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二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版)

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版)

出版社：北京大學出版社出版時間：2021-10-01
開本： 16開 頁數(shù)： 400
中 圖 價:¥73.2(6.2折) 定價  ¥118.0 登錄后可看到會員價
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二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 版權信息

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 本書特色

1. 入選2020年全國中小學生閱讀指導目錄。 2. 本書為國際上具有很大影響的優(yōu)秀科普讀物，被翻譯成多種文字。 3. 名著名譯：北京大學生命科學學院昌增益教授翻譯。 4. 全新增訂：本書為增訂版，以大量篇幅，增加了分子生物學在21世紀新進展的精彩內(nèi)容。

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 內(nèi)容簡介

分子生物學的根基是什么？基因的化學本質(zhì)是什么？細菌遺傳學是如何誕生的？物理學家是如何走進分子生物學領域的？雙螺旋是如何被發(fā)現(xiàn)的？遺傳密碼是如何被破譯的？信使RNA是如何被發(fā)現(xiàn)的？癌基因是如何被發(fā)現(xiàn)的？生物學與醫(yī)學的分子化進程如何？發(fā)育生物學是如何崛起的？分子生物學如何解釋生物演化？系統(tǒng)生物學與合成生物學能取代分子描述嗎？ 本書通過對大量科學文獻和有名科學家科研工作的分析，對分子生物學在20世紀的興起和發(fā)展作了全面概括和系統(tǒng)描述。從分子生物學的根基開始，把分子生物學的誕生、發(fā)展和擴展過程中的核心人物和重要事件串聯(lián)起來，描繪了一幅波瀾壯闊的分子生物學史畫卷。本書還深入淺出地分析了這個過程中理論與實驗、社會環(huán)境與科學環(huán)境、各門科學學科之間的交互作用。有助于讀者理解近代生命科學的成就和歷史，擴大科學視野，培養(yǎng)和提升科學素養(yǎng)。 本書增訂版以大量篇幅，增加了分子生物學在21世紀新進展的精彩內(nèi)容。

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 目錄

目　錄
中文版序............................................................................i
中譯者序........................................................................... iii
緒　論........................................................................1
**部分　分子生物學的誕生.............................................9
第1 章　這門新科學的根基 .............................................10
第2 章　一個基因一種酶假說 ............................................17
第3 章　基因的化學本質(zhì) ........................................................24
第4 章　噬菌體研究小組 .......................................................31
第5 章　細菌遺傳學的誕生 .......................................................40
第6 章　煙草花葉病毒的結(jié)晶 .................................................49
第7 章　物理學家進入分子生物學領域 ..................................52
第8 章　洛克菲勒基金會的影響 ..............................................61
第9 章　分子生物學中的物理技術 ..........................................68
第10 章　物理學的角色 ............................................................76
第二部分　分子生物學的發(fā)展.............................................................79
第11 章　雙螺旋的發(fā)現(xiàn) .................................................................................................80
第12 章　破譯遺傳密碼 ................................................................................................92
第13 章　信使RNA 的發(fā)現(xiàn) ........................................................................................105
第14 章　法國學派 ......................................................................................................113
第三部分　分子生物學的擴展.............................................................................................125
第15 章　常態(tài)科學 ......................................................................................................126
第16 章　遺傳工程 ......................................................................................................137
第17 章　斷裂基因與剪接 ..........................................................................................152
第18 章　癌基因的發(fā)現(xiàn) ..............................................................................................160
第19 章　從DNA 聚合酶到DNA 擴增 .....................................................................168
第四部分　超越分子生物學？.............................................................................................177
第20 章　生物學與醫(yī)學的分子化 ..............................................................................179
第21 章　蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) ..................................................................................................191
第22 章　發(fā)育生物學的崛起 ......................................................................................200
第23 章　分子生物學與生物演化 ..............................................................................211
第24 章　基因療法 ......................................................................................................225
第25 章　RNA 的中心位置 .........................................................................................236
第26 章　表觀遺傳學 ..................................................................................................247
第27 章　測定人類基因組的序列 ..............................................................................258
第28 章　系統(tǒng)生物學及合成生物學 ..........................................................................269
第29 章　分子生物學中的圖像、示意圖及隱喻 ......................................................279
總體結(jié)論.................................................................................................................................290
附錄：術語定義.....................................................................................................................292
注　釋.....................................................................................................................................296
展開全部

