真正揭示生物世界的奥秘，并由被动适应自然界转向主动改造和重组自然界。人们由此乐观地预见到“二十一世纪是生命科学、生物技术的世纪”．并于1990年，在美国正式启动跨世纪的一，计划历时15年，斥资30亿美元，破译人类自身遗传秘密。由于英国、日本、法国、德国和中国科学家的先后加盟和合作，及在最后几年中的加速度，这一“生命登月计划”终于在新世纪钟声敲响的半年时间内即取得突破性进展：绘制出人类基因组草图。值得自豪的是，在人类基因组计划这项全球瞩目的浩大科研工程中，中国是唯一一个获准参加的发展中国家，并且只用了半年时间就基本完成了测定3号染色体上3000万个碱基对序列的工作(占人类基因组全部序列的1％)。这展示了我国在基因基础研究方面的实力。这是生命科学的里程牌，同时也昭示着，21世纪人类已从基因组时代步入后基因组时代。后基因组工作的推进和发展将使生物工程技术在医药和农业等相关科学领域广泛应用，造福全人类。遗传的基本规律是由孟德尔揭示的。他于1865年发现的豌豆杂种后代性状分离和自由组合的遗传规律，并没有得到学术界的重视，在被埋没35年之后才被三位科学家重新发现，他们取得了与孟德尔实验相同的结果，由此认为孟德尔是先驱者。这样，1900年宣告遗传学的诞生，孟德尔是遗传学的奠基人。摩尔根证明了基因位于染色体上，染色体是基因的载体。发现了遗传学的另一重大法则-连锁法则。这与孟德尔的遗传法则合称为遗传学的三大定律。1953年4月25日，英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果：DNA双螺旋结构的分子模型，随着DNA分子空间结构的揭示，宣告生物学的研究开始进入一个以生命大分子(核酸、蛋白质)为研究对象的分子生物学阶段。90年代初美国率先开始实施的“人类基因组计划”，旨在15年时间内测定人类基因组全部30亿个核苷酸对的排列顺序。由美、英、日、法、德、中参与，我国承担了1%的测序工作。这是在破译生物体全部遗传信息的征途上迈出的第一步，将为揭开生物体生长、发育、衰老、疾病和死亡的奥秘奠定基础。孟德尔于1865年发现的豌豆杂种后代性状分离和自由组合的遗传规律意义：孟德尔的分离规律和自由组合规律是遗传学中最基本、最重要的规律，后来发现的许多遗传学规律都是在它们的基础上产生并建立起来的，标志着遗传学的诞生。\n孟德尔遗传定律理论意义1、为解释自然界生物的多样性提供了重要的理论依据。可以说明现在世界生物种类为何如此繁多。由于自由组合的存在使各种生物群体中存在着多样性，使世界变得丰富多彩，使得生物得以生存和进化。分离规律理论意义2、指出了区分基因型与表现型的重要性；指出仅考虑生物的表现型是不适当的；必须对生物的基因型和表现型加以区分，重视表现型与基因型间的联系与区别3、解释了生物变异产生的部分原因；是生物种类间和个体间性状差异的根本原因，是生物进化过程中进行自然选择的基础，也是遗传研究与育种工作的物质基础.因此解释遗传变异产生的原因是遗传学的重要任务之一。4、形成了正确遗传观念；体细胞中成对的遗传因子并不相互融合，而是保持相对稳定，并且相对独立地传递给后代；父本性状和母本性状在后代中还会分离出来。5、建立了遗传研究的基本方法。一系列遗传研究和杂交后代观察、资料分析方法，并在很长时期内成为遗传研究工作最基本的准则，即使今天遗传研究方法得到了极大丰富，从各种方法之中仍然可以找到这些基本准则的影子孟德尔遗传定律实践意义在杂交育种工作中有很大的指导作用，因为通过杂交，基因重组能产生不同于亲本的新类型，有利于人工选育新品种。在医学实践中，人们可以根据基因的自由组合定律来分析家系中两种遗传病同时发生的情况，并且推断出后代的基因型和表现型以及它们出现的概率，为遗传病的预测和诊断提供理论依据。摩尔根以果蝇为实验材料发现了遗传学的另一重大法则-连锁互换法则。证明基因位于染色体上，染色体是基因的载体。这与孟德尔的遗传法则合称为遗传学的三大定律。