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认识血液分子生物学

分子生物学   血液
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生物学在20世纪取得了巨大的进展,全面改变了生物学的面貌,开辟了在分子水平研究生命现象的新学科——分子生物学。分子生物学是应用分子学技术研究涉及生命最本质的内容,它将各个层次的生命活动有机的联系起来,在新的高度上揭示生命的奥秘。一般认为分子生物学始于1953年DNA双螺旋结构的阐明,开创了生命科学中辉煌的里程碑,不仅开辟分子生物学的分支学科,更重要的是赋予分子生物学的科学含义。1959年生物化学家Paulings曾预见,今后的10年左右将对某些蛋白结构有全面的了解,届时医学将从细胞水平转向分子水平,出现分子医学的学科。确如Paulings所预见,近年来分子生物学的发展带动了生物学的全面深入的发展,特别是医学,开始从分子水平来研究生命现象和防治疾病,进入了一个崭新的分子医学(molecular medicine)新时代,新的学科不断出现,如分子病理学、分子免疫学、分子药理学、分子遗传学、分子神经解剖学、分子细胞学、分子血液学、分子内分泌学、分子肿瘤学、分子心脏学、分子流行病学等。1986年美国科学家Thomas Roderick提出基因组学,1990年启动人类基因组计划,测定基因组全序列、绘制基因图谱、建立生物信息数据库等。2001年人类基因组计划已基本完成,相继出现了结构基因组学、比较基因组学、功能基因组学。蛋白质是基因功能的具体执行者和体现者,所以蛋白质结构功能的研究提到非常重要的地位,成立了蛋白质组学及功能蛋白质组学等的研究。蛋白质组学及功能蛋白质组学是从整体水平上研究细胞在一定发育时期正常或异常功能状态的全部蛋白质组成及活动规律,从而揭示细胞内胞质与细胞核、细胞核内,以及细胞基质与细胞之间复杂的相互作用的网络关系,形成信息传递网络。这些研究将能揭示各种生命现象的奥秘,并带动多个学科的巨大发展,对疾病的病因、诊断、治疗及预防提出新的方向及措施。

回忆过去血液学不同时期的几个重要发现,虽然当时并没有分子生物学的名称,但现在看来都属于分子生物学的范畴。如1900年Landsteiner发现血型(1930年获诺贝尔奖)。现知血型物质是细胞膜上的糖脂及糖蛋白所决定。1910年Herrick报道有的贫血患者红细胞呈镰形,到1956年Ingram发现这是由于血红蛋白基因一个碱基的突变,影响血红蛋白结构,从而使红细胞变成镰状。由于这种病变只源于一个分子的改变,因此称为“分子病”。镰状细胞贫血就是人们认识的第一个“分子病”。从此异常血红蛋白病,珠蛋白生成障碍性贫血作为医学的先锋,飞速发展。20世纪80年代发现地中海贫血基因变异,并将其用于诊断,自此,分子遗传学开始走向临床实践。近20年来,实验血液学应用了分子生物学及细胞学先进的方法和技术,特别是干细胞的研究将实验血液学深入到细胞、分子水平相结合的崭新的领域。加深对造血及血细胞的认识,并有力地推动了临床血液学的进展。

进行血细胞的研究有许多优越的条件:①取材方便。可从骨髓及外周血中得到各种细胞。研究不同细胞增殖、分化、衰亡的机制。②易于观察细胞间相互作用。血细胞在体内可以代表一个“小细胞社会”,是研究细胞与细胞相互作用及信息传递的好模型。③许多其他系统的疾病都累及血细胞的变化,便于研究各系统之间的相互影响。由于血细胞有以上这些特点,所以血液学的研究在历史上都是走在医学研究的前沿。

生物大分子大体可分三大部分:蛋白质体系(包括酶)、核酸体系、蛋白质与脂质体系(生物膜)。以下分三个部分简单介绍一些基本概念。

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