世紀(jì)經(jīng)典實驗

1、01【實驗題目】：PCR【完成該實驗的科學(xué)家】：美國科學(xué)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(fù)復(fù)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(fù)制（類似PCR前兩個周期反應(yīng)）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(jìn)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(jìn)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(bǔ)鏈上，兩次序列分析的結(jié)果可以相互補(bǔ)而確認(rèn)。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(jìn)行，第一步先在反應(yīng)體系中加入脫氧核苷酸，反應(yīng)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(biāo)記的雙脫氧核苷酸得到標(biāo)記片段進(jìn)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(jìn)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(fù)進(jìn)行這一反應(yīng)，無疑位于兩個引物之間的序列會得到擴(kuò)增，擴(kuò)增出來的DNA應(yīng)該是位于兩條引物間特異性序列?！緦嶒炓饬x和貢獻(xiàn)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(fù)制。PCR技術(shù)的建立在科學(xué)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)?？梢?，科學(xué)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(xiàn)出處：:baike.view2764.htm:home.space.phpuid=893&do=blog&id=56802實驗題目】：細(xì)菌轉(zhuǎn)化實驗【完成該實驗的科學(xué)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(xì)胞由相當(dāng)發(fā)達(dá)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(hù)細(xì)菌不受被感染的動物的正常抵抗機(jī)制所殺死，從而使人或小家鼠致?。▽θ耍軐?dǎo)致肺炎；對小家鼠，則導(dǎo)致敗血癥）。但在加熱到致死程度后，該類型的細(xì)菌便失去致病能力。由于莢膜多糖的血清學(xué)特性不同、化學(xué)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(xì)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(jìn)行離體培養(yǎng)，從中分離出R型。當(dāng)他把這種R型的少量活細(xì)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(xì)菌。這一實驗

7、結(jié)果可以有三種解釋。（1）SⅢ細(xì)菌可能并未完全殺死。但這種解釋不能成立，因為單獨(dú)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(diǎn)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(yīng)轉(zhuǎn)化為SⅡ。（3）R型從殺死的SⅢ獲得某種物質(zhì)，導(dǎo)致類型轉(zhuǎn)化，從而恢復(fù)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(xì)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(xì)胞結(jié)構(gòu)的形成所需要的信息。他還認(rèn)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(xì)胞中提取的DNA進(jìn)行試驗，也獲得了同上述實驗完全相仿的結(jié)果。當(dāng)哈赤基斯將其實驗結(jié)果在美國

9、科學(xué)院院報上發(fā)表之后一切認(rèn)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(xì)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(xué)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(jìn)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(jìn)行化學(xué)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(rèn)為，“很可能就是DNA而不是其它的東西是對轉(zhuǎn)化活性有責(zé)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)家奉為信條”?？茖W(xué)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(dāng)艾弗里提出他們的理論以后，就有人提議艾弗里應(yīng)獲這種最高獎勵。但鑒于科學(xué)界對其理論還抱有懷疑，諾貝爾獎評選委員會認(rèn)為推遲發(fā)獎更為合適?？墒?，當(dāng)對他的成就的爭議平息、諾貝爾獎評選委員會準(zhǔn)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(rèn)：“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(xué)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”。【實驗意義和貢獻(xiàn)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(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，也為他沒能獲得諾貝爾獎感到遺憾，可在科學(xué)發(fā)展的歷史長河中他將永遠(yuǎn)活在后輩的心中，人們將銘記他的功勞?？茖W(xué)的發(fā)展向來都不是一帆風(fēng)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(xué)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(yīng)該像他們學(xué)習(xí)，努力克服思想上的保守性和片面性，做到不