分子生物学的发展是基于我们对生物大分子的了解,尤其是DNA和RNA,DNA和RNA是生命体中遗传信息的载体,生物学中的许多秘密就隐藏于DNA的核苷酸序列中。但是要得到一段较长的DNA序列,在70年代初期以前似乎还只是一个幻想,更不用说随处可见的任意改变DNA的序列这样一类实验。然而,随后的技术上的进步迅速改变了这一状况。首先,能够用酶在特定位点切割DNA,并将其断裂成可重复的不同大小的片段,这些称之为限制性内切酶的应用,使两种非常重要的技术,即DNA克隆和DNA序列分析得到了极大发展。

分子技术

两个DNA分子可以在酶的催化下连接起来。因此,任何DNA的限制性片段都能插入到一个载体DNA分子中(通常是质粒DNA分子),这样,就形成了重组DNA分子,将重组DNA分子引入到合适的细胞群体中之后(常见为细菌),带有特定重组DNA分子的细胞可被挑选出来。这一过程称之为目的DNA片段的克隆。由此,我们可以制备出无限量的特定DNA分子。随着技术的发展,能够利用化学方法在机器上自动合成长度达100碱基的DNA寡聚核苷酸。因此,人们不仅能够制造出含有天然DNA的重组DNA分子,而且也能够将经过突变的或人工合成的DNA分子插入到载体分子中。

DNA序列的快速分析法是70年代末发展起来的。利用限制性内切酶,人们可以完全重复地把从某一生物体中得到的DNA切割成大小不同的片段。这些片段在原来的DNA分子中的排列顺序可以通过实验得以确定。这时,确定一个长度为500bp的DNA片段的顺序也已成为现实。因此,要分析7个长达10kb的DNA分子的序列也已没有任何困难。也就是说,任何DNA分子都可进行分离和序列分析。这为人们了解复杂的真核生物基因组结构开辟了道路。依靠计算机的帮助,我们可以自动分析DNA的序列,并将序列资料进行贮存、比较和分析。可以预见,人们还将了解整个人类基因组的顺序。

分子生物学技术,还能够把任何DNA,无论是天然的还是经过改造的,甚至是完全人工合成的,送回到细胞中,以鉴定其生物学活性。如果一段编码蛋白质的基因被送回到细菌或其它细胞中时,它将指导所编码的天然的或突变的蛋白质的合成。

分子生物学的发展,已经产生了一整套分子生物学技术。几乎在一夜之间,这一技术已经成了研究许多基本生物学问题的重要手段。通过对DNA或RNA的提取,基因的分离,核苷酸序列的测定,人们将了解到基因及其所编码的蛋白质的结构,进而对其功能也有所认识。通过对基因的表达的研究,我们能了解基因的表达调节过程,进一步认识生命活动的规律。通过对基因进行突变和改造,我们将深入了解基因及其产物的结构和功能的关系,基因在生长发育过程中的作用等。总之分子生物学技术在生命科学各个方面的渗透,使我们掌握有效的手段,为进一步认识生命活动的本质,更好地利用其规律为人类服务提供了帮助。