第五章分子生物学的降临.pptVIP

第四章 分子生物学的降临? 生物学革命的三个阶段 自1900年起，生物学的进步是空前的，一场真正的生物学革命突然降临在20世纪中叶。德罗斯纳 将这场革命分为三个阶段： 分子生物学的降临 （1955-1965） 细胞生物学的改进 （1965-1975） 生物工程学的出现 （1975-1985） 基因的分子生物学回顾 19世纪60年代，孟德尔的植物杂交实验使他得出了有机体携带遗传因子并传递给子代的结论。 1906年英国生物学家贝特森首次提出了“遗传学” 一词，以称呼 这门研究 生物遗传问题 的新学科。 1909年，丹麦植物学家 约翰逊 提议用“基因”一词代替孟德尔的遗传因子。 人们还知道每一个基因决定一个性状，因此有机体的全貌受其全部基因的控制，而这些基因都是由其亲代传递下来的。 经过摩尔根的努力，生物学家搞清楚了基因在染色体内呈线性排列，确立了基因作为遗传基本单位的概念。 从此以后，以 解决基因组成和遗传机理 为主要内容的分子生物学时代到来了…… F·米舍尔首次分离DNA F·米舍尔1844年出生于莱茵河畔瑞士西北部城市巴塞尔 。 1868年正值克里米亚战争时期，研究所附近有家医院照料着受伤的士兵 。 1869年，米舍尔在士兵伤口脓液的白血球细胞核中找到一种由大分子构成、含有磷和氮的物质。 起初米舍尔认为该物质源于细胞核，便称它为核素(nuclein)。 1874年，米舍尔将他发现的物质分离成蛋白质和酸分子后，改称其为核酸。 现在，人们称米舍尔发现的物质为脱氧核糖核酸(DNA)。 米舍尔（瑞士）Friedrich Miescher (1844-1895) 科赛尔 (A. Kossel, 1853~1927) 莱文（美国）Phoebus A.T. Levene(1869-1940) 核苷酸: 核酸的基本构件 科塞尔和莱文为了获得DNA的组分，都采用了有机化学中十分剧烈的分析方法，而这种方法后来被证明破坏了实际上是非常巨大的分子。 因此，他们都误认为核酸是很小的分子，分子量约为1500 D。 莱文的“四核苷酸假说” 莱文的“四核苷酸假说” 莱文认为：一切来源的DNA中，四种碱基都是等量的。 这意味着多核苷酸链是由某种确定的、排列顺序不变的单位所组成，而这些单位本身又是四种核苷酸组成的结合体。 于是在这种假说之下，DNA是一种同糖原相类似的重复的多聚体。 因此，它不可能产生那种对于遗传物质来说必不可少的多样性。 这使得核酸丧失了作为遗传物质所具备的复杂性，因此核酸是遗传物质的设想被否定了。 一般都认为基因很可能是由蛋白质组成的，其根据则是蛋白质的多样性可以解释基因的多样性。 当DNA是一个相当小的简单分子的这种看法流传开来时，认为DNA具有控制发育能力的观点就逐渐失去了说服力。 考虑到发育过程和途径的极端复杂性，这样一个简单的小分子怎么可能在遗传和发育过程的控制上具有重要作用？ 20世纪60年代，人们已经接受了蛋白质是生命的物质基础的观点，通过一系列的研究人们也知道蛋白质是由氨基酸构成，构成蛋白质的氨基酸有20种。 对比来说，含有20种不同氨基酸的蛋白质大分子似乎能够提供无限数量的排列与组合来解释基因遗传的多样性。 当1930年代和1940年代科学家采用新的研究方法（超速离心，过滤，光吸收等等）后，出乎每个人意外的是DNA分子的分子量是50万到100万，比以前测得的（1500D）大两个数量级。 实际上它们比蛋白质分子还要大。这些新发现使人们又开始 重新审视 核酸和蛋白质的研究，并希望澄清这样的问题：DNA与蛋白质，究竟谁是遗传信息的载体？ 实验表明： S型死菌体内有一种物质能引起R型活菌转化产生S型菌。 这种转化的物质（转化因子）是什么? 格里菲斯对此并未做出回答。 Oswald T. Avery 1877~1955 他们从S型活菌体内提取DNA、RNA、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和 R型活菌混合均匀后注射人小白鼠体内。 结果只有注射S型菌DNA和R型活菌的混合液的小白鼠才死亡。 这是因为一部分 R型菌转化产生有毒的、有荚膜的S型菌所致，并且它们的后代都是有毒、有荚膜的。 由此说明RNA、蛋白质和荚膜多糖均不引起转化，而 只有DNA能引起转化！ 艾弗里的工作当时没有马上得到公认，人们甚至怀疑艾弗里提取的转化因子并不是纯粹的DNA，可能还有蛋白质。 怀疑论者大多是“噬菌体小组”的成员，包括德裔美国生物学家德尔布吕克 (Max Delbruck，1906 ~1981) 和卢里亚(Salvador Luria，1912~1991)。 虽然他们也都充