DNA简史:遗传物质的发现之旅——纪念DNA双螺旋结构发现66周年_百度文 ...

DNA简史:遗传物质的发现之旅——纪念DNA双螺旋结构发现66周年
纪念DNA双螺旋结构发现66周年
1953年,注定是不平凡的一年,这一年人类开启了分子生物学时代,人们阐明了遗传物质的构成和传递途径。在此后短短的几十年里,人类破解了一个又一个生命之谜。攻克癌症、摆脱遗传病...曾经那些遥不可及的梦想也变得触手可及。
而这一切,都源自1953年4月25日,在这一天,沃森克里克发表了那篇注定要名留青史的论文:Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid(核酸的分子结构——DNA的结构)。
人们早已知道有两种核酸:DNARNA,但当时人们更倾向于蛋白质是遗传物质。但是当DNA双螺旋结构被发现的这一刻,关于遗传物质的争论便彻底结束,分子生物学时代正式开启
生命,是如此美丽、复杂而又神秘,每个人都想解开这生命之谜,但是长久以来,却还在为生命的遗传物质到底是什么而困惑。
人们的认知水平总是随着时代的发展而进步,对遗传物质的认知也不例外。很难想象有孟德尔(1822年-1884年)这样超越时代的人,在都还不知道遗传物质是什么的时候,以一己之力总结出了基因分离定律基因自由组合定律,这也注定了他孤独而又不被认可的一生。
今天BioWorld回顾证明DNA是遗传物质的这一系列的重要实验,了解这一伟大历程,并从中学习他们的光辉思想。
肺炎双球菌转化实验
1928年,英国生物学家弗雷德里克·格林菲斯(Frederick Griffith,1879年-1941年)通过实验发现了一个很有意思的结果,当非致病型肺炎链球菌(R型)与热灭活的致病型肺炎链球菌(S型)混合,就会形成致病型菌株。这表明热灭活的致病菌株中释放出了遗传物质,可以导致非致病菌向致病菌的转化。但这个遗传物质是什么,依然不能确定。
Frederick Griffith
Griffith的肺炎双球菌实验
Avery的惊人发现
Frederick Griffith转化实验之后,科学家一直想确定完成转化的究竟是哪种物质。直到1944年,美国微生物学家奥斯瓦尔德·艾弗里(Oswald Avery,1877年-1955年)和他的同事Colin MacLeod (1909–1972)、Maclyn McCarty (1911–2005)通过实验发现DNA是Griffith转化实验的关键,证实有活性的遗传物质是DNA
Avery、MacLeod和McCarty
Avery等人发表在JEM杂志的论文
Avery等人确定DNA是遗传物质的实验
Avery等人这个仔细而精确的实验被认为是二十世纪最重要的生物学实验,可以说是改变了现代生物学,然而Avery直到1955年去世,也未获诺贝尔奖,这也是被公认的诺贝尔奖最著名的过失,诺贝尔奖委员会也专门在解释并表达遗憾和后悔(来自)。当然,Avery的伟大并不需要一座诺奖来证明。
噬菌体实验
Avery等人的实验已经证实了DNA是遗传物质,但当时人们依然倾向于结果复杂多样的蛋白质才是遗传物质,因此Avery的实验在当时并没有得到应有的承认。
1952年,阿尔弗莱德·赫尔希(Alfred Hershey,1908年-1997年)和他的学生玛莎·蔡斯(Matha Chase,1927年-2003年)通过同位素标记的T2噬菌体增殖实验,证实DNA才是遗传物质。这一实验结果很快被人们普遍接受,甚至被当成了DNA是遗传物质的最后证明
Hershey和Chase
Hershey和Chase发表在 J Gen Physiol 杂志的文章
T2噬菌体培养在含有32P(磷的放射性同位素)的培养基中,使这些噬菌体体内的DNA含有放射性元素(磷存在于DNA中)。接着将噬菌体用来感染细菌,再将细菌与噬菌体外壳利用离心机分离。最后发现放射性元素存在于受感染的细菌体内。
将噬菌体培养在含有35S(硫的放射性同位素)的培养基中,使这些噬菌体体内的蛋白质含有放射性元素(硫存在于蛋白质中),接着将噬菌体用来感染细菌,再将细菌与噬菌体
