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生物基因技术发展介绍

Release Time:2019-11-30
     尽管从1900年代初到第二次世界大战这段时期被认为是遗传学的“黄金时代”,但科学家们仍未确定DNA而非蛋白质是遗传物质。在这段时间里,人们进行了许多遗传发现,并在遗传学和进化之间建立了联系。

      弗里德里希·迈斯(Friedrich Meischer)在1869年从鱼精液和开放性伤口的脓液中分离了DNA。由于它是从细胞核中提取的,所以迈歇尔将这种新化学物质命名为“细胞核蛋白”。随后,名称更改为核酸,最后更改为脱氧核糖核酸(DNA)。罗伯特·菲尔根(Robert Feulgen)在1914年发现紫红色染料对DNA染色。然后在所有真核细胞的细胞核中发现了DNA。

       在1920年代,生物化学家P.A. Levene分析了DNA分子的成分。他发现它含有四个含氮碱基:胞嘧啶,胸腺嘧啶,腺嘌呤和鸟嘌呤。脱氧核糖和一个磷酸基团。他得出结论,基本单位(核苷酸)由与糖连接的碱基组成,磷酸盐也与糖连接。他(不幸的是)还错误地得出结论,碱基的比例是相等的,并且有一个四核苷酸是该分子的重复结构。然而,核苷酸保留为核酸聚合物的基本功能单元(单体)。有四个核苷酸:胞嘧啶(C),鸟嘌呤(G),腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)。

       在1900年代初期,对遗传学的研究真正开始:孟德尔的工作与细胞生物学家的工作之间的联系导致了染色体遗传学的传承。 Garrod提出了基因与“新陈代谢的先天性错误”之间的联系。问题就形成了:什么是基因?答案来自对一种致命传染病:肺炎的研究。在1920年代,弗雷德里克·格里菲斯(Frederick Griffith)研究了引起疾病的引起肺炎的细菌菌株(Streptococcus peumoniae)与未引起肺炎的菌株之间的差异。引起肺炎的菌株(S菌株)被胶囊包围。另一个菌株(R菌株)没有胶囊,也没有引起肺炎。弗雷德里克·格里菲斯(Frederick Griffith,1928)能够诱导肺炎链球菌的非致病性菌株致病。格里菲斯(Griffith)提到了导致非致病性细菌致病的转化因子。格里菲斯(Griffith)将不同菌株的细菌注入小鼠体内。 S株杀死小鼠; R株没有。他进一步指出,如果将热杀死的S株注射到小鼠中,则不会引起肺炎。当他将热杀死的S与Live R结合使用并将混合物注射到小鼠中(记住,没有一个人会杀死小鼠)时,小鼠会患上肺炎并死亡。从小鼠体内回收的细菌具有一个胶囊,并在注射后杀死了其他小鼠!

假设:
  • 死亡的S株已复活/复活。
  • Live R已通过某些“转换因素”转换为LiveS。

     进一步的实验使格里菲斯得出结论,认为2是正确的。

1944年,奥斯瓦尔德·埃弗里(Oswald Avery),科林·麦克劳德(Colin MacLeod)和麦克林·麦卡蒂(Maclyn McCarty)重新研究了格里菲斯的实验,并得出了转化因子是DNA的结论。他们的证据很充分,但不是完全结论性的。当时对于遗传物质最喜欢的是蛋白质。许多科学家并不认为DNA是很强的候选人。

      麦克斯·德尔布吕克(Max Delbruck)和萨尔瓦多·卢里亚(Salvador Luria)在1940年代的工作为确定遗传物质做出了突破。噬菌体是一种攻击细菌的病毒,Delbruck和Luria处理的病毒是攻击人类肠道中发现的大肠杆菌的细菌。噬菌体由覆盖DNA的蛋白质外壳组成。噬菌体通过将DNA注入宿主细胞来感染细胞。然后,这种病毒DNA“消失”,同时接管细菌机器并开始制造新病毒而不是新细菌。 25分钟后,宿主细胞破裂,释放出数百种新的噬菌体。噬菌体具有DNA和蛋白质,使其非常适合解析遗传物质的性质。

       1952年,阿尔弗雷德·D·赫尔希(Alfred D. Hershey)和玛莎·蔡斯(Martha Chase)(单击链接查看其实验的详细信息)进行了一系列实验,以确定蛋白质或DNA是遗传物质。 通过用不同(互斥)的放射性同位素标记DNA和蛋白质,他们将能够确定哪种化学物质(DNA或蛋白质)进入细菌。 这种材料必须是遗传材料(格里菲斯转化剂)。 由于DNA含有磷(P)但不含硫(S),因此他们用放射性Phosphorous-32标记了DNA。 相反,蛋白质缺乏P但具有S,因此可以用放射性Sulphur-35进行标记。 Hershey和Chase发现放射性S保留在细胞外,而放射性P仍在细胞内,这表明DNA是遗传的物理载体。

待续!
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