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1、对双螺旋的了解开拓了一个广阔的、激动人心的研究新领域，可以毫不夸张的说，由于这一发现的结果，分子生物学在随后的15年中完全左右了生物学。 Ernst Mayr (1904),第 14 讲,DNA的故事 The Story of DNA,第14讲 DNA与分子生物学,遗传物质,发现双螺旋,遗传密码,核酸与蛋白质,核酸与蛋白质,发现双螺旋,遗传密码,遗传物质,米切尔（瑞士） Friedrich Miescher (1844-1895),不被看作是遗传信息的载体,20世纪初: 植物和动物细胞中普遍存在核酸,核酸分子含有四种碱(两个嘌呤和两个嘧啶), 一个磷酸, 一个糖。,莱文（美国） Phoebus
2、 A.T. Levene (1869-1940),1920年代: 发现两类不同的核酸,RNA(核糖核酸),DNA(脱氧核糖核酸, 比RNA的核糖少一个氧原子),核苷酸: 核酸的基本构件,含氮碱基,戊糖,磷酸,鸟嘌呤,腺嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶,尿嘧啶,腺嘌呤脱氧核苷酸,磷酸,糖,碱基,1929年: DNA的化学成分和基本结构的四核苷酸假说,ATCG,ATCG,ATCG,ATCG,氨基酸amino acids: 生命的基本构件,蛋白质是由氨基酸组成的多肽链,一个氨基酸的氨基(NH2)释放一个氢原子, 另一个氨基酸的羧基(COOH)释放一个OH基团, 形成一个肽键。,主流意见: 基因是由蛋白质构成的
3、，DNA只不过在遗传过程中发挥某些辅助的生理作用,1868年: 赫胥黎(T. H. Huxley, 18251895) 蛋白质是“生命的物质基础”。,19301940s: DNA分子的分子量是50万到100万, 比蛋白质分子还要大。,DNA与蛋白质: 谁是遗传信息载体？,遗传物质,发现双螺旋,遗传密码,核酸与蛋白质,格里菲斯 (英国） Fredrick Griffith, 18771941,1928年 将一种活的无毒细菌菌株和死的有毒细菌菌株同时注射到宿主体内，某些无毒的细菌菌株就变成了有毒的。,R型(无包膜,粗糙): 无害(无传染性) S型(有包膜,光滑): 有害(有传染性),死的S型+活的
4、R型 活的S型,S型细菌中的转化物质: R型 S型,Oswald T. Avery 18771955,Colin MacLeod 19091972,Maclyn McCarty 1911,1944年 成功地证明DNA可能是“转化因子的基本单位”,艾弗里（美国）Oswald Avery 18771955,局面扭转: 轮到反对派来反驳艾弗里的论述,德尔布吕克(左) Max Delbrck (美国) 19061981,卢里亚(美国) Salvador Luria 1912,19381952 噬菌体小组,查伽夫(奥地利) Erwin Chargaff 1905,1950年: 碱基含量 腺嘌呤A=胸腺嘧
5、啶T 鸟嘌呤G=胞嘧啶C,查伽夫的发现彻底否定了列文的四核苷酸假说,困难:从细胞中提纯DNA 纸层析技术: 氨基酸排序,赫尔希-蔡斯 试验,赫尔希 Alfred Hershey 19081997,蔡斯 Martha Chase 1927,噬菌体的DNA具备自催化与异催化两种功能,DNA如何实现这样两种功能？,发现双螺旋,核酸与蛋白质,遗传密码,遗传物质,沃森与克里克,基因是何种形态,基因是如何复制（自催化）,基因是如何提供信息来产生蛋白质的（异催化）,美国加州理工学院的鲍林实验室,鲍林（美国） Linus Pauline, 19011994,弗兰克林（英国） Rosalind Franklin
6、 19201958,维尔金斯（英国） Maurice Wilkins,1916,伦敦皇家学院的威尔金斯小组,布拉格（英国） Lawrence Bragg 18901971,鲍林（美国） Linus Pauline 19011994,威尔金斯小组的专长是X射线结晶学,引出的问题,DNA分子的骨架: 直的还是螺旋的？ 一条螺旋: 碱基联在骨架的外边？ 多条螺旋: 碱基在骨架的里边？它们彼此间如何相联？,剑桥大学的沃森-克里克小组,沃森,克里克,薛定谔（奥地利） Erwin Schrodinger 18871961,1944年: 生命是什么？,克里克(英国) Francis Crick 1916,生
