分子生物學(xué)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。
19世紀(jì)后期到20世紀(jì)50年代初，是現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的準(zhǔn)備和醞釀階段。在這一階段產(chǎn)生了兩點(diǎn)對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)上的重大突破。
確定了蛋白質(zhì)是生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。
19世紀(jì)末Buchner兄弟證明酵母無(wú)細(xì)胞提取液能使糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精，第一次提出酶（enzyme)的名稱，酶是生物催化劑。20世紀(jì)20-40年代提純和結(jié)晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、共同酶、細(xì)胞色素C、肌動(dòng)蛋白等)，證明酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。隨后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)生命的許多基本現(xiàn)象（物質(zhì)代謝、能量代謝、消化、呼吸、運(yùn)動(dòng)等)都與酶和蛋白質(zhì)相聯(lián)系，可以用提純的酶或蛋白質(zhì)在體外實(shí)驗(yàn)中重復(fù)出來(lái)。在此期間對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)也有較大的進(jìn)步。1902年EmilFisher證明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是m.quanxiangyun.cn/wszg/多肽；40年代末，Sanger創(chuàng)立二硝基氟苯（DNFB)法、Edman發(fā)展異硫氰酸苯酯法分析肽鏈N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一個(gè)多肽分子——胰島素A鏈和B鏈的氨基酸全序列分析。由于結(jié)晶X-線衍射分析技術(shù)的發(fā)展，1950年P(guān)auling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋結(jié)構(gòu)模型。所以在這階段對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)都有了認(rèn)識(shí)。
確定了生物遺傳的物質(zhì)是DNA。
雖然1868年F.Miescher就發(fā)現(xiàn)了核素（nuclein)，但是在此后的半個(gè)多世紀(jì)中并未引起重視。20世紀(jì)20-30年代已確認(rèn)了自然界有DNA和RNA兩類核酸，并闡明了核苷酸的組成。由于當(dāng)時(shí)對(duì)核苷酸和堿基的定量分析不夠精確，得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的結(jié)果，因而間長(zhǎng)期認(rèn)為DNA結(jié)構(gòu)只有“四核苷酸”單位的重復(fù)，不具有多樣性，不能攜帶更多的信息，當(dāng)時(shí)對(duì)攜帶遺傳信息的侯選分子更多的是考慮蛋白質(zhì)。40年代以后的實(shí)驗(yàn)事實(shí)使人們對(duì)核酸的功能和結(jié)構(gòu)兩方面的認(rèn)識(shí)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。1944年O.T.Avery等證明了肺炎球菌轉(zhuǎn)化因子是DNA；1952年S.Furbery等的X-線衍射分析闡明了核苷酸并非平面的空間構(gòu)像，提出了DNA是螺旋結(jié)構(gòu)；1948-1953年Chargaff等用新的層析和電泳技術(shù)分析組成DNA的堿基和核苷酸量，積累了大量的數(shù)據(jù)，提出了DNA堿基組成A=T、G=C的Chargaff規(guī)則，為堿基酸對(duì)的DNA結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)打下了基礎(chǔ)。
這一階段是從50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型作為現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生的里程碑開(kāi)創(chuàng)了分子遺傳學(xué)基本理論建立和發(fā)展的黃金。DNA雙螺旋發(fā)現(xiàn)的最深刻意義在于：確立了核酸作為信息分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；提出堿基配對(duì)是核酸復(fù)制、遺傳信息傳遞的基本方式；從而最后確定了核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，為認(rèn)識(shí)核酸與蛋白質(zhì)的關(guān)系及其生命中的作用打下了最重要的基礎(chǔ)。在些期間的主要進(jìn)展包括：
遺傳信息傳遞中心法則的建立。
