高中生物，关于DNA的组成的发现

2025-01-30 08:05:21

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回答（1）：

核酸的发现已有100多年的历史，但人们对它真正有所认识不过近60年的事。远在1868年瑞士化学家米歇尔（Miesher,F.1844－1895），首先从脓细胞分离出细胞核，用碱抽提再加入酸，得一种含氮和磷特别丰富的沉淀物质，当时曾叫它做核质。1872年又从鲑鱼的精子细胞核中，发现了大量类似的酸性物质，随后有人在多种组织细胞中也发现了这类物质的存在。因为这类物质都是从细胞核中提取出来的，而且都具有酸性，因此称为核酸。过了多年以后，才有人从动物组织和酵母细胞分离出含蛋白质的核酸。本世纪20年代，德国生理学家柯塞尔（Kossel,A.1853-1927）和他的学生琼斯（Johnew,W.1865-1935）、列文（Levene,P.A.1896-1940）的研究结果，才搞清楚核酸的化学成分及其最简单的基本结构。证实它是由四种不同的碱基，即腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）及核糖、磷酸等组成。其最简单的单体结构是碱基－核糖－磷酸构成的核苷酸。1929年又确定了核酸有两种，一种是脱氧核糖核酸（DNA），另一种是核糖核酸（RNA）。核酸的分子量比较大，一般由几千到几十万个原子组成，分子量可达十一万至几百万以上，是一种生物大分子。这种复杂的结构决定了它的特殊性质。1928年生理学家格里菲斯（Griffith,J.），在研究肺炎球菌时发现肺炎双球菌有两种类型：一种是S型双球菌，外包有荚膜，不能被白血球吞噬，具有强烈毒性；另一种是R型双球菌，外无荚膜，容易被白血球吞噬，没有毒性。格里菲斯取R型细菌少量，与大量已被高温杀死的有毒的S型细菌混在一起，注入小白鼠体内，照理应该没有问题。但是出乎意料，小白鼠全部死亡。检验它的血液，发现了许多S型活细菌。活的S型细菌是从那里来的呢？格里菲斯反复分析认为一定有一种什么物质，能够从死细胞中进行活的细胞中，改变了活细胞的遗传性状，把它变成了有毒细菌。这种能转移的物质，格里菲斯把它叫做转化因子。细菌学家艾弗里（Avery,O.T.1877－1955），认为这一工作很有意义，立刻研究这种转化因子的化学成分。
在1944年得到研究的结果，证明了转化因子就是核酸（DNA），是DNA将R型肺炎双球细菌转化为S型双球细菌的信息载体。但是，这样重要的发现没有被当时的科学有所接受，主要原因是过去错误假说的影响。以前科塞尔发现核酸时，文列等化学家曾错误地认为核酸是由四个含有不同碱基的核苷酸为基础的高分子化合物，其中四种碱基的含量为1：1：1：1。在这个错误假说的影响下，对艾弗里的新发现提出了种种责难，怀疑他的实验是不严格的，很可能在做实验时带入了其它蛋白质，因而产生了与文列假说不符合的现象。艾弗里在大量舆论的压力下，也不敢坚持他的正确结论，也采取了模棱两可的说法：“可能不是核醋自有的性质，而是由于微量的、别的某些附着于核酸上的其它物质引起了遗传信息的作用。”后来，美国生理学家德尔布吕克（Delbuck,M.1906－1981）发现噬菌体比细菌还小，只有DNA和外壳蛋白，构造简单、繁殖快，是研究基因自我复制的最好材料。于是组成噬菌体研究小组，开始选用大肠杆菌和它的噬菌体研究基因复制的工作。1952年小组成员赫希尔（Heishey,A.D.1908－）和蔡斯（Chase,M.），用同位素标记法进行实验。他们的实验进一步证明了DNA就是遗传物质基础。差不多与此同时，还有人观察到凡是分化旺盛或生长迅速的组织，如胚胎组织等，其蛋白质的合成都很活跃，RNA的含量也特别丰富，这表明RNA与蛋白质的生命合成之间存在着密切的关系。
最早确定DNA物理性质的是豆869年米歇尔提出的“核素”，19世纪末、细胞学家如O．赫特维希和威尔逊等人曾推测染色质的组成成分可能就是核素，赫特维希还推测核素可能承担着性状的传送职能。此后，柯塞尔系统地研究了核酸的分子结构，发现这类分子存在着两类核酸，一为脱氧核糖核酸报pDNA），另一类是核糖核酸（RNA）他把核酸水解，分离出各有四种含氮碱（即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶，以上三种二类核酸都有，此外，DNA还含有胸腺嘧啶，RNA含有尿嘧啶）。19三五年，莱文等人进一步发现核酸里有五个碳原子组成的糖分子（在RNA中为核糖，在DNA中五碳糖缺一个氧原子，称脱氧核糖）。其后，又发现核酸的磷酸组分。于是由一个含氮碱基一个磷酸和一个脱氧核糖共同组成了一个脱氧核酸。莱文等人还对核酸作定量分析，测定四种含氮碱基的克分子数相等，莱文由此推测在一切生物来源的DNA中四种碱基数是等量的，这意味着核酸是由固定和重复排列的核音酸组成，所以不论核酸的来源如何，它们的成分总是相同。根据这种推论，便认为核酸不可能携带极复杂的遗传信息，它们仅仅是简单的线性排列的四核音酸多聚体。莱文的四核音酸说从此成了核酸的生化范式，以致影响到1944年艾维里已明确证实DNA是遗传物质时，人们还不把它看成是遗传物质。
DNA和RNA中的糖苷键与磷酸酯键都能用化学法和酶法水解。在很低pH条件下DNA和RNA都会发生磷酸二酯键水解。并且碱基和核糖之间的糖苷键更易被水解，其中嘌呤碱的糖苷键比嘧啶碱的糖苷键对酸更不稳定。在高pH时，RNA的磷酸酯键易被水解，而DNA的磷酸酯键不易被水解。
水解核酸的酶有很多种，若按底物专一性分类，作用于RNA的称为核糖核酸酶（ribonuclease，RNase），作用于DNA的则称为脱氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease，DNase）。按对底物作用方式分类，可分核酸内切酶（endonuclease）与核酸外切酶（exonuclease）。核酸内切酶的作用是在多核苷酸内部的3’，5’磷酸二酯键，有些内切酶能识别DNA双链上特异序列并水解有关的3’，5’磷酸二酯键。核酸内切酶是非常重要的工具酶，在基因工程中有广泛用途。而核酸外切酶只对核酸末端的3’，5’磷酸二酯键有作用，将核苷酸一个一个切下，可分为5’→3’外切酶，与3’→5’外切酶。

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