分子遺傳學(xué)是在分子水平上研究生物遺傳和變異機(jī)制的遺傳學(xué)分支學(xué)科。

　　經(jīng)典遺傳學(xué)的研究課題主要是基因在親代和子代之間的傳遞問題；分子遺傳學(xué)則主要研究基因的本質(zhì)、基因的功能以及基因的變化等問題。分子遺傳學(xué)的早期研究都用微生物為材料，它的形成和發(fā)展與微生物遺傳學(xué)和生物化學(xué)有密切關(guān)系。

分子遺傳學(xué)發(fā)展簡史

　　1944年，美國學(xué)者埃弗里等首先在肺炎雙球菌中證實(shí)了轉(zhuǎn)化因子是脫氧核糖核酸(DNA)，從而闡明了遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。1953年，美國分子遺傳學(xué)家沃森和英國分子生物學(xué)家克里克提出了DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋模型，這一發(fā)現(xiàn)常被認(rèn)為是分子遺傳學(xué)的真正開端。

　　1955年，美國分子生物學(xué)家本澤用基因重組分析方法，研究大腸桿菌的T4噬菌體中的基因精細(xì)結(jié)構(gòu)，其剖析重組的精細(xì)程度達(dá)到DNA多核苷酸鏈上相隔僅三個(gè)核苷酸的水平。這一工作在概念上溝通了分子遺傳學(xué)和經(jīng)典遺傳學(xué)。

　　關(guān)于基因突變方面，早在1927年馬勒和1928年斯塔德勒就用 X射線等誘發(fā)了果蠅和玉米的基因突變，但是在此后一段時(shí)間中對(duì)基因突變機(jī)制的研究進(jìn)展很慢，直到以微生物為材料廣泛開展突變機(jī)制研究和提出DNA分子雙螺旋模型以后才取得顯著成果。例如堿基置換理論便是在T4噬菌體的誘變研究中提出的，它的根據(jù)便是DNA復(fù)制中的堿基配對(duì)原理。

　　美國遺傳學(xué)家比德爾和美國生物化學(xué)家塔特姆根據(jù)對(duì)粗糙脈孢菌的營養(yǎng)缺陷型的研究，在40年代初提出了一個(gè)基因一種酶假設(shè)，它溝通了遺傳學(xué)中對(duì)基因的功能的研究和生物化學(xué)中對(duì)蛋白質(zhì)生物合成的研究。

　　按照一個(gè)基因一種酶假設(shè)，蛋白質(zhì)生物合成的中心問題是蛋白質(zhì)分子中氨基酸排列順序的信息究竟以什么形式儲(chǔ)存在DNA分子結(jié)構(gòu)中，這些信息又通過什么過程從DNA向蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)移。前一問題是遺傳密碼問題，后—問題是蛋白質(zhì)生物合成問題，這又涉及轉(zhuǎn)錄和翻譯、信使核糖核酸(mRNA)、轉(zhuǎn)移核糖核酸(tRNA)和核糖體的結(jié)構(gòu)與功能的研究。這些分子遺傳學(xué)的基本概念都是在20世紀(jì)50年代后期和60年代前期形成的。

　　分子遺傳學(xué)的另一重要概念——基因調(diào)控在1960～1961年由法國遺傳學(xué)家莫諾和雅各布提出。他們根據(jù)在大腸桿菌和噬菌體中的研究結(jié)果提出乳糖操縱子模型。接著在1964年，又由美國微生物和分子遺傳學(xué)家亞諾夫斯基和英國分子遺傳學(xué)家布倫納等，分別證實(shí)了基因的核苷酸順序和它所編碼的蛋白質(zhì)分子的氨基酸順序之間存在著排列上的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而充分證實(shí)了一個(gè)基因一種酶假設(shè)。此后真核生物的分子遺傳學(xué)研究逐漸開展起來。

分子遺傳學(xué)的內(nèi)容

　　用遺傳學(xué)方法可以得到一系列使某一種生命活動(dòng)不能完成的突變型，例如不能合成某一種氨基酸的突變型、不能進(jìn)行DNA復(fù)制的突變型、不能進(jìn)行細(xì)胞分裂的突變型、不能完成某些發(fā)育過程的突變型、不能表現(xiàn)某種趨化行為的突變型等。不過許多這類突變型常是致死的，所以各種條件致死突變型，特別是溫度敏感突變型常是分子遺傳學(xué)研究的重要材料。