在發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)同時(shí)，Watson和Crick就提出DNA復(fù)制的可能模型。其后在1956年A.Kornbery首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶;1958年Meselson及Stahl同位素標(biāo)記和超速離心分離實(shí)驗(yàn)為DNA半保留模型提出了證明;1968年Okazaki(岡畸)提出DNA不連續(xù)復(fù)制模型；1972年證實(shí)了DNA復(fù)制開(kāi)始需要RNA作為引物；70年代初獲得DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶，并對(duì)真核DNA聚合酶特性做了分析研究；這些都逐漸完善了對(duì)DNA復(fù)制機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
在研究DNA復(fù)制將遺傳信息傳給子代的同時(shí)，提出了RNA在遺傳信息傳到蛋白質(zhì)過(guò)程中起著中介作用的假說(shuō)。1958年Weiss及Hurwitz等發(fā)現(xiàn)依賴于DNA的RNA聚合酶；1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA雜增色證明mRNA與DNA序列互補(bǔ)；逐步闡明了RNA轉(zhuǎn)錄合成的機(jī)理。
在此同時(shí)認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)是接受RNA的遺傳信息而合成的。50年代初Zamecnik等在形態(tài)學(xué)和分離的亞細(xì)胞組分實(shí)驗(yàn)中已發(fā)現(xiàn)微粒體（microsome)是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的部位；1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分離出tRNA并對(duì)它們?cè)诤铣傻鞍踪|(zhì)中轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的功能提出了假設(shè)；1961年Brenner及Gross等觀察了在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中mRNA與核糖體的結(jié)合；1965年Holley首次測(cè)出了酵母丙氨酸t(yī)RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)；特別是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等幾組科學(xué)家的共同努力破譯了RNA上編碼合成蛋白質(zhì)的遺傳密碼，隨后研究表明這套遺傳密碼在生物界具有通用性，從而認(rèn)識(shí)了蛋白質(zhì)翻譯合成的基本過(guò)程。
上述重要發(fā)現(xiàn)共同建立了以中心法則為基礎(chǔ)的分子遺傳學(xué)基本理論體系。1970年Temin和Baltimore又同時(shí)從雞肉瘤病毒顆粒中發(fā)現(xiàn)以RNA為模板合成DNA的反轉(zhuǎn)錄酶，又進(jìn)一步補(bǔ)充和完善了遺傳信息傳遞的中心法則。
對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
1956-58年anfinsen和White根據(jù)對(duì)酶蛋白的變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)，提出蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)是由其氨基酸序列來(lái)確定的。1958年Ingram證明正常的血紅蛋白與鐮刀狀細(xì)胞溶血癥病人的血紅蛋白之間，亞基的肽鏈上僅有一個(gè)氨基酸殘基的差別，使人們對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)影響功能有了深刻的印象。與此同時(shí)，對(duì)蛋白質(zhì)研究的手段也有改進(jìn)，1969年Weber開(kāi)始應(yīng)用SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳測(cè)定蛋白質(zhì)分子量；60年代先后分析得血紅蛋白、核糖核酸酶A等一批蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)；1973年氨基酸序列自動(dòng)測(cè)定儀問(wèn)世。中國(guó)科學(xué)家在1965年人工合成了牛胰島素；在1973年用1.8AX-線衍射分析法測(cè)定了牛胰島素的空間結(jié)構(gòu),為認(rèn)識(shí)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)做出了重要貢獻(xiàn)。
70年代后，以基因工程技術(shù)的出現(xiàn)作為新的里程碑，標(biāo)志著人類涂認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)并能主動(dòng)改造生命的新時(shí)期開(kāi)始。其間的重大成就包括：
1 重組DNA技術(shù)的建立和發(fā)展
