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第一章 寻找基因
定的酶的作用。基因本身决定酶的特异性,因此也控制或调节着孩过程的特异反应,基因发生突变就导致了酶的突变,或者说,酶的特异性是由基因所包含的某种信息决定的。比德尔和塔特姆据此提出“一个基因一个酶”的假说。这个假说虽然说明了基因在遗传中的作用和功能,但问题是有一些基因指导合成的物质并非是酶,而是象血红蛋白或胰岛素之类的蛋白质。此外,一个基因一个酶的结论亦是归纳推理的产物,前提虽然是真,结论未必也真,因为确实存在这样的事实,一个基因是否只决定一个酶,抑或一个基因可以指导或决定多种酶的产生,或者由若干个基因决定一个酶……如此等等,比德尔和塔特姆的假说是无力解释这些问题的。所以后来有人提出一个基因决定一个多肽的假说。

    1944年,索勒和霍洛维茨对突变型链抱霉需要依赖精氨酸供给才能存活的代谢反应作了遗传和生化分析,进一步明确了生物细胞内生化合成过程的全貌,证明基因突变与特定的酶的存在或不存在有密切关系。基因决定多肽链氨基酸排列顺序的工作则是在DNA双螺旋结构模型提出后,由美国分子生物学家英格拉姆对镰状红细胞的研究后确定的。

    建立DNA双螺旋结构的第三个知识来源,则是晶体分子X衍射分析技术的发展和建立有关模型,即结构化学的兴起。特别是从本世纪40年代以来有关蛋白质化学结构模型建立后,进而对基因形态结构(化学结构)所作的研究和分析所得到的启示。主要借助于DNA双螺旋立体化学的最适构型照片和X衍射资料的证据。

    由于把X衍射晶体技术应用于结晶蛋白质和核酸上,对认识有机大分子的性质和推定它的三维结构起了重要作用。这个工作在30年代就开始了。英国生物化学家阿斯特伯里等人利用X衍射方法取得了有关蛋白质结构的许多资料,并计算出蛋白质中相邻原子间的距离和相邻键的夹角,弄清了键角内各原子呈线形排列的方式,称为p构型。纤维蛋白的原子排列则较为复杂,有效多的折叠或较多致密,称为a构型。到了50年代初,鲍林和考雷等人提出a构型的多肽呈螺旋型,他们制作了许多。构型蛋白质模型,计算了键长和键夹角,单一的多肽链在自身基因之间借助氢键折叠成螺旋型。他们还计算出这种螺旋每圈有3.6个氨基酸,各圈间的距离为5.4A,借助氢键来维持它的形状。鲍林建立蛋白质的a螺旋模型应用了结构化学的规律!他所发现的a螺旋结构不是仅仅依靠研究X衍射图谱,主要方法是探讨了蛋白质大分子内原子间的相互关系,并且建立了一组象玩具似的分子模型,这种模型对了解蛋白质三维结构内在联系及其功能起到十分重要的作用(参见L.D.沃森:《双螺旋》中文版,第29-30页)。大约与鲍林提出蛋白质a螺旋结构模型的同时,伦敦大学金学院的威尔金斯及其同事富兰克林正用X衍射方法进行着DNA的研究,他们拍摄了当时最好的DNA衍射图,积累了大量分析资料,为DNA模型的建立提供了极重要的根据。

    建立DNA双螺旋模型的第四个知识来源,就是有关DNA本身的历史知识。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(即腺瞟吟、鸟瞟吟、胞啧啧,以上三种二类核酸都有,此外,DNA还含有胸腺嚷嚷,RNA含有尿陵牌)。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
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