世紀經(jīng)典實驗

1、01【實驗題目】：PCR【完成該實驗的科學家】：美國科學家KaryBMullis【實驗大致過程，經(jīng)歷】：PCR最初的原始雛形概念是類似基因修復復制，它是于1971年由Dr.KjellKleppe提出。他發(fā)表了第一個單純且短暫性基因復制（類似PCR前兩個周期反應）的實驗。而現(xiàn)今所發(fā)展出來的PCR則于1983由Dr.KaryB.Mullis發(fā)展出的。1983年4月在開車去度周末的路上，KaryMullis考慮是否可以有一種方法對微量生物樣品

2、中的DNA的結(jié)構(gòu)進行鑒定，因為很多致病基因的鑒定都只能在很少的樣品中進行。最初他想利用Sanger做DNA序列分析的原理，但是做序列分析時，引物的結(jié)合并不能保持足夠的特異性。于是，他想到在目的基因的下游再加一條引物，這條引物結(jié)合在互補鏈上，兩次序列分析的結(jié)果可以相互補而確認。然而DNA樣品中含有的脫氧核苷酸可能會干擾雙脫氧核苷酸的參入。解決的辦法是將實驗分兩步進行，第一步先在反應體系中加入脫氧核苷酸，反應完成后可以獲得的不同長度的DNA

3、片段；然后加熱使各種不同長度的兩條鏈解鏈，再加入新的寡核苷酸引物和同位素標記的雙脫氧核苷酸得到標記片段進行分析。不過，如果脫氧核苷酸的量已經(jīng)足以合成新鏈全長，就無法進行上述分析。想到這里，Mullis突然意識到，盡管這樣的合成的DNA鏈不能用于分析DNA的序列，但是如果反復進行這一反應，無疑位于兩個引物之間的序列會得到擴增，擴增出來的DNA應該是位于兩條引物間特異性序列。【實驗意義和貢獻或者啟發(fā)等】：通過PCR，可在幾小時內(nèi)將一個分子的

4、遺傳物質(zhì)成百萬乃至上億倍的復制。PCR技術(shù)的建立在科學史屬于一種“postmature”發(fā)展方式。即該項發(fā)現(xiàn)或發(fā)明出現(xiàn)時的一切理論基礎(chǔ)都已經(jīng)具備，只是沒有人實現(xiàn)這一發(fā)明或發(fā)現(xiàn)。可見，科學家們需要更活躍的思維來充分利用前人的知識和見解。參考文獻出處：:baike.view2764.htm:home.space.phpuid=893&do=blog&id=56802實驗題目】：細菌轉(zhuǎn)化實驗【完成該實驗的科學家】：F.Griffith，（英國

5、）；OTAvery（美國）等人【實驗大致過程，經(jīng)歷】：肺炎雙球菌基本上可以分為兩個類型或品系。一個是有毒的光滑類型，簡稱為S型。一個是無毒的粗糙類型，簡稱為R型。S型的細胞由相當發(fā)達的莢膜（或稱為被囊）包裹著。莢膜由多糖構(gòu)成，其作用是保護細菌不受被感染的動物的正常抵抗機制所殺死，從而使人或小家鼠致病（對人，它能導致肺炎；對小家鼠，則導致敗血癥）。但在加熱到致死程度后，該類型的細菌便失去致病能力。由于莢膜多糖的血清學特性不同、化學結(jié)構(gòu)各異

6、，S型又可分成許多不同的小類型，如SⅠ、SⅡ、SⅢ等。而R型細胞沒有合成莢膜的能力，所以不能使人或小家鼠致病。它不能合成莢膜的原因在于一個控制UDPG一脫氫酶的基因發(fā)生了突變，R，S兩型可以相互轉(zhuǎn)化。1928年，Griffith（格里菲斯）將肺炎球菌SⅡ在特殊條件下進行離體培養(yǎng)，從中分離出R型。當他把這種R型的少量活細菌和大量已被殺死的SⅢ混合注射到小家鼠體內(nèi)以后，出乎意外，小家鼠卻被致死了。剖檢發(fā)現(xiàn)，小家鼠的心血中有SⅢ細菌。這一實驗

7、結(jié)果可以有三種解釋。（1）SⅢ細菌可能并未完全殺死。但這種解釋不能成立，因為單獨注射經(jīng)過處理的SⅢ時并不能致死小家鼠。（2）R型已轉(zhuǎn)變?yōu)镾型。這一點也不能成立，因為剖檢發(fā)現(xiàn)的是SⅢ不是SⅡ，R型從SⅡ突變而來，理應轉(zhuǎn)化為SⅡ。（3）R型從殺死的SⅢ獲得某種物質(zhì)，導致類型轉(zhuǎn)化，從而恢復了原先因基因突變而喪失的合成莢膜的能力。格里菲斯肯定了這種解釋。這就是最早發(fā)現(xiàn)的轉(zhuǎn)化現(xiàn)象.1為PenrS），提取出它的DNA，加到一個由對青霉素敏感的S型中