意义：创立了著名的基因学说,揭示了基因是组成染色体的遗传单位,它能控制遗传性状的发育,也是突变、重组、交换的基本单位。为遗传学及生命科学的发展奠定了重要基础。1953年提出遗传物质DNA的双螺旋结构模型的意义？宣告生物学的研究开始进入一个以生命大分子(核酸、蛋白质)为研究对象的分子生物学阶段。DNA双螺旋结构被发现后，人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。遗传的分子机理――DNA复制、遗传密码、遗传信息传递的中心法则、作为遗传的基本单位的基因以及基因表达的调控相继被认识。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等，这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展，愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。DNA重组技术的意义？作为分子生物学发展的重要组成部分，DNA重组技术给生命科学带来了革命性变化，促进着生命科学各学科研究和应用的进步，对推动医学各领域的发展同样起着重要的作用。\n目前常用的分离基因的策略有功能克隆、定位克隆、候选定位克隆和表型克隆等，这些策略中的基本技术方法都离不开DNA重组技术。DNA重组技术在分子育种、医药，疾病发生机理、诊断和治疗、新基因的分离以及环境监测与净化方面发挥了重要作用。实现了在分子水平对遗传物质进行改良，以获得优良的特性。如抗虫抗病高产等，不仅缩短育种时间，克服了物种传统育种物种间不亲和的问题。实现遗传物质在新的背景中表达，满足人类在各方面的需求。如大量生产具有治疗和预防疾病的多肽和蛋白质，可对各种致病基因和疾病相关基因进行探测。通过DNA重组技术将目标基因与基因载体重组转入细胞可以补偿失去功能的基因的作用或增加某种功能对异常细胞进行矫正或消灭实现基因治疗。PCR技术的意义？反义技术的意义？\认为基因组计划的意义是什么？近年基因组研究有哪些重要进展？答;人类基因组计划的意义在于:确定人类基因组中3万个左右编码基因的序列及其在基因组中的物理位置，研究基因的产物及其功能。了解转录和剪接调控元件的结构和位置，从整个基因组结构的宏观水平上理解基因转录和转录后调节。从整体上了解染色体结构，包括各种重复序列以及非转录“框架序列”的大小个组织，了解各种不同序列在形成染色体结构，DNA复制、基因转录及表达调控的影响和作用。研究空间结构对基因调节的作用。有些基因的表达调控序列与被调节基因从直线距离上看，似乎相距甚远，但是若从整个染色体的空间结构上看则恰恰处于最佳调节位置，因此，有必要从三维空间的角度来研究真核基因的表达调控规律。发现于DNA复制、重组等有关的序列。DNA的忠实复制保障了遗传的稳定性，正常的重组提供了变异和进化的分子基础。局部的DNA推迟复制、异常重组等现象则导致疾病或者胚胎不能正常发育，因此，了解与人类DNA正常复制和重组有关的序列及其变化将对研究人类基因组的遗传和进化提供重要烦人结构上的依据。研究DNA突变、重排和染色体断裂等，了解疾病的分子机制，包括遗传性疾病，易感染性疾病，放射性疾病甚至感染性疾病引发的分子病理学改变及其进程，为致谢疾病的诊断、防治和治疗提供理论依据。确定人类基因组中转座子，反转座子和病毒参与序列，研究其周围序列的性质，了解有关病毒基因组侵染人类基因组后的影响，可能知道人类有效地利用病毒载体进行基因治疗。研究染色体和个体之间的多态性。这些知识课被广泛用于基因诊个体识别、亲子鉴定、组织配型、发育进化等许多医疗、司法和人类学的研究，此外，这些遗传信息还有助于研究人类历史进程、人类在地球上的分布于前一以及人类与其他物种之间的比较。到目前为止，已经完成了酵母、线虫、果蝇、拟南芥和惹类5个真核生物基因组以及大肠杆菌等数十个原核生物基因组。