探索生命的螺旋——DNA分析研究 环境工程专业VIP专享VIP免费

探索生命的螺旋——DNA分析研究环境工程专业摘要：破译遗传密码和基因组测序，为人类深入了解生命并进而改造生命打下了基础。但是，目前人们还只是测定了少数几种生物的基因组，还有千百万种与我们生活密切相关的生物的基因组尚待测定。而且就是在少数几个已测定的基因组中，健康、疾病、遗传特性与相应基因的关系还远未彻底探明，还有更多更奇妙的生命奥秘在等待着我们去探索。生物工程技术的诞生和应用，为我们的生活带来了种种可喜的变化，并为我们展示了一个充满神奇和梦想的未来世界。关键词：双螺旋结构，蛋白质，遗传信息微生物作为一门热门学科，近几年来，被越来越多的人群——其中不乏杰出的科研人员和微生物学家等等，所关注。越来越多的领域正在经过人们的努力后终于揭开了神秘的面纱。DNA——这一微生物学科中不可小觑的章节，也正被人们不停得探索与研究。从1928年人类首次提出DNA是遗传物质以来至今，我们仍旧无法彻底揭示DNA的法则。尽管如此，科学家们仍不懈得研究着DNA，试图破解这一神奇的生命密码。1．走近生命的螺旋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。这项实验第一次证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。虽然这一发现，曾引起争论和怀疑，但的确推动了DNA的研究，直至1953年DNA双螺旋结构的发现。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[1]。这些研究表明：从遗传学观点看，染色体中的蛋白质是“多余”的；RNA只在那些不含DNA的病毒中起着决定遗传的作用；而大部分生物体内，遗传的功能主要是由DNA承担的。生物舞台上的配角DNA而今一跃成为光彩夺目的主角。(图为英国细菌学家格里菲思)2．发现生命的螺旋20世纪50年代，DNA分子的双螺旋结构模型和蛋白质合成的中心法则[2]诞生了，前者从遗传物质结构变化的角度解释了遗传性状遗传与变异的原因，后者揭示了遗传物质如何构建生命的规律。它们的诞生，标志着生命科学由此进入了分子水平的新阶段，一个新的时代开始了。蛋白质是生命体的重要物质。在它的合成过程中，要接收来自DNA的遗传信息[2]。但DNA是细胞核内的物质，而蛋白质却在细胞质中，DNA这样的生物大分子是不可随意穿越核膜进入细胞质的[4]。细胞核内的遗传密码又是如何被带入到细胞质去的呢？1957年，克里克首次提出了蛋白质合成的“中心法则”，即遗传信息的走向是由DNA传递给RNA（核糖核酸），再由RNA传递给蛋白质。第二年，他又提出：RNA在把氨基酸携带到肽链进行生物合成的过程中，可能存在一种“受体”[3]。根据这一设想，科学家们很快就在实验中发现这种“受体”是一种转运RNA（tRNA）。DNA在执行指挥生产蛋白质时，它的双链首先拆开，以其中一条链为模板合成mRNA，这个合成的过程是按照碱基互补原则进行的。转录后的mRNA带有合成蛋白质的全部信息，然后离开细胞核，与细胞质中的小颗粒结合在一起的，这个小颗粒叫“核糖体”。细胞里的蛋白质都是在这个小颗粒里合成的，因此可以说，核糖体是细胞中合成蛋白质的“车间”[6]。要把mRNA翻译成蛋白质，还需要一个“译员”，它也必须认识mRNA上的文字——遗传密码，以及蛋白质的文字——氨基酸。这个“译员”就是转运RNA（tRNA）[7]，它的工作就是领着特定的氨基酸，来到核糖体那里与mRNA“对号入座”，一个一个的氨基酸被不断地加长，直到完成整条肽链的合成。RNA合成蛋白质的效率是惊人的，有的每分钟可以连接1500个氨基酸[4]。DNA——>RNA——>蛋白质DNA上的遗传信息先转录成mRNA，在rRNA和tRNA的参与下，将信息再翻译成蛋白质。这就是遗传学中的“中心法则”。3．解读生命的螺旋科学家们发现，信息从DNA到RNA的流动也能够被逆转，这一现象发生在一组被称为逆转录病毒的病毒中。与艾滋病相关的人体免疫缺陷病毒（...