8、突變產(chǎn)生的R型（記為PenrR）的培養(yǎng)物中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，某些個Penr—R受體細菌已被轉(zhuǎn)化為Penr—S給體型。據(jù)此，他得出結(jié)論說，肺炎球菌的DNA不但帶有為莢膜形成所需要的信息，而且還帶有對青霉素產(chǎn)生抗性的細胞結(jié)構(gòu)的形成所需要的信息。他還認為，莢膜的形成和對青霉素的抗性似乎是由不同的DNA分子控制著。此后不久，哈赤基斯又利用從S野生型抗鏈霉素突變型細胞中提取的DNA進行試驗，也獲得了同上述實驗完全相仿的結(jié)果。當哈赤基斯將其實驗結(jié)果在美國

9、科學院院報上發(fā)表之后一切認為DNA的轉(zhuǎn)化作用是生理性的而不是遺傳性的各種奇談怪論便消失無蹤了。針對第二種否定意見，艾弗里和麥卡蒂于1946年用蛋白水解酶、核糖核酸酶和NDA酶分別處理肺炎球菌的細胞抽提物。結(jié)果表明，前兩種酶根本不影響抽提物的生物學效能，然而只消碰一碰后者，抽提物的轉(zhuǎn)化活性便立即被完全破壞掉。這一結(jié)果進一步證明了DNA作為遺傳信息載體的功能。哈赤基斯繼續(xù)對轉(zhuǎn)化因子進行化學提純。到1949年時，他已經(jīng)能把附著在活性DNA上的

10、蛋白質(zhì)含量降低到0.02％。盡管如此，在1949年，這些實驗結(jié)果仍然沒能使懷疑論者相信DNA是遺傳變化的原因所在。甚至到1950年，米爾斯基（AEMirsky）仍對艾弗里的轉(zhuǎn)化因子試驗結(jié)論持懷疑態(tài)度。他認為，“很可能就是DNA而不是其它的東西是對轉(zhuǎn)化活性有責的，但還沒有得到證實。在活性因子的純化過程中，越來越多的附著在DNA上的蛋白質(zhì)被去掉了，……但很難消除這樣的可能性，即可能還有微量的蛋白質(zhì)附著在DNA上，雖然無法通過所采用的各種檢驗

11、法把它們偵察出來，……因此對DNA本身是否就是轉(zhuǎn)化介質(zhì)還存在一些疑問”。后來，隨著對DNA化學本性的足夠了解，特別是1952年赫爾希（A.D.Hershey）和蔡斯（MChase）證明了噬菌體DNA能攜帶母體病毒的遺傳信息到后代中去以后，科學界才終于接受了DNA是遺傳信息載體的理論。美國分子遺傳學家GS斯坦特寫道：“這項理論到1950年后好像突然出現(xiàn)在空中似的，到了1952年已被許多分子遺傳學家奉為信條”?？茖W界對艾弗里等人的理論的懷疑

12、致使他與諾貝爾獎失之交臂。當艾弗里提出他們的理論以后，就有人提議艾弗里應獲這種最高獎勵。但鑒于科學界對其理論還抱有懷疑，諾貝爾獎評選委員會認為推遲發(fā)獎更為合適?？墒牵攲λ某删偷臓幾h平息、諾貝爾獎評選委員會準備授獎之時，他已經(jīng)去世了。諾貝爾獎評選委員會只好惋惜地承認：“艾弗里于1944年關(guān)于DNA攜帶信息的發(fā)現(xiàn)代表了遺傳學領(lǐng)域中一個最重要的成就，他沒能得到諾貝爾獎金是很遺憾的”?！緦嶒炓饬x和貢獻或者啟發(fā)等】：從發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化現(xiàn)象到人們普遍接

13、收這項理論歷經(jīng)20多年，我們從艾弗里身上看到了他對科學的嚴謹態(tài)度，也為他沒能獲得諾貝爾獎感到遺憾，可在科學發(fā)展的歷史長河中他將永遠活在后輩的心中，人們將銘記他的功勞?？茖W的發(fā)展向來都不是一帆風順的，真理總是在經(jīng)歷了無數(shù)次的懷疑后才矗立到世人面前。核酸是生命物質(zhì)這一真理對于后來生命科學的飛速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，其意義之重大是我們今天所有生物工作者所能感受的到的。我想，作為科研工作者的我們，應該像他們學習，努力克服思想上的保守性和片面性，做到不