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 節(jié)選

第1 章　這門新科學的根基 20 世紀伊始，當生物化學取代了一系列可以被粗略地歸類在生理化學這個名稱下的研究領域時，一門新的科學出現(xiàn)了。1 與其前身不同的是，這門新的生物化學為醫(yī)學提供了診斷的科學方法；作為一門基礎科學，它試圖揭示生物體內(nèi)分子被轉(zhuǎn)變的方式。 **次真正的生物化學實驗在1897 年進行。當時，通過使用不含細胞的酵母抽提液，德國化學家愛德華·比希納（Eduard Buchner）在活的生物體之外成功地實現(xiàn)了將糖轉(zhuǎn)化為酒精的發(fā)酵過程。這一發(fā)現(xiàn)特別重要，因為在40 年前，法國科學家巴斯德曾經(jīng)爭辯說，發(fā)酵過程代表著生命的“符號”或“標記”。 生物化學在兩個方向得到了發(fā)展。一方面它研究了生物體內(nèi)分子（尤其是糖）的轉(zhuǎn)變。另一方面，它鑒定了蛋白質(zhì)（包括酶）的特征，而它們不僅是生命的關鍵組分，也是生物化學家所關注的使生物體內(nèi)分子發(fā)生轉(zhuǎn)變的主體。 20 世紀前半葉對生物化學而言是一個重要時期。這一期間的標志性成果包括，揭示了主要的代謝途徑——糖酵解途徑、尿素循環(huán)、三羧酸循環(huán)??等，并對細胞呼吸現(xiàn)象開展了大量研究。與此同時，物理化學領域的進展導致在生物體外對酶活性開展研究的系統(tǒng)被創(chuàng)建。一種對酸性的量化標度（pH）被建立，正如可以重現(xiàn)細胞內(nèi)液體介質(zhì)特性的“緩沖溶液”的建立。這些進展為研究酶催化的動力學行為的基本原理——酶學——奠定了基礎。它們也使得穩(wěn)定酶的活性，從而對酶進行純化成為可能。相應地，純化后對酶的結(jié)晶又使人們能夠研究酶的結(jié)構(gòu)。 在20 世紀前20 年的生物化學領域，被稱為膠體理論的內(nèi)容占據(jù)一種主導地位。在化學與生物學交界處，該理論探究了被稱為物質(zhì)一種新狀態(tài)——膠體——的存在，它被認為是一種為生命所特有卻可以被物理學和化學所研究的物理化學性質(zhì)。該理論的邊界模糊而不確定，一系列帶有該理論特征的研究現(xiàn)在被認為是物理化學領域的經(jīng)典。盡管膠體理論早已被人們遺忘，但它在當時極其重要。的確，幾次諾貝爾獎被授予給了膠體研究領域！我們現(xiàn)在知道，這種理論在多個方面都是完全錯誤的。該理論的關鍵性假設之一是，當質(zhì)量分子低的簡單分子組合在一起時，膠體就形成了。膠體理論的支持者認為，大分子不可能存在，只有小分子聚合體才可能存在。 膠體理論的支持者和反對者之間的一場重要爭論，發(fā)生在當合適的技術被建立之后對分子質(zhì)量的測定方面。對蛋白質(zhì)和酶的結(jié)晶形式的分離以及利用這些晶體獲得的X 射線衍射圖像表明，這些生物組分具有清晰界定的結(jié)構(gòu)，而這與膠體理論不吻合。 這些爭辯以及新的科學發(fā)現(xiàn)所導致的結(jié)果是，膠體理論逐漸被大分子理論所取代！按蠓肿印保╩acromolecule）這個術語1922 年由德國化學家赫爾曼·斯托丁格（Hermann Staudinger）引入，它用于描述其原子通過強的化學鍵連接在一起的高分子質(zhì)量的分子。 在生物化學歷史中以及后來的分子生物學的發(fā)展中，另一關鍵概念是“專一性”（specificity）。專一性*初描述的是酶辨識其所作用的特定分子（即底物）的化學結(jié)構(gòu)的能力。這個被認為是生物分子所獨有特性的概念，在20 世紀上半葉的生物學中無所不在，但今天不太常見。專一性這個概念是1890 年由德國化學家埃米爾·費歇爾（Emil Fischer）首次清楚提出的，他曾對蛋白質(zhì)開展過廣泛研究。為了闡明專一性這個概念，費歇爾用了鎖和鑰匙進行比喻——底物與酶之間的相互作用可以類比為一把鑰匙與一把鎖之間的相互作用。 所有生物分子都具化學專一性這個概念，在免疫系統(tǒng)的研究中得到了*為驚人的發(fā)展。免疫學家們很快就將酶- 底物之間的相互作用與抗原- 抗體之間的相互作用進行了類比。 在德國生物學家保羅·埃利希（Paul Ehrlich）提出免疫響應的模型等見解之后，對抗體的化學研究——免疫化學——在20 世紀上半葉通過卡爾·蘭德施泰納（Karl Landsteiner）的領導而發(fā)展起來。6 作為一位奧地利籍并在紐約的洛克菲勒研究所工作過的免疫學家，蘭德施泰納向動物體內(nèi)注射了不同的分子，然后研究了動物體針對這些分子所產(chǎn)生的抗體。