分子遗传学molecular genetics

在分子水平上研究生物遗传和变异规律的遗传学分支学科。
早期的分子生物学以微生物为主要研究对象。目前，真核生物基因的精细结构、DNA特殊序列的分析、基因突变和调控的机制、细胞癌变和遗传疾病的分子机理，以及植物的基因组结构，固氮、抗逆性等重要基因的分子机制，以转座子和Ti质粒作为真核基因载体进行重组DNA研究等正成为分子遗传学研究的重要内容。
简史 分子遗传学的创立与本世纪初细胞遗传学的发展紧密相连。1910年摩尔根(H.Morgan)及其学生们通过对果蝇眼色性连锁遗传现象的研究，证明染色体是基因的载体，基因成直线排列在染色体上。20世纪40年代初比德尔(W.Beadle)和塔特姆 (E.Tatum)根据对红色脉孢霉营养缺陷型的研究，提出了一个基因一种酶的假说，用遗传学方法证明了蛋白质生物合成的每一步骤都是由特定的基因所控制。1944年艾弗里(O.T.Avery)等首先在肺炎双球菌中证实了遗传转化因子是DNA，从而阐明了基因的物质基础。1953年沃森和克里克 (J.Watson & F.Crick) 提出了DNA双螺旋结构模型并用它解释遗传物质的复制方式后，分子遗传学作为一门独立的学科开始建立起来。1955年本泽(S.Benzer)以基因重组的方法研究了大肠杆菌T4噬菌体基因的精细结构。1961年莫诺 (J.Monod)等根据对大肠杆菌突变体的研究提出了乳糖操纵子模型。阐明了有关基因调控的机制。亚诺夫斯基(C. Yanofsky)及布伦纳(S. Brenner)等分别证实了DNA核苷酸序列与其编码的蛋白质氨基酸序列的对应关系，揭示了三联体遗传密码子和蛋白质合成的过程。克里克提出了生物遗传信息流的中心法则。随后，由于70年代中期DNA限制性内切酶的发现，重组DNA技术的创立，进一步推动了分子遗传学的基础研究并使基因工程变为现实。近年来，人们的注意力开始由简单的原核生物转向包括人在内的真核生物，发现真核生物的基因结构与功能要比原核生物复杂得多，在真核生物基因组中普遍存在着不编码肽链的重复序列，并且有称为内含子(intron)的插入片段； 在基因本身序列中，有一些特殊核苷酸序列与基因本身共同构成了真核细胞基因的基本转录单位。另外，在正常细胞的染色体中发现有原癌基因； 对真核基因转座子的研究，表明其在基因的变异与表达上起重要作用。这一系列新的研究成果和概念的提出，使真核细胞基因表达和调控已成为目前分子遗传学研究的中心课题。
与其它学科的关系 微生物遗传学作为分子遗传学的重要基础，至今仍占有重要位置。基因工程是把“目的基因”与载体DNA结合形成重组DNA，然后感染宿主细胞并在其内复制扩增的一项新技术，目前这项技术已在发酵工业中得到应用并逐步发展成为新兴的工业生产领域。分子遗传学研究的发展促进了生理学研究的不断深入，特别是在免疫反应及激素作用机制等方面。已知不同基因型的细胞可产生不同的抗体，用克隆选择的方法可对这些基因的遗传变异机制进行探讨。基因调控作用研究的深入，也使激素对基因表达的影响逐步为人们所了解。分子遗传学研究与医学的关系也越来越密切。乙型肝炎病毒基因的研究，使得到肝炎疫苗成为可能。真核细胞原癌基因的发现和研究，对揭示细胞癌变的奥秘有着重要的理论和实际意义。分子遗传学的研究方法使蛋白质化学的研究更加深入。许多重要的蛋白质，因其在生物体内含量微小而不易分离纯化，应用基因分离，DNA序列分析方法，可测定基因的精细结构或突变位点，进一步推知这些蛋白质的氨基酸序列，探讨其高级结构和功能，并进行定向改造。分子遗传学还在分子水平上为物种演化理论提供了依据，以DNA序列分析为基础得出的物种演化树，更深入精确地说明了生物演化过程的本质。
实际应用意义 分子遗传学的理论与技术为农业生产发展提供了现实和长远的利益。Ti质粒的研究促进了植物基因工程的发展。目前通过修饰的Ti质粒将外源基因引入植物细胞并得到表达的例子已有几十个，所转移的外源基因不仅有植物本身的基因，也包括微生物，动物乃至人类的基因。种子贮藏蛋白的基因分离克隆和结构分析方面已积累了大量工作。如大豆贮藏蛋白，玉米醇溶蛋白，大麦、小麦醇溶蛋白的基因结构都已清楚，为今后种子贮藏蛋白基因的改良奠定了基础。现在知道固氮基因nif基因有18个，组成7个操纵子。nif KDH表达固氮酶大小组分，nif AL为调节基因。其他nif基因为固氮酶合成后的加工基因。整个nif基因长度为24kb，在nif基因的精细结构及其功能分析的基础上，已可进行nif基因工程。1984年美国和以色列科学家将nif DH的结构基因整合入酵母细胞，得到了基因产物——蛋白质多肽，说明整合的nif基因已能转录和转译。由于没有嫌气系统和缺乏后加工基因，固氮酶未表达功能。此外，对植物抗病虫、抗逆性基因的研究也获得了一系列抗除草剂、抗病、抗虫的植物品种。随着DNA人工合成方法的不断进步，已有生长激素抑制因子基因及干扰素基因合成的报道。在基因水平上研究蛋白质的结构与功能已成为可能，从而开辟了人工合成蛋白质的新途径。另外，在医学生理学、细胞免疫、神经生物学等方面，分子遗传学的理论和方法都具有重要的应用意义。

分子遗传学molecular genetics

在分子水平上研究生物遗传和变异机制的学科。遗传学的一个分支。主要研究基因的结构、功能与调控。以美国分子生物学家沃森(J.D.Watson)和英国分子学家克里克(F.H.C.Crick)1953年提出的DNA分子结构双螺旋模型为开端，在微生物遗传学和生物化学的基础上发展起来。研究材料由原核生物逐渐转向真核生物。研究方法有遗传学和生物化学两个方面。研究领域极广，已渗透到生物学的许多分支学科中。对遗传学的深入研究和发展，基因工程的产生和应用，具有极重大的意义。

分子遗传学

遗传学中新兴的分支学科。从分子水平研究生物遗传和变异的机制。包括基因的本质、功能，基因的突变、重组，基因调控，以及细胞核质间的关系等。以阐明遗传物质的复制以及同RNA和蛋白质之间的关系，如下图：

染色体→DNA→RNA→蛋白质→表现型

分子遗传学

遗传学中一门新兴的分支学科。从分子水平研究遗传和变异的物质基础，是在遗传物质脱氧核糖核酸的分子结构确立后迅速发展起来的。目的在于阐明脱氧核糖核酸的复制机理，脱氧核糖核酸、核糖核酸与蛋白质之间的关系，细胞机能的遗传调节机理，基因的本质、组成、传递、突变和作用，以及细胞核质之间的关系等。分子遗传学不仅是遗传学发展的一个重要方向，而且也为生物学其他学科开辟了新的途径。

分子遗传学

molecular genetics