大学生物专业英语lesson-five

2023/2/11LessonFiveDiscoveringtheChemicalNatureofthegene基因化学本质的发现2023/2/121GenesCodeforParticularProteins

ThefirstscientisttoinvestigatethequestionofhowgeneaffectphenotypewasSirArchibaldGarrod,whosestudiesofalkaptonuria

[ɔ:lkæp'tʌnjʊərɪəimpliedarelationshipbetweengenesandenzymes.

ArchibaldGarrod(亚契包德‧盖罗

)是第一个研究基因是如何影响表型的科学家，他对尿黑酸症的研究揭示了基因与酶之间的关系。2023/2/13尿黑酸症（alcaptonuria）：是酪氨酸代谢中缺乏尿黑酸酶引起的代谢遗传病。这种病人的尿中含有尿黑酸，在碱性条件下暴露于氧气中，氧化并聚合为类似于黑色素的物质，从而使尿成黑色。

尿黑酸尿症是常染色体隐性遗传病，由于先天性尿黑酸氧化酶缺乏，因而由酪氨酸分解而来的尿黑酸不能进一步分解为乙酰乙酸，致使过多的尿黑酸由尿排出，并在空气中氧化为黑色。2023/2/14

ThirtyyearslaterBeadleandEphrussishowedarelationshipbetweenparticulargenesandbiosyntheticreactionsresponsibleforeyecolorinfruitflies.

三十年后,Beadle和Ephrussi(乔治·比德尔和埃弗鲁西，美国

)发现特殊基因与负责果蝇眼睛颜色的生物合成反应有关。2023/2/15

Next,inaseriesofclassicexperimentsontheeffectsofmutationinthebreadmold

Neurosporacrassa,BeadleandTatumexploredtheone-gene-one-enzymehypothesis-theideathateachgenecodesforaparticularenzyme.

接着,BeadleandTatum（比德尔和塔特姆）通过一系列经典的面包霉粗糙脉孢菌的突变试验得出一个基因一个酶的假说。2023/2/16

Theirworkpavedthewayforotherresearcherstoelucidate

[iˈlu:sɪdeɪt]theprecisewayinwhichenzymesaffectcomplexmetabolicpathways.

他们的工作为其他研究者精确阐明“酶是如何影响复杂新陈代谢途径”铺平了道路。粗糙脉孢菌作为木质纤维素降解真菌，不仅具有完整的木质纤维素降解酶系，而且还拥有全基因组基因敲除突变体库，是研究丝状真菌纤维素酶表达分泌和木质纤维素降解机制的优秀体系。国内外利用粗糙脉孢菌系统，在木质纤维素降解机制方面取得了显著进展，包括纤维素酶信号传导、调控以及生物质降解后糖的转运利用等。

2023/2/172023/2/18In1949s,inresearchontheroleofhemoglobin

[ˌhi:məʊ'gləʊbɪn]insicklecellanemia[ˈsɪkəlsɛləˈnimiə],LinusPaulinghelpedrefinetheone-gene-one-enzymehypothesisintotheone-gene-one-polypeptidehypothesis.

在1949年，LinusPauling（莱纳斯·卡尔·鲍林，美国化学家

）通过研究镰刀状细胞贫血症中血红素的作用,将一个基因一个酶的假说进一步修正为一个基因一个多肽假说。2023/2/19

2thesearchforchemistryandmolecular

structureofnucleicacids2023/2/110Nucleiacid,originallyisolatedbyJohannMiescherin1871,wasidentifiedasprimeconstituentofchromosomesthroughtheuseofthered-stainingmethoddevelopedby

Feulgenintheearly1900s.

在1871年，核酸最初是由JohannMiescher（约翰拿·米歇尔瑞士化学家）分离成功的，并通过应用1900年由Feulgen（福尔根

）发现的R带技术被证实是染色体组最基本的组成。2023/2/111

FrederickGriffith´sexperimentswiththeRandSstainsofpneumococci

[nju:mə'kɒksaɪ]showedthatanasyetunknownmaterialfromonesetofbacterialcouldalterthephysicaltraitsofasecondset.

FrederickGriffith（弗雷德里克·格里菲斯

）对粗糙和光滑的肺炎球菌实验表明，来自一组细菌的某种未知物质可以改变另一组细菌的物理性状。2023/2/112

Inthe1940stheteamofAvery,MacLeod,andMcCartyshowedthatthisunknownmaterialwasDNA.在1940年，Avery,MacLeod和McCarty(艾菲里一麦克劳

德一麦卡蒂

)研究小组确认该未知物质为DNA。

AtaboutthesametimeP.A.LevenediscoveredthatDNAcontainedfournitrogenous

[naɪ'trɒdʒənəs]bases,eachofwhichwasattachedtoasugarmolecularandaphosphategroup-acombinationLevenetermedanucleotide.与此同时，P.A.Levene(列文

原名PhoebusAaronTheodor)发现DNA含有四种碱基，并且每一个碱基都与一个磷酸分子和一个糖分子连接，称为核苷酸。2023/2/113

DisagreementoverwhetherDNAcouldcarrycomplexgeneticinformationwasendedintheearly1950sbyMarthaChaseandAlfredHershey,whoseworkwithE.coli

showedclearlythatDNA,andnotprotein,isthebearerofgeneticinformation.在20世纪50年代初,MarthaChaseandAlfredHershey(马莎·蔡斯和阿尔弗雷德·赫尔希)通过对大肠杆菌实验表明，遗传信息的携带者是DNA，而不是蛋白质，从而结束了DNA是否携带遗传信息的争议。

