生物化学(第二版)
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4 生命密码——核酸

核酸(nucleic acid)作为一类生物大分子,具有复杂的结构和功能,是遗传信息的携带者和传递者,对于生命的延续、物种遗传特征的保持、生长发育等起着重要作用。

早在1868年瑞士医生F.Miesher从脓细胞的细胞核中分离出一种含量很高的有机化合物,把它命名为“核素”(nuclein),因此Miesher被认为是细胞核化学的创始人和DNA的发现者;后来Hoppe-Seyler在酵母细胞中分离出了另一种类似物质,即人们称为核糖核酸的大分子物质;1889年科学家R.Altmann将这类物质定名为“核酸”。然而核酸相对于蛋白质来讲结构组成过于简单,人们无法想象它在生物遗传过程中能发挥如此重要的作用,更多的关注仍被蛋白质所吸引。直到1944年Oswald Avery、Colin MacLeod和Maclyn McCarty等学者用肺炎链球菌实验证明了DNA是遗传物质这一事实,8年后Alfred D.Hershey和Martha Chase利用放射性标记的32P和35S分别标记T2噬菌体的DNA与蛋白质,分别感染大肠杆菌,发现用32P标记的DNA进入到了大肠杆菌细胞中,用35S标记的蛋白质留在了细胞外,无可争议地验证了遗传信息来自核酸。

肺炎链球菌实验

1953年生物学家沃森(James Watson)与物理学家克里克(Francis Crick)在英国剑桥大学依据富兰克林(Rosalin Franklin)和威尔金斯(Maurice Wilkins)拍摄的X射线衍射图及前人的研究结果,提出了DNA双螺旋结构模型,该模型的提出被认为是20世纪自然科学中最伟大的成就之一,沃森、克里克及威尔金斯由此共同获得了1962年诺贝尔生理学或医学奖。20世纪后期核酸研究突飞猛进,1977年发展了两种核酸序列测定的新技术;1982年Cech和Altman发现了核酶(ribozyme),拓展了人们对酶的认识;1990年人类基因组计划(Human Genome Project)在美国开始启动,随后德国、日本、英国、法国和中国加入了这一计划,2003年宣布完成了人类基因组草图。

沃森和克里克

核酸在生物体内发挥着重要的调控作用,与生物体内的多种疾病密切相关。核酸的研究已经成为生物化学和分子生物学的核心领域,同时随着研究的深入也促进着生物技术产业的快速发展。