分子生物學(xué)理論和技術(shù)發(fā)展的積累使得基因工程技術(shù)的出現(xiàn)成為必然。1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等發(fā)現(xiàn)的限制性核酸內(nèi)切酶為基因工程提供了有力的工具；1972年Bery等將SV-40病毒DNA與噬菌體P22DNA在體外重組成功，轉(zhuǎn)化大腸桿菌，使本來(lái)在真核功能中合成的蛋白質(zhì)能在細(xì)菌中合成，打破了種屬界限；1977年Boyer等首先將人工合成的生長(zhǎng)激素釋放抑制因子14肽的基因重組入質(zhì)粒，成功地在大腸桿菌中合成得到這14肽；1978年Itakura（板倉(cāng))等使人生長(zhǎng)激素191肽在大腸桿菌中表達(dá)成功；1979年美國(guó)基因技術(shù)公司用人工合成的人胰島素基因重組轉(zhuǎn)入大腸桿菌中合成人胰島素。至今我國(guó)已有人干擾素、人白介素2、人集落刺激因子、重組人乙型肝炎病毒為疫苗、基因工程幼畜腹瀉疫苗等多種基因工程藥物和疫苗進(jìn)入生產(chǎn)或臨床試用，世界上還有幾百種基因工程藥物及其它基因工程產(chǎn)品在研制中，成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥業(yè)發(fā)展的重要方向，將對(duì)醫(yī)學(xué)和工農(nóng)業(yè)發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。
轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物和基因剔除植物的成功是基因工程技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。1982年P(guān)almiter等將克隆的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫鸭?xì)胞核內(nèi)，培育得到比原小鼠個(gè)體大幾倍的”巨鼠“，激起了人們創(chuàng)造優(yōu)良品家畜的熱情。我國(guó)水生生物研究所將生長(zhǎng)激素基因轉(zhuǎn)入魚(yú)受精卵，得到的轉(zhuǎn)基因魚(yú)的生長(zhǎng)顯著加快、個(gè)體增大；轉(zhuǎn)基因豬也正在研制中。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物還能獲取治療人類疾病的重要蛋白質(zhì)，導(dǎo)入了凝血因子IX基因的轉(zhuǎn)基因綿羊分泌的乳汁中含有豐富的凝血因子IX，能有效地用于血友病的治療。在轉(zhuǎn)基因植物方面，1994年能比普通西紅柿保鮮時(shí)間更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)基因西紅柿投放市場(chǎng)。1996年轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆相繼投入商品生產(chǎn)，美國(guó)最早研制得到抗蟲(chóng)棉花，我國(guó)科學(xué)家將自己發(fā)現(xiàn)的蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)入棉花獲得抗棉鈴蟲(chóng)的棉花株。到1996年全世界已有25萬(wàn)公頃土地種植轉(zhuǎn)基因植物。
基因診斷與基因治療是基因工程在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要方面。1991年美國(guó)向一患先天性免疫缺陷�。ㄟz傳性腺苷脫氨酶ADA基因缺陷)的女孩體內(nèi)導(dǎo)入重組的ADA基因。獲得成功。我國(guó)也在1994年用導(dǎo)入人凝血因子IX基因的方法成功治療了乙型血友病的患者。在我國(guó)用作基因診斷的試劑盒已有近百種之多�；蛟\斷和基因治療正在發(fā)展之中。
這時(shí)期基因工程的迅速進(jìn)步得益于許多分子生物學(xué)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。包括：核酸的化學(xué)合成從手工發(fā)展到全自動(dòng)合成。1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后發(fā)明了三種DNA序列的快速測(cè)定法；90年代全自動(dòng)核酸序列測(cè)定儀的問(wèn)世；1985年Cetus公司Mullis等發(fā)明的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR)的特定核酸序列擴(kuò)增技術(shù)，更以其高靈敏度和特異性被廣泛應(yīng)用、對(duì)分子生物學(xué)的發(fā)展起到重大的推動(dòng)作用。
2 基因組研究的發(fā)展
目前分子生物學(xué)已經(jīng)從研究單個(gè)基因發(fā)展到研究生物整個(gè)基因組的結(jié)構(gòu)與功能。1977年Sanger測(cè)定了ΦX174-DNA全部5375個(gè)核苷酸的序列；1978年fiers等測(cè)出SV-40DNA全部5224對(duì)堿基序列；80年代λ噬菌體DNA合部48502堿基對(duì)的序列全部測(cè)出；一些小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因組的全序列也陸續(xù)被測(cè)定；196提底許多科學(xué)家共同努力測(cè)出了大腸桿菌基因組DNA的全序列長(zhǎng)4×106堿基對(duì)。測(cè)定整個(gè)生物基因組核酸的全序列無(wú)疑對(duì)理解這一生物的生命信息及其功能有極大的意義。1990年人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProjiect)開(kāi)始實(shí)施，這是生命科學(xué)領(lǐng)域有史以來(lái)全球性最龐大的研究計(jì)劃，將在2005年時(shí)測(cè)定出人基因組全部DNA3×109堿基對(duì)的序列、確定人類約5-10萬(wàn)個(gè)基因的一級(jí)結(jié)構(gòu)，這將使人類能夠更好掌握自己的命運(yùn)。
