核酸的研究历史

　　核酸的发现

　　1869年，F.Miescher从脓细胞中提取到一种富含磷元素的酸性化合物，因存在于细胞核中而将它命名为“核质”(nuclein）。但核酸(nucleic acids）这一名词在Miescher发现“核质”20年后才被正式启用，当时已能提取不含蛋白质的核酸制品。早期的研究仅将核酸看成是细胞中的一般化学成分，没有人注意到它在生物体内有什么功能这样的重要问题。

　　DNA遗传物质

　　1944年，Avery等为了寻找导致细菌转化的原因，他们发现从S 型肺炎球菌中提取的DNA与R型肺炎球菌混合后，能使某些R型菌转化为S型菌，且转化率与DNA纯度呈正相关，若将DNA预先用DNA酶降解，转化就不发生。结论是：S型菌的DNA将其遗传特性传给了R型菌，DNA就是遗传物质。从此核酸是遗传物质的重要地位才被确立，人们把对遗传物质的注意力从蛋白质移到了核酸上。

　　双螺旋结构

　　核酸研究中划时代的工作是Watson和Crick于1953年创立的DNA 双螺旋结构模型。模型的提出建立在对DNA下列三方面认识的基础上：

　　1．核酸化学研究中所获得的DNA化学组成及结构单元的知识，特别是Chargaff于1950~1953年发现的DNA化学组成的新事实；DNA中四种碱基的比例关系为A/T=G/C=1。

　　2．X线衍射技术对DNA结晶的研究中所获得的一些原子结构的最新参数。

　　3．遗传学研究所积累的有关遗传信息的生物学属性的知识。综合这三方面的知识所创立的DNA双螺旋结构模型，不仅阐明了DNA分子的结构特征，而且提出了DNA作为执行生物遗传功能的分子，从亲代到子代的DNA复制 (replication）过程中，遗传信息的传递方式及高度保真性。其正确性于1958年被Meselson和Stahl的著名实验所证实。DNA双螺旋结构模型的确立为遗传学进入分子水平奠定了基础，是现代分子生物学的里程碑。从此核酸研究受到了前所未有的重视。

　　DNA分子具有规则的双螺旋结构。是由两条相互平行且反向右旋的脱氧核苷酸长链所构成，分子中央的碱基碱基互补配对原则以氢键相连。DNA独特的双螺旋结构和碱基互补配对能力使DNA的两条链“可分”，“可合”，半保留复制自如，“精确”复制的DNA通过细胞分裂等方式传递下去，使子代（或体细胞）含有与亲代相似的遗传物质。但“精确”复制并不是绝对不存在差错，复制差错率非常低（约1~10亿分之一），然而却导致基因发生突变，出现新基因，产生可遗传的变异，有利于生物的进化。

　　科学家

　　瑞士生物学家：米舍尔Friedrich Miescher

　　美国生物学家：沃森Watson,James Dewey

　　英国生物物理学家：克里克Crick,Francis Harry Compton

　　英国医生：格里菲思Griffith, F.

　　阿委瑞Avery O. T.

　　赫尔希Hershey, A.D.

　　蔡斯Chase, M.

　　研究进展

　　30多年来，核酸研究的进展日新月异，所积累的知识几年就要更新。其影响面之大，几乎涉及生命科学的各个领域，现代分子生物学的发展使人类对生命本质的认识进入了一个崭新的天地。

　　双螺旋结构创始人之一的Crick于1958年提出的分子遗传中心法则(centraldogma），揭示了核酸与蛋白质间的内在关系，以及RNA作为遗传信息传递者的生物学功能。并指出了信息在复制、传递及表达过 程中的一般规律，即DNA→RNA→蛋白质。

　　遗传信息以核苷酸顺序的形式贮存在DNA分子中，它们以功能单位在染色体上占据一定的位置构成基因（gene）。因此，搞清DNA顺序无疑是非常重要的。1975年 Sanger发明的DNA测序（DNAsequencing）加减法为实现这一企图起了关键性的作用。由此而发展起来的大片段DNA顺序快速测定技术──Maxam 和Gilbert的化学降解法（1977年）和Sanger的末端终止法（1977年），已是核酸结构与功能研究中不可缺少的分析手段。

　　中国学者洪国藩于1982年提出了非随机的有序DNA测序新策略，对DNA测序技术的发展作出了重要贡献。凭借先进的DNA测序技术及其它基因分析手段，人类正在进行一项以探明自身基因组（genome）全部核苷酸顺序（单倍基因组 含3×109碱基对）为目标的宏伟计划──人类基因组图谱制作计划（human genome mapping project）。据称，此项计划的实现，将对全人类的健康产生无止境的影响。

　　Watson-Crick模型创立36年后的1989年，一项新技术──扫描隧道显微镜(scanning tummeling microscopy,STM）使人类首次能直接观测到近似自然环境中的单个DNA分子的结构细节，观测数据的计算 机处理图像能在原子级水平上精确度量出DNA分子的构型、旋转周期、大沟（major groove）及小沟（minor groove）。这一成果是对DNA 双螺旋结构模型真实性的最直接而可信的证明。此项技术无疑会对人类最终完全解开遗传之谜提供有力的帮助。可喜的是，中国科学家在这项世界领先的研究中也占有一席之地。