　　在得到一系列突變型以后，就可以對(duì)它們進(jìn)行遺傳學(xué)分析，了解這些突變型代表幾個(gè)基因，各個(gè)基因在染色體上的位置，這就需要應(yīng)用互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)，包括基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析等手段。

　　抽提、分離、純化和測(cè)定等都是分子遺傳學(xué)中的常用方法。在對(duì)生物大分子和細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)的研究中還經(jīng)常應(yīng)用電子顯微鏡技術(shù)。對(duì)于分子遺傳學(xué)研究特別有用的技術(shù)是順序分析、分子雜交和重組DNA技術(shù)。

　　核酸和蛋白質(zhì)是具有特異性結(jié)構(gòu)的生物大分子，它們的生物學(xué)活性決定于它們的結(jié)構(gòu)單元的排列順序，因此常需要了解它們的這些順序。如果沒有這些順序分析，則基因DNA和它所編碼的蛋白質(zhì)的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系便無從確證；沒有核酸的順序分析，則插入順序或轉(zhuǎn)座子兩端的反向重復(fù)序列的結(jié)構(gòu)和意義便無從認(rèn)識(shí)，重疊基因也難以發(fā)現(xiàn)。

　　分子遺傳學(xué)是從微生物遺傳學(xué)發(fā)展起來的。雖然分子遺傳學(xué)研究已逐漸轉(zhuǎn)向真核生物方面，但是以原核生物為材料的分子遺傳學(xué)研究還占很大的比重。此外，由于微生物便于培養(yǎng)，所以在分子遺傳學(xué)和重組DNA技術(shù)中，微生物遺傳學(xué)的研究仍將占有重要的位置。

　　分子遺傳學(xué)方法還可以用來研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。例如可以篩選得到一系列使某一蛋白質(zhì)失去某一活性的突變型。應(yīng)用基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析可以測(cè)定這些突變位點(diǎn)在基因中的位置；另外通過順序分析可以測(cè)定各個(gè)突變型中氨基酸的替代，從而判斷蛋白質(zhì)的哪一部分和特定的功能有關(guān)，以及什么氨基酸的替代影響這一功能等等。

　　生物進(jìn)化的研究過去著眼于形態(tài)方面的演化，以后又逐漸注意到代謝功能方面的演變。自從分子遺傳學(xué)發(fā)展以來又注意到DNA的演變、蛋白質(zhì)的演變、遺傳密碼的演變以及遺傳機(jī)構(gòu)包括核糖體和tRNA等的演變。通過這些方面的研究，對(duì)于生物進(jìn)化過程將會(huì)有更加本質(zhì)性的了解。

　　分子遺傳學(xué)也已經(jīng)滲入到以個(gè)體為對(duì)象的生理學(xué)研究領(lǐng)域中去，特別是對(duì)免疫機(jī)制和激素的作用機(jī)制的研究。隨著克隆選擇學(xué)說的提出，目前已經(jīng)確認(rèn)動(dòng)物體的每一個(gè)產(chǎn)生抗體的細(xì)胞只能產(chǎn)生一種或者少數(shù)幾種抗體，而且已經(jīng)證明這些細(xì)胞具有不同的基因型。這些基因型的鑒定和來源的探討，以及免疫反應(yīng)過程中特定克隆的選擇和擴(kuò)增機(jī)制等既是免疫遺傳學(xué)也是分子遺傳學(xué)研究的課題。

　　將雌性激素注射雄雞，可以促使雄雞的肝臟細(xì)胞合成卵黃蛋白。這一事實(shí)說明雄雞和雌雞一樣，在肝臟細(xì)胞中具有卵黃蛋白的結(jié)構(gòu)基因，激素的作用只在于激活這些結(jié)構(gòu)基因。

　　激素作用機(jī)制的研究也屬于分子遺傳學(xué)范疇，屬于基因調(diào)控的研究。個(gè)體發(fā)生過程中一般并沒有基因型的變化，所以發(fā)生問題主要是基因調(diào)控問題，也屬于分子遺傳學(xué)研究范疇。

　　分子遺傳學(xué)研究的方法，特別是重組DNA技術(shù)已經(jīng)成為許多遺傳學(xué)分支學(xué)科的重要研究方法。分子遺傳學(xué)也已經(jīng)滲入到許多生物學(xué)分支學(xué)科中，以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)的遺傳工程則正在發(fā)展成為一個(gè)新興的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。