2023/2/114

EachDNAnucleotidecontainsafive-carbonsugar,

deoxyribose,attachedtooneoffourbases;adenine,guanine,cytosine,orthymine.每个核苷酸都含有一个五碳脱氧核糖，分别连接4个碱基，即：腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶。

Adenineandguaninemolecularsaredouble-ringstructurescalledpurines,whilecytosineandthyminearesingle-ringstructurescalledpyrimidines.腺嘌呤和鸟嘌呤是双环结构称为嘌呤；胞嘧啶和胸腺嘧啶是单环结构称为嘧啶．

2023/2/115

Themoleculemadeupofabaseplusasugaristermedanucleoside.IneachmoleculeofDNAaphosphategrouplinksthefive-carbonsugarofonenucleosidetothefive-carbonsugarofthenextnucleosideinthechain.

碱基连接糖称核苷。在每个DNA分子中，一个核苷与另一个核苷通过磷酸基团连接．

Thisphosphatebondingcreatesasugar-phosphatebackbone.这个磷酸键形成糖磷酸骨架。

2023/2/116

Chargaff´srulesdescribethefactthat(1)theamountofadenineisequaltotheamountofthymineinDNA,withamoutofcytosineequaltothatofguanine,and(2)theratiosofAtoTandofCtoGvarywithdifferentspecies.

Chargaff´s（查伽夫，美国生物化学家）法则：（1）在DNA中腺嘌呤与胸腺嘧啶含量相等的，胞嘧啶与鸟嘌呤含量相等；（2）腺嘌呤胸腺嘧啶比例和胞嘧啶鸟嘌呤比例随物种不同而不同。2023/2/117

3TheResearchracefor

theMolecularstructureofDNA

2023/2/118Inthelate1940sandearly1950s,researcherslookingforthestructureofDNAdrewuponChargaff'sinsight,Levene´sideasonDNAcomponents,andtwootherlinesofevidence.

直到40年代末50年代初，研究者在寻求DNA结构过程中，证实了Chargaff的观点和Levene的DNA组成理论，同时还得出了其他两个证据。2023/2/119

OnewasthesuggestionofLinusPaulingthatDNAmighthaveahelicalstructureheldinplacebyhydrogenbonds,andtheotherwasX-raydiffractionphotosofDNA,showingahelicalstructurewithdistancebetweenthecoils,takenbyFranklinandWilkins.一个是LinusPauling的假设：DNA可能具有螺旋结构，通过氢键连接。另一个是由Franklin和Wilkins（富兰克林和威尔金斯

）提供的DNA的X-射线衍射图片，该图片展示了螺旋结构。2023/2/120

BasedonthisinformationWatsonandCrickproposedthedoublehelixmodelofDNA------atwistedladder-likemoleculewithtwooutersugarphosphatechainsandrungsformedbynucleotidepairs.基于这些信息，Watson和Crick(詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克

)提出了双螺旋结构模型：一个阶梯状分子由外围的糖磷酸骨架链和由核苷酸对形成的碱基平面组成.

2023/2/121

Pairednucleotides,whichalwaysoccurasA-TorC-Ｇ,arelinkedbyhydrogenbonds.WatsonandCrickalsoproposedthatgeneticinformationisencodedbythesequenceofbasepairsalongtheDNAmolecule成对的核苷酸通常是A-T或C-Ｇ配对，通过氢键相连。

WatsonandCrick也提出遗传信息是通过DNA分子中碱基对序列来编码的。2023/2/1222023/2/123

4

HowDNAReplicate

IntheirmodelofDNAstructureandfunction,WatsonandCrickhypothesizedthatDNAreplicatesitselfby“unzipping”alongthehydrogenbondsjoiningAtoTandCtoG.在DNA结构与功能模型中，Watson和Crick假设DNA是以拉链方式沿着连接AT和CG的氢键来进行自我复制的．2023/2/124

Thisprocesswouldproducetwooppositehalvesthatcouldthenserveastemplatesfortheconstructionofnew,complementarystrands.这个过程产生的两个相反的单链，可以作为新的互补链合成的模板．

Thismodelofsemi-conservativereplication---conservativebecauseeachnewmoleculeshasonehalfoftheformerparentmolecule---waslaterconfirmedbytheworkofMeselsonandStahl.随后，由Meselson和Stahl（西尔逊和斯塔尔

）验证了这个半保留复制模型。“保留”是因为每个新合成的分子都有一半来自于母本的．2023/2/1251958年来西尔逊（Meselson）和斯塔尔（Stahl）首次在分子水平上成功地证明了DNA的半保守复制。如果半保守复制是正确的，则新生DNA双链中的一条链应该是新合成的，而另一条链应该是全部从亲代接受继承的旧链。2023/2/126

InE.coliDNAreplicationbeginswiththeformationofabubblelikestructureonthecircularchromosomethatisproducedbyreplicationforks.大肠杆菌DNA复制开始于环状染色体上的由复制叉产生的泡状结构．2023/2/127

StudiesofbacterialDNAreplicationhaveshownthatagrowingDNAchainlengthensonlyinthe5´to3´direction(from5´carbonofonesugartothe3´carbonofthenext).细菌DNA复制的研究表明：一条正在生长的DNA链仅仅沿着5′到3′方向进行延伸（从一个糖分子的5´碳到下一个糖分子的3´碳）．2023/2/128

Theleadingstrandissynthesizedcontinuously,whilethelaggingstrandissynthesizedinshortstretchesknownasOkazakifragments.TheenzymeDNApolyme