7、命是什么？的印象: 可以用精确的概念，即物理学和化学的概念，来考虑生物学的本质问题。,克里克: 伟大的事情就在角落里,1949年: 加入佩卢兹小组,沃森（美国） James D. Watson, 1929,卢里亚（美国） Salvador Luria, 1912,1948年 印第安那大学,德尔布吕克（美国） Max Delbrck,19061981,1948年第一次与德尔布吕克见面，就被噬菌体学派的目标与方法“钩住了”,1950年，哥本哈根 “欧洲那步子较慢的传统更有利于产生第一流的思想。”,沃森（美国） James D. Watson, 1929,佩鲁兹（英国） Max Perutz, 19
8、14-2002,1951年5月 那不勒斯 维尔金斯 DNA的X射线的研究报告 DNA是遗传物质,1952年7月, 查伽夫访问剑桥,1952年6月, 格里菲斯(John Griffith): 计算同类碱基之间的吸引力 理论上: 不同碱基之间的相互吸引,克里克: 不同类型的碱基配对可能是DNA分子结构的基础,弗兰克林1952年得到的最好的DNA的X射线照片(51号),X射线的数据与密度的测量结果符合DNA是双链的可能性; 糖-磷酸骨架一定位于NDA链的外侧。,沃森: 我简直目瞪口呆。照片中反射出的黑十字只能是螺旋结构的结果。,多诺休（美国） Jerry Donohue，19201985,1953.
9、2.20 多诺休: 氢键专家 碱基: 酮式互变异构,沃森与克里克,Nature 1953年4月25日 A structure for Deoxyribose Nucleic Acid,DNA复制,DNA结构发现之后的早期争论主要集中在“解旋问题”上,Matthew Meselson 1930,Franklin W. Stahl 1929,1958年: 梅塞尔森和斯塔尔用同位素标记和超速离心分离实验证明了DNA复制的半保留特性,双螺旋,基因是何种形态,基因是如何复制（自催化）,基因是如何提供信息来产生蛋白质的（异催化）,遗传密码,发现双螺旋,核酸与蛋白质,遗传物质,伽莫夫（美国） George
10、Gamow 19041968,1954年: 遗传性状可以表现为一长串用四进位系统写成的数字,遗传密码: 双螺旋上的一串碱基如何翻译成蛋白质上的一串氨基酸,三联体: 三个碱基对应一种氨基酸,DNA: 四个碱基（A、G、C、T） 蛋白质: 20种氨基酸,1957: 论蛋白质合成 中心法则 Central dogma,蛋白质,1960年4月剑桥: 核糖体是一个阅读磁头, 通过一种RNA信使从DNA表达出来,J. Monod, 19101976,1960年夏: 发现信使RNA(mRNA),F. Jacob, 1920,奥乔亚（美国） Severo Ochoa 1905-1993,多核苷酸磷酸化酶 人工
11、制取核酸,Poly-C: (CCCC) Poly-G: (GGGG) Poly-U: (UUUU),AAAAAA Poly-A,尼伦贝格（美国） Marshall Nirenberg 1927,mRNA: poly-U (UUUU),Poly-U 被翻译成poly-phe,只含一种氨基酸(苯丙氨酸)的蛋白质: phe.phe .phe .phe . (poly-phe),1962年诺贝尔奖获得者,Francis Crick,Maurice Wilkins,John Steinbeck,James Watson,Max Perutz,John Kendrew,F. Crick, 1916,S.
12、Brenner, 1927,三个一组的碱基为一个氨基酸编码，碱基序列从一个固定的起始点读取，有些氨基酸必须对应多个三联体。,19551956年: 伽莫夫的三联体 1952年:罗切斯特大学杜恩斯(A. Dounce),柯拉那（美国） Har Gobind Khorana,1922,霍利（美国） Robert Holley, 1922-1993,1966年: 阐明遗传密码,遗传密码 Genetic code,终止号: UAA=UAG=UGA,起始号: AGG AUG=甲硫氨酸(Met),UUU=苯丙氨酸(Phe),GAU=天冬氨酸(Asp),1963年: 20种氨基酸的遗传密码全部测出,1966年: 64种遗传密码的含意全部弄清,蛋白质合成,UGG 色氨酸Trp,UUU 苯丙氨酸Phe,GGC 甘氨酸Gly,UCA 丝氨酸Ser,蛋白质合成2,核糖体,蛋白质,tRNA,氨基酸,霍利,柯拉那,尼伦伯格,1968年诺贝尔颁奖典礼,The End,