其結(jié)果令人難忘：無論所注射分子的化學本質(zhì)如何，只要它們與載體大分子偶聯(lián)在一起，那么動物機體就能夠產(chǎn)生針對這些化學分子的專一性抗體。 蘭德施泰納對所注射物質(zhì)進行了一定的分子改造，結(jié)果表明，動物機體可以識別這些細微的變化，并合成了可以與這些新的被改造過的分子特異結(jié)合的抗體，揭示這種分子識別的專一性乃動物本身的固有特性。本身就是一門獨立學科的免疫化學，被證明是用于研究一種生物的不同組分——一個之前由生理學和解剖學占主導地位的學科——的有效工具。如果一種動物被注入了從其他種類生物中提取出來的一種特定蛋在德國生物學家保羅·埃利希（Paul Ehrlich）提出免疫響應的模型等見解之后，對抗體的化學研究——免疫化學——在20 世紀上半葉通過卡爾·蘭德施泰納（Karl Landsteiner）的領導而發(fā)展起來。作為一位奧地利籍并在紐約的洛克菲勒研究所工作過的免疫學家，蘭德施泰納向動物體內(nèi)注射了不同的分子，然后研究了動物體針對這些分子所產(chǎn)生的抗體。其結(jié)果令人難忘：無論所注射分子的化學本質(zhì)如何，只要它們與載體大分子偶聯(lián)在一起，那么動物機體就能夠產(chǎn)生針對這些化學分子的專一性抗體。 蘭德施泰納對所注射物質(zhì)進行了一定的分子改造，結(jié)果表明，動物機體可以識別這些細微的變化，并合成了可以與這些新的被改造過的分子特異結(jié)合的抗體，揭示這種分子識別的專一性乃動物本身的固有特性。本身就是一門獨立學科的免疫化學，被證明是用于研究一種生物的不同組分——一個之前由生理學和解剖學占主導地位的學科——的有效工具。如果一種動物被注入了從其他種類生物中提取出來的一種特定蛋白質(zhì)的話，那么它就會產(chǎn)生針對這種異源蛋白質(zhì)的特異性抗體。于是，利用這種免疫學識別中的專一性就能有效揭示，某種生物體中的蛋白質(zhì)等化學組分的特異性。 1936—1940 年，對專一性這一概念的理解發(fā)生了實質(zhì)性變化，從一種生物學的概念逐漸演化成了一種被稱為立體化學的概念。這種快速發(fā)展對于在物理化學水平解釋有機體的特異性是不可或缺的，而這一發(fā)展是蘭德施泰納與美國化學家萊納斯·鮑林（Linus Pauling）相遇的結(jié)果。7 蘭德施泰納希望就動物體針對被注射的分子所產(chǎn)生抗體表現(xiàn)出來的專一性進行化學解釋。對于想研究生物分子的鮑林而言，蘭德施泰納的研究結(jié)果是用來表征使抗原和抗體之間發(fā)生特異相互作用的化學鍵的極佳材料。 當時，鮑林已經(jīng)因為將量子力學應用于分子研究而知名。 奧地利物理學家薛定諤（Erwin Schrödinger）的理論研究，與沃爾特·海特勒（Walter Heitler）和弗里茨·倫敦（Fritz London）將量子力學應用于理解氫分子結(jié)構(gòu)的工作一起，都表明化學鍵的形成可以通過量子力學來解釋，并且還能通過參與化學鍵形成原子的結(jié)構(gòu)來進行預測。然而，所涉及的計算如此困難，以至于新的量子理論并不能被應用于對復雜分子的認識。 鮑林簡化了這些計算，并通過使用很多案例揭示，量子力學可以解釋化學鍵的存在與特征。他后來又把這一工作延伸到了一些計算所得出的鍵長與鍵強與實際測定的值不匹配的分子上。鮑林提出，這種出入是由于這些分子在幾種不同的結(jié)構(gòu)形式之間“共振”而產(chǎn)生。這種觀察到的差異是分子處于兩種形式之間的一種平衡狀態(tài)的直接反映，這樣能產(chǎn)生共振能量。鮑林利用這種見解重新解釋了先前的實驗結(jié)果，尤其是那些來自X 射線衍射晶體學的。他這種半經(jīng)驗性的研究方法——不斷在結(jié)構(gòu)研究與從量子力學原理衍生來的簡單理論規(guī)則之間進行切換——賦予化學一種新的形式。鮑林的個性、超凡魅力和他在教學方面的天賦也在這種轉(zhuǎn)變過程中發(fā)揮了重要作用。 這項研究方法致使鮑林能夠?qū)姷墓矁r鍵與弱的化學鍵予以區(qū)分。強鍵被經(jīng)典地稱為化學鍵——它們源自兩個原子之間共享電子。弱鍵——比如氫鍵和離子鍵——由原子與原子間部分地共享其電子而形成；后者盡管被這樣稱呼，但它們在生物學中扮演重要角色。

二十世紀生物學的分子革命——分子生物學所走過的路(增訂版) 作者簡介

（法）米歇爾·莫朗熱(Michel Morange)，法國巴黎高等師范學院生物系教授，著名分子生物學家和科普作家。 譯者簡介： 昌增益，北京大學生命科學學院教授、博士生導師，國家973項目首席科學家。

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