序言 第一章 第二章 第三章 第四章

 

第一章 数十年前赴后继解谜题 一朝间后生晚辈领风骚

 

 

 

              

 

                                   

                                                  

                                                      

                                                   

                            

 第二回  

 D N A掌控遗传渐趋明朗  蛋白质遗传假说终被抛弃

    真理往往是掌握在少数人手里的。那个时候,由于蛋白质派势力很大,人们普遍认为蛋白质才是遗传信息的载体。核酸还初出茅庐,在韬光养晦呢。

    1902年,德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论,1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。这个理论和实验都是正确而且伟大的,但却被一些人误读了。有的科学家设想,很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用,也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。

格里菲斯开创性的实验

    纸是包不住火的,特别是科学的真理之火。格里菲斯无疑是遗传世界的普罗米修斯。1928年,美国科学家格里菲斯(1877--1941)用一种有荚膜 、毒性强的和一种无荚膜、毒性弱的肺炎双球菌对老鼠做实验。他把有荚病菌用高温杀死后与无荚的活病菌一起注人老鼠体内,结果他发现老鼠很快发病死亡,同时他从老鼠的血液中分离出了活的有荚病菌。这说明无荚菌竟从死的有荚菌中获得了什么物 质,使无荚菌转化为有荚菌。这种假设是否正确呢?格里菲斯又在试管中做实验,发现把死了的有荚膜菌与活的无荚膜菌同时放在试管中培养,无荚膜菌全部变成了有荚膜菌,并发现使无荚膜菌长出蛋白质荚膜的就是已死的有荚膜菌壳中遗留的核酸(因为在加热中,荚膜中的核酸并没有被破坏)。格里菲斯称该核酸为"转化因子"。

                  点击图片看大图 (肺炎双球菌实验) 

 

艾弗里的进一步探索

    1944年,美国细菌学家艾弗里(1877--1955)从有荚膜菌中分离得到活性的“转化因子”,并对这种物质做了检验蛋白质是否存在的试验,结果为阴性,并证明“转化因子”是DNA。但这个发现没有得到广泛的承认,人们怀疑当时的技术不能除净蛋白质,残留的蛋白质起到转化的作用 。蛋白质的地位还相当稳固,不过随着谜底的层层揭开,真相很快会水落石出。

噬菌体助DNA一臂之力   DNA确立遗传信息携带者地位

 
  虽然艾弗里的发现没有得到普遍承认,但是还是有人坚信不移的。美籍德国科学家德尔布吕克(1906--1981)的噬菌体小组就是其中之一。因为他们在电子显微镜下观察到了噬菌体的形态和进入大肠杆菌的生长过程。

    下面我们一起来了解一下噬菌体这位遗传发现的大功臣。噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种病毒,个头比细菌不知要小多少倍,和细菌打的是消耗战。噬菌体的独特战术:噬菌体像一个小蝌蚪,外部是由蛋白质组成的头膜和尾鞘,头的内部含有DNA,尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当噬菌体侵染大肠杆菌时,先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上,然后将它体内的DNA全部注人到细菌细胞中去,蛋白质空壳仍留在细菌细胞外面,再没有起什么作用了。进入细菌细胞后的噬菌体DNA,就利用细菌内的物质迅速合成噬菌体的DNA和蛋白质,从而复制出许多与原噬菌体大小形状一模一样的新噬菌体,直到细菌被彻底解体,这些噬菌体才离开死了的细菌,再去侵染其他的细菌。怎么样,小病毒吃掉大细菌,厉 害吧。          

           点击图片看大图(噬菌体侵染细菌过程)  

   新技术的出现也为DNA的崛起铺平了道路。赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染实验:1952年,噬菌体小组主要成员赫尔希(1908--)和他的学生蔡斯用先进的同位素标记技术,做噬菌体侵染大肠杆菌的实验。他把大肠杆菌T2噬菌体的核酸标记上32P,蛋白质外壳标记上35S。先用标记了的T2噬菌体感染大肠杆菌,然后加以分离,结果噬菌体将带35S标记的空壳留在大肠杆菌外面,只有噬菌体内部带有32P标记的核酸全部注人大肠杆菌,并在大肠杆菌内成功地进行噬菌体的繁殖。这个实验证明DNA有传递遗传信息的功能,而蛋白质则是由 DNA的指令合成的。这一结果正式确立了DNA的作用,被学术界广泛接受。

       点击图片看大图(赫尔希和蔡斯的T2噬菌体侵染实验)

 

查加夫对碱基含量关系的新发现

   几乎与此同时,奥地利生物化学家查加夫(1905--)对核酸中的4种碱基的含量的重新测定取得了成果。在艾弗里工作的影响下,他认为如果不同的生物种是由于DNA的不同,则DNA的结构必定十分复杂,否则难以适应生物界的多样性。因此,他对列文的"四核苷酸假说"产生了怀疑。在1948-1952年4年时间内,他利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基,用紫外线吸收光谱做定量分析,经过多次反复实验,终于得出了不同于列文的结果。实验结果表明,在DNA大分子中 嘌呤和嘧啶的总分子数量相等,其中腺嘌呤A与胸腺嘧啶T数量相等,鸟嘌呤G与胞嘧啶C数量相等。说明DNA分子中的碱基A 与T、G与C是配对存在的,从而否定了"四核苷酸假说",并为探索DNA分子结构提供了重要的线索和依据。 这个发现为第三回的研究成果奠定了坚实的基础。

 

前辈风采
开山鼻祖
精彩瞬间

 

第一回
第二回
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