分子遗传学
20世纪初科学家积累的数据提供了令人信服的证据染色体都是基因.但基因本身的性质仍然是一个谜,它们发挥影响的机制也是一个谜。分子遗传学——在分子水平上研究基因的结构和功能——为这些基本问题提供了答案。
DNA作为代理遗传
1869年瑞士化学家约翰·弗里德里希·米歇尔从…中提取出含氮和磷的物质细胞细胞核。这种物质最初被称为核蛋白,但现在被称为脱氧核糖核酸或者DNA。DNA是染色体的化学成分,在显微制剂中主要负责染色特性。因为染色体真核生物包含多种蛋白质除了DNA之外,问题自然就产生了核酸或者是蛋白质或者两者都是遗传信息的携带者。直到20世纪50年代初,大多数生物学家都倾向于认为蛋白质是遗传的主要载体。核酸只包含四种不同的组成单元,但蛋白质由20种不同的组成单元组成氨基酸.因此,蛋白质似乎有更大的多样性基因的多样性起初似乎取决于蛋白质的多样性。
DNA作为遗传信息载体的证据首先被极其简单的微生物学研究所证实。1928年英国细菌学家弗雷德里克·格里菲思研究的是两种菌株细菌链球菌引起的肺炎;一种毒株对小鼠是致命的(毒性),另一种是无害的(无毒)。格里菲斯发现老鼠接种过的用热杀死的致命细菌或活的无毒细菌中的任何一种都不受感染,但用两者的混合物接种的小鼠被感染并死亡。似乎某种化学的“转化原理”已经从死亡的有毒细胞转移到无毒细胞,并改变了它们。1944年美国细菌学家奥斯瓦尔德·t·艾弗里和他的同事发现转化因子是DNA。艾弗里和他的研究团队从热杀死的致命细菌中获得了混合物,并使蛋白质失活,多糖(糖单元),脂质, DNA,或核糖核酸(核糖核酸(DNA的近亲),并将每种类型的制剂分别添加到无毒细胞中。唯一一种失活阻止转换致病力是DNA因此,似乎DNA,因为它可以转化,一定是遗传物质。
的研究也得出了类似的结论噬菌体,病毒攻击并杀死细菌细胞。从一个噬菌体感染的宿主细胞,产生数百个噬菌体子代。1952年,美国生物学家阿尔弗雷德·d·好时而且玛莎追逐制备了两个噬菌体粒子种群。在一个种群中,噬菌体的外层蛋白质被放射性同位素标记;在另一组中,DNA被标记。在允许两个种群攻击细菌后,Hershey和Chase发现只有当DNA被标记时,子代噬菌体才含有放射性。因此,他们得出结论,DNA被注射到细菌细胞中,在那里它以牺牲宿主为代价,指导大量完整噬菌体的合成。换句话说,在噬菌体中,DNA是负责其基本特征的遗传物质病毒.
今天,大多数生物的基因组成都可以通过外部应用的DNA进行转化,其方式类似于Avery用于细菌的方法。转化DNA能够通过细胞和核膜,然后集成进入受体细胞的染色体DNA。此外,利用现代DNA技术,有可能分离出染色体DNA的部分构成一个人基因DNA,操纵它的结构,并将其重新引入细胞,引起的变化毫无疑问地表明,DNA是一个有机体的整体特征的很大一部分。由于诸如此类的原因,现在人们已经接受了这样的观点:在所有生物中,除某些病毒外,基因都是由DNA组成的。