3 單克隆抗體及基因工程抗體的建立和發(fā)展
1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴細(xì)胞雜交瘤技術(shù)制備出單克隆以來(lái)，人們利用這一細(xì)胞工程技術(shù)研制出多種單克隆抗體，為許多疾病的診斷和治療提供有有效的手段。80年代以后隨著基因工程抗體技術(shù)相繼出現(xiàn)的單域抗體、單鏈抗體、嵌合抗體、重構(gòu)抗體、雙功能抗體等為廣泛和有效的應(yīng)用單克隆抗體提供了廣闊的前景。
4 基因表達(dá)m.quanxiangyun.cn/shouyi/調(diào)控機(jī)理
分子遺傳學(xué)基本理論建立者Jacob和Monod最早提出的操縱元學(xué)說(shuō)打開(kāi)了人類認(rèn)識(shí)基因表達(dá)調(diào)控的窗口，在分子遺傳學(xué)基本理論建立的60年代，人們主要認(rèn)識(shí)原核生物基因表達(dá)調(diào)控的一些規(guī)律，70年代以后才逐漸認(rèn)識(shí)了真核基因組結(jié)構(gòu)和調(diào)控的復(fù)雜性。1977年最先發(fā)現(xiàn)猴SV40病毒和腺病毒中編碼蛋白質(zhì)的基因序列是不連續(xù)的，這種基因內(nèi)部的間隔區(qū)（內(nèi)含子)在真核基因組中是普遍存在的，揭開(kāi)了認(rèn)識(shí)真核基因組結(jié)構(gòu)和調(diào)控的序幕。1981年Cech等發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)rRNA的自我剪接，從而發(fā)現(xiàn)核（ribozyme)。80-90年代，使人們逐步認(rèn)識(shí)到真核基因的順式調(diào)控元件與反式轉(zhuǎn)錄因子、參與蛋白南間的分子識(shí)別與相互作用是基因表達(dá)調(diào)控根本所在。
5 細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理研究成為新的前沿領(lǐng)域
細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理的研究可以追述至50年代。Sutherland1957年發(fā)現(xiàn)cDNA、1965年提出第二信使學(xué)說(shuō)，是人們認(rèn)識(shí)受體介導(dǎo)和細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的第一個(gè)里程碑。1977年Ross等用重組實(shí)驗(yàn)證實(shí)G蛋白的存在和功能，將G蛋白與腺苷酸環(huán)化酶的作用相聯(lián)系起來(lái)，深化了對(duì)G蛋白偶聯(lián)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的認(rèn)識(shí)。70年代中期以后，癌基因和抑癌基因的發(fā)現(xiàn)、蛋白酪氨酸激酶的發(fā)現(xiàn)及其結(jié)構(gòu)與功能的深入研究、各種受體蛋白基歷的克隆和結(jié)構(gòu)功能的探索等，使近10年來(lái)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究更有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前，對(duì)于某些細(xì)胞中的一些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)，尤其是在免疫活性細(xì)胞對(duì)抗原的識(shí)別及其活化信號(hào)的傳遞途徑方面和細(xì)胞增殖控制方面等形成了一些基本的概念，當(dāng)然要達(dá)到最終目標(biāo)還需相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的努力。
以上簡(jiǎn)要介紹了分子生物學(xué)的發(fā)展過(guò)程，可以看到在近半個(gè)世紀(jì)中它是生命科學(xué)范圍發(fā)展最為迅速的一個(gè)前沿領(lǐng)域，推動(dòng)著整個(gè)生命科學(xué)的發(fā)展。至今分子生物學(xué)仍在迅速發(fā)展中，新成果、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，這也從另一方面說(shuō)明分子生物學(xué)發(fā)展還處在初級(jí)階段。分子生物學(xué)已建立的基本規(guī)律給人們認(rèn)識(shí)生命的本質(zhì)拽出了光明的前景，分子生物學(xué)的歷史還短，積累的資料還不夠，例如：在地球上千姿百態(tài)的生物攜帶龐大的生命信息，迄今人類所了解的只是極少的一部位，還未認(rèn)識(shí)核酸、蛋白質(zhì)組成生命的許多基本規(guī)律；又如即使到2005年我們已經(jīng)獲得人類基因組DNa 3×109bp的全序列，確定了人的5-10萬(wàn)個(gè)基因的一級(jí)結(jié)構(gòu)，但是要徹底搞清楚這些基因產(chǎn)物的功能、調(diào)控、基因間的相互關(guān)系和協(xié)調(diào)，要理解80%以上不為蛋白質(zhì)編碼的序列的作用等等，都還要經(jīng)歷漫長(zhǎng)的研究道路�？梢哉f(shuō)分子生物學(xué)的發(fā)展前景光輝燦爛，道路還會(huì)艱難曲折。