利用离心机分离。最后发现放射性元素存在于噬菌体外壳中。
由于噬菌体会将本身的遗传物质植入细菌体内,因此这一系列的实验结果显示,挤压成型DNA才是这些噬菌体的遗传物质,而蛋白质则无此功能。
T2噬菌体结构
Hershey和Chase的噬菌体实验
1969年,阿尔弗莱德·赫尔希蒸汽吸尘器、Max Delbrück、Salvador Luria三人因发现病毒的复制机理和遗传结构而获得诺贝尔生理学或医学奖。
DNA双螺旋结构
1951年,年仅23岁的詹姆斯·沃森(James Watson,1928年 - )博士毕业后前往英国剑桥大学卡文迪什实验室进修,沃森在这里遇到了正在准备博士论文的弗朗西斯·克里克(Francis Crick,1916年 - 2004年),两人一拍即合,从1951年10月开始转向DNA结构方向。
沃森当时只是一个刚获得博士学位的23岁的年轻人,克里克是一个物理学博士生,两个初出茅庐的门外汉,竟然在高手如林的研究DNA结构团队中脱颖而出,首先破解DNA双螺旋结构,不可不谓奇迹。
当时在研究DNA结构的并不只有沃森克里克,美国化学家鲍林(Linus Pauling,1901年 - 1994年)、威尔金斯(Maurice Wilkins,1916年 - 2004年)、罗莎琳德·富兰克林自制纳米胶带教程(Rosalind Franklin,1920年 - 1958年)等人,都在探究DNA结构的秘密。
1952年,沃森克里克率先发表了一篇DNA三螺旋结构的论文,很快被证实错误,这一打击让他们一度暂停了DNA结构的研究。
1952年5月,富兰克林雷蒙·葛斯林(Raymond Gosling,1926年 - )拍到了一张B型DNA的X射线晶体衍射照片,也就是著名的“照片51号”,被誉为“几乎是有史以来最美的一张X射线照片。
照片51号
1952年11月,鲍林发表了一篇DNA三螺旋结构的论文,很快被证实错误。gprs水表
1952年底,埃尔文·查戈夫(Erwin Chargaff,1905年 - 2002年)来到英国与沃森克里克见面,并告知他们自己的新发现,也就是查戈夫法则:鸟嘌呤(G)与胞嘧啶(C)的比例为1:1,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)的比例也为1:1。奇怪的是,这一重要发现并没有被其他研究DNA结构的人重视。
1953年1月,威尔金斯以为沃森克里克已不再做DNA结构研究,将“照片51号”拿给沃森过目,并且详细的解释相关的研究结果,沃森意识到DNA可能是双螺旋的。
1953年2月4日,沃森楼顶钢筋如何防锈克里克重启对DNA结构模型的建构,2月8日请求威尔金斯同意他们也进行相同研究。
1953年3月7日,中波塔沃森克里克在实验室中联手搭建的DNA双螺旋模型宣告成功。
1953年4月25日,詹姆斯·沃森(James Watson,1928年 - )和弗朗西斯·克里克(Francis Crick,1916年 - 2004年)在 Nature杂志发表了一篇名为:Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid(核酸的分子结构——DNA的结构)的论文。
沃森和克里克的DNA双螺旋结构论文
Nature杂志同期发表了三篇DNA结构的论文,除了沃森克里克的这一篇,还有威尔金斯的一篇,以及富兰克林雷蒙·葛斯林的一篇。
沃森克里克在论文中提及他们是的DNA双螺旋结构受到威尔金斯富兰克林等人的启发,威尔金斯富兰克林在论文中表示自己的数据与沃森克里克的模型相符。
沃森(左)、克里克(右)在DNA双螺旋模型前
这篇划时代的论文一经发表,人们立刻明白了为什么结构似乎很简单的DNA分子能够担当做为遗传物质的重任,阻碍人们认可DNA是遗传物质的最后一个障碍被彻底消除。

本文发布于:2024-09-22 05:25:45,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/310598.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议