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核酸作为遗传物质的发现历程 核酸研究的发展历程

本文为大家介绍了 核酸作为遗传物质的发现历程 ,还有的小伙伴在问核酸研究的发展历程,下面小编给大家细致的讲述一下。

核酸是遗传信息的载体,是生命必需的分子,其重要性无与伦比。1868年,24岁的瑞士医生米歇尔(Friedrich Miescher,霍佩-赛勒的学生)从白细胞核中首次发现核酸,称之为“核素”。他还发现生殖细胞富含核酸,核酸在各种细胞中广泛存在,细胞分裂前核酸含量会显着增加。

Friedrich Miescher,引自百度百科

可惜的是,米歇尔经过一番研究后认为不同生物的核酸性质过于接近,无法解释生物遗传的多样性,遗传信息更可能储存在蛋白质中。所以米歇尔最终与遗传物质的发现失之交臂。

其实,当时的实验技术也无法解析核酸的结构。直到1929年,美国生化学家莱文(Levene)才发现了核苷酸的基本结构,但同时又提出一种“四核苷酸假说”,认为核酸由等量的四种核苷酸构成,不可能有什么重要功能。

1928年,英国细菌学家格里菲斯(Frederick Griffith)发现肺炎双球菌的转化现象,证明了遗传物质的存在。这个实验在小鼠体内进行,所以称为体内转化实验。

正常肺炎双球菌有一层粘性发光的多糖荚膜,有致病性,称为光滑型(S型);一种无荚膜的突变型称为粗糙型(R型),没有致病能力(缺乏UDP-葡萄糖脱氢酶),菌落很小。格里菲斯发现,将活的粗糙型菌和加热杀死的光滑型菌混合液注射小鼠可以致病,而二者单独注射都无致病性。

肺炎双球菌的R型(左)和S型(右)。引自JEM,1944

转化实验说明加热杀死的光滑型菌体内有一种物质使粗糙型菌转化为光滑型菌。格里菲斯称之为“转化因子”(transforming principle),但并未分离出这种物质。

Oswald Avery,引自百度百科

1944年,美国细菌学家艾弗里(Oswald Avery)通过肺炎双球菌体外转化实验证明DNA是遗传物质。他将加热杀死的光滑型菌的无细胞抽提液分离纯化,依次除去各种杂质,得到纯化的转化因子,并且纯化的转化因子仍然具有类型特异的、可遗传的转化活性。之后对转化因子特性的分析证明转化因子是DNA。具体的实验证据如下:

1. 转化因子的化学元素分析与计算出来的DNA组成非常接近。

2. 纯化的转化因子在光学、超速离心、扩散和电泳性质上与DNA相似。

3. 转化活性不因去除蛋白质或脂类而损失。

4. 用胰蛋白酶和糜蛋白酶处理不影响其转化活性。

5. 用RNA酶处理也不不影响其转化活性。

6. DNA酶可使其转化活性丧失。

最后艾弗里得出结论:“脱氧核糖型的核酸是Ⅲ型肺炎球菌转化因子的基本单位”。不过有些人仍然坚持蛋白质是遗传物质,认为他的分离不彻底,是混杂的微量蛋白质引起的转化。

艾弗里的论文发表于JEM,1944

1952年,Hershey和Chase的T2噬菌体旋切实验彻底证明遗传物质是核酸,而不是蛋白质。他们用35S标记蛋白质,用32P标记核酸。用不同标记的噬菌体感染细菌,然后测定宿主细胞同位素的位置。当用硫标记的噬菌体感染时,放射性只存在于细胞外面,即噬菌体的外壳上;当用磷标记的噬菌体感染时,放射性在细胞内,说明感染时进入细胞的是DNA。因为只有DNA是连续物质,所以DNA是遗传物质。

1956年,Fraenkel Conrat的烟草花叶病毒(TMV)重建实验证明,RNA也可以作为遗传物质。他们把TMV在水和酚中震荡,使蛋白质与RNA分开,然后分别感染烟草,发现只有RNA可以使烟草感染,产生正常后代。

这些实验证明了核酸是遗传物质,使核酸成为研究热点。以至于在此后的30年间,核酸研究共获得了15次诺贝尔奖,占据了生物领域全部相关奖项的四分之一。

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核酸研究的发展历程

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核酸的发现和研究史 ▲ 1868年 瑞士外科医生Friedrich Miescher首次脓细胞的胞核中 提取到核酸与蛋白质的结合物,当时称为核素(nuclein),它含 磷量极高,酸性很.

证明核酸是遗传物质的实验主要考虑3个:1、格里菲斯的肺炎双球菌体内转化实验:证实了转化因子的存在;2、艾弗里的体外转换实验:证明了蛋白质不是遗传物质,dna是遗传物质.但不严密,因为dna中还混有少量蛋白质;3、赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验:采用放射性同位素标记法,严密证实了dna是遗传物质.