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DNA雙螺旋與分子的來歷
點(diǎn)擊次數(shù)：778 發(fā)布時(shí)間：2013-9-26
詹姆斯 沃森《雙螺旋——發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的故事》
dna雙螺旋與分子
豌豆品種進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。孟德爾曾經(jīng)研究過圓形和皺形種子，紅花和白花等性狀在子代植物中的分布情況。他的雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果使他得出了有機(jī)體攜帶著并傳遞給子代很多遺傳因子或稱基因的結(jié)論。每一個(gè)基因決定一個(gè)性狀，因此有機(jī)體的全貌受其全部基因的控制，而這些基因都是由其親代傳授下來的。
孟德爾的見解遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了他的時(shí)代，以致他的發(fā)現(xiàn)在以后35年內(nèi)沒有引起的大量工作。此外，他們還發(fā)現(xiàn)了基因能夠進(jìn)行突然的、*性的變化或稱突變。一個(gè)突變可以導(dǎo)致由基因所決定的特定遺傳性狀發(fā)生變化，例如紅花顏色變?yōu)榘谆伾?/p>
這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果大大推動(dòng)了對(duì)于生命的認(rèn)識(shí)。從理論上來說，它為了解種以前不知道的合磷豐富的物質(zhì)——核酸。到本世紀(jì)初，文字形式發(fā)表了這種觀點(diǎn)。但是，直到1961年，才zui后證明遺傳密碼確實(shí)含有一種語(yǔ)言，在這種語(yǔ)言中，DNA的多核苷酸鏈在多肽翻譯過程中念為3X3。克里克是用帶有突變基因的噬菌體進(jìn)行純形狀性質(zhì)的遺傳實(shí)驗(yàn)證實(shí)這一觀點(diǎn)的。異體催化功能的形狀和信息原理，業(yè)已得到證明，這當(dāng)然是件很有意義的事。但是，為了搞清楚它的分子機(jī)制，就需要運(yùn)用生化方法去打開分子結(jié)構(gòu)的奧秘，因?yàn)檎沁@種分子結(jié)構(gòu)實(shí)際上影響著中心法則的轉(zhuǎn)錄和翻譯。運(yùn)用生化方法的*個(gè)結(jié)果，是認(rèn)識(shí)到核糖核蛋白體是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成的部位。核糖核蛋白體是一種小的顆粒，由三分之一的蛋白質(zhì)和三分之二的RNA所組成。
活細(xì)胞內(nèi)有大量核糖核蛋白體。但是，基因編碼的遺傳信息是如何通過核糖核蛋白體轉(zhuǎn)變成多肽鏈的氨基酸順序的呢?為了回答這個(gè)問題，1961年雅柯布（Francois Jacob）和莫諾德提出，按照中心法則，首先由基因的核苷酸順序轉(zhuǎn)錄出稱為信使RNA的核酸。這種信使RNA分子與核糖核蛋白體表面相結(jié)合后，再由信使RNA的核苷酸順序以密碼子為單元翻譯為多肽鏈的氨基酸順序，在翻譯過程中，信使RNA正象錄音帶穿過錄音機(jī)一樣穿過核糖核蛋白體。沃森和他的學(xué)生們?cè)陉U明核糖核蛋白體的結(jié)構(gòu)、信使RNA形成的機(jī)制以及信使RNA翻譯成蛋白質(zhì)等方面都做出了重要的貢獻(xiàn)。當(dāng)信使RNA穿過核糖核蛋白體時(shí)，信使RNA是如何指導(dǎo)氨基酸排列成早就確定了的正確順序的呢?1958年，在信使RNA的概念尚未明確提出以前，克里克就對(duì)這個(gè)問題提出了他的看法。他認(rèn)為，二十種不同的氨基酸不可能以一種特別方式與RNA模板的核苷酸三聯(lián)體直接發(fā)生作用。
因此，他提出一個(gè)“適應(yīng)子”核苷酸的概念。任何種類的氨基酸在進(jìn)入多肽鏈以前首先要裝配在適應(yīng)子上。這種適應(yīng)子被認(rèn)為含有一個(gè)三聯(lián)體核苷酸，即“反密碼子”。反密碼子按沃森-克里克堿基對(duì)原理與表示帶有該適子的那個(gè)氨基酸三聯(lián)體核苷酸密碼子互補(bǔ)配對(duì)。適應(yīng)子上的反密碼子核苷酸與信使RNA上的相應(yīng)密碼子核苷酸形成特定的氫鍵，從而將帶有該適應(yīng)子的氨基酸帶到核糖核蛋白體上的預(yù)先確定的適當(dāng)位置。適應(yīng)子假說提出后不久，研究蛋白質(zhì)合成的表示尿嘧啶核苷酸）三聯(lián)體為苯丙氨酸的密碼子。1961年8月，在莫斯科生物化學(xué)代表大會(huì)上，尼倫伯格宣布了他鑒定的這*個(gè)密碼子。這件事引起了全場(chǎng)轟動(dòng)（克里克后來寫道，他就感到象“觸了電”一樣）。這樣一來，也就一下子能夠直接運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來破譯遺傳密碼了。因?yàn)椋瑢⒏鞣N已知成分構(gòu)成的合成信使RNA引入無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成體系，其效果變得可以檢驗(yàn)了。莫斯科生化會(huì)議開始了一場(chǎng)破識(shí)遺傳密碼的競(jìng)賽。結(jié)果六十四種密碼子全部破識(shí)。
到了本世紀(jì)六十年代中期，DNA自我催化和異體催化功能的一般性質(zhì)已經(jīng)基本上搞清楚了。通過互補(bǔ)氫鍵的形成，DNA獲得了雙重功能。一是作為模板合成自身的復(fù)本，完成DNA的自我催化功能。二是轉(zhuǎn)錄成mRNA，然后在蛋白質(zhì)合成中，mRNA通過與（RNA的反密碼子形成互補(bǔ)氫鍵完成它*的異體催化功能。中心法則結(jié)果證明基本上是正確的。在沒有借助物理學(xué)和化學(xué)未知原理的情況下，基因的奧秘揭開了。沃森和克里克早已發(fā)現(xiàn)，同類物質(zhì)循環(huán)繁衍，其過程看來就是互補(bǔ)氫鍵的形成過程。