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“DNA是主要的遗传物质”的探索历程

(2011-10-18 10:37:06)
标签:

杂谈

分类: 生物专业
http://www.slzx.cn/ct/szweb/DNA_wzh/dna5.jpg http://www.slzx.cn/ct/szweb/DNA_wzh/1.gif http://www.slzx.cn/ct/szweb/DNA_wzh/dna4.jpg
                            位置:首页/ 探究学习/转化实验/格里非思和艾弗里  
 

   1928年,英国细菌学家格里菲思(1877-1944)对两种S型和S型肺炎球菌进行研究,少量的S型菌就会使小鼠患肺炎而死亡,而R型菌则不会。一次,格里菲思把加热杀死的S型菌和活的R型菌混合注射到小鼠身上,小鼠竟然也患病死亡了。这是怎么回事呢?这就是著名的“格里菲思之谜”。 格里菲斯发现转化作用,为尔后认识到DNA是遗传物质奠定了基础。
             http://www.slzx.cn/ct/szweb/DNA_wzh/images/geryfeis1879-1941.jpg    格里菲思

  1944年,美国细菌学家艾弗里(1877-1955)等人在实验中发现:死去的S型菌并未复活,而是S型菌的DNA进入了R型菌,使其转化为新的S型致病肺炎双球菌。艾弗里等人的实验不仅揭开了“格里菲思之谜”,并且在世界上第一次证明遗传基因就在DNA上。但当时遗传学界的主流观点是蛋白质承担着遗传信息载体的作用,大多数人并不接受艾弗里的发现。
                       

http://www.slzx.cn/ct/szweb/DNA_wzh/images/aifoli.jpg   艾弗里
 

       艾弗里和他的同事麦克劳德(C.M.Mcleod)和麦卡蒂(M.J.Mccarty)正是在这个基础上继续前进,才获得了重大的突破。1944年,在纽约洛克菲勒研究所,艾弗里等人为了弄清转化因子的化学本质,开始对含有R→S转化因子的SⅢ型细菌的无细胞抽提物进行分馏、纯化工作。他们根据染色体物质的绝大部分是蛋白质的事实,曾一度推断蛋白质很可能是“转化因子”。然而,当他们使用一系列的化学法和酶催化法,把各种蛋白质、类脂、多糖和核糖核酸从抽提物中去掉之后,却发现抽提物的剩余物质仍然保持把R型转化为S型的能力。于是,他们对自己的推断动摇了。最后,在对抽提物进一步纯化之后,他们发现,只消把取自SⅢ细胞抽提物的纯化DNA,以低达六亿分之一的剂量加在一个R型细胞的培养物中,仍然具有使R→SⅢ的转化能力。他们还发现,从一个本身由R型转化产生的S型细菌的培养物中提取的DNA也能使R→S。于是,他们得出结论说,“转化因子”就是DNA。并在《实验医学杂志》第79卷第137期发表了这一研究成果。

艾弗里等人的试验和结论是对脱氧核糖核酸认识史上的一次重大突破,彻底改变了它在生物体内无足轻重的传统观念。艾弗里等人在1944年所作的试验和结论,不仅没有使科学界立即接受DNA是遗传物质的正确观念,反而引起了科学界许多人的极大惊讶和怀疑。当时主要有两种代表性的否定意见。第一种是,即使活性转化因子就是DNA,也可能只是通过对荚膜的形成有直接的化学效应而发生的作用,不是由于它是遗传信息的载体而起作用的。第二种否定意见则根本不承认DNA是遗传物质,认为不论纯化的 DNA从数据上看是如何的纯净,它仍然可能藏留着一丝有沾污性的蛋白质残余,说不定这就是有活性的转化因子。


科学界的怀疑、否定,不但没有能动摇艾弗里等人继续探索的坚定信心,反而加强了他们的信念,为进一步明确、探索而奋斗。
为了回答第一种怀疑论,泰勒(H.Taylor)和哈赤基斯(R.D.Hotchkiss)先后做了大量的实验工作。特别是他们在1949年所进行的实验,给了怀疑论者以致命一击。泰勒从粗糙型(即R突变型)品系中分离出一个新的更加粗糙、更加不规则的突变型ER,并且发现从R品系细胞中提取出来的DNA可以完成ER向R的转化。这样,就证明了在以往实验中作为受体的R品系本身还带有一种转化因子。这种转化因子能把R品系仍然还具有的一点点残余的合成荚膜的能力转授给那个荚膜缺陷更甚的ER品系。不仅如此,泰勒还发现,将从S品系(作为给体)提取的DNA加到ER品系(作为受体)中,也能实现ER向R的转化。如果把这种第一轮的R转化物抽取一些加以培养,然后再加进S给体的DNA,便会出现R向S的转化。泰勒的这些发现使得那些曾抱有“DNA仅仅是在多糖荚膜合成中作为一种外源化学介质进行干扰而导致转化作用”这种信念的人们,无言以对,只得认输。
 


 

   

  

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