DNA含氮鹼基的相對含量 組員: 6B 盧俊傑 6B 廖健光
E.Chargaff - 查伽夫 西元1950年,生物學家俄溫.查加夫(ErwinChargaff)以強酸處理各種不同生物的DNA,包括小牛的胸腺、牛的脾臟、酵母菌和細菌,並分析A、T、G、C的比例,結果(如下表)發現不論DNA的來源是什麼,adenine的數量大致等於thymine;guanine的數量也大約等於cytosine(所以purine的總數等於pyrimidine)。不過這些生物的DNA中,G+C和A+T的比例卻相差很大,所以推翻了以前提出「ATGC」是一個單位的理論。
格裏菲斯所講的相互間吸引力最大的鹼基對 1952年六七月間,哥倫比亞大學教授查伽夫(E.Chargaff)訪問康橋,來到卡文迪什實驗室。肯德魯(J.C.Kendrew)把兩位年輕人介紹給查伽夫。這是一次非常重要的會見,克裏克多年後記述了這次會見:“起初,我們談了許多有關蛋白質的問題,後來我問及核酸研究現狀,查伽夫頓了一下說:‘一句話說完,就是1:1。’我又問1:1是什麽意思,他說:‘文章已經發表了。’毫無疑問,我漏讀了查伽夫的重要文章,感到茫然若失。他又補充了一句:‘這是電效應的緣故。’我突然閃現了一個念頭,‘天哪!1:1不就是互補配對嗎?’他還講了些什麽,我一點也沒有聽見。告別了查伽夫,我立刻去找格裏菲斯,請他再告訴我,理論計算表明哪兩種鹼基間吸引力最大。我轉而去查閱查伽夫的文章,頓時驚呆了:格裏菲斯算出來的鹼基對A配T、G配C,正是查伽夫實驗中克分子量呈現1:1比例的鹼基對。”這就是著名的查伽夫當量定律,即分子數A=T、G=C。
受到艾佛瑞(懷疑一般人以為遺傳物質一定是蛋白質的想法,佢引用這段話:「如果染色體一開始就攜帶了所有的指令,就算其中帶的不是我們的命運及財富,至少也是我們身體的特徵,小至眼睫毛的顏色;因此我們要問核酸有何德何能,可以在重要性上與蛋白質一較短長。」)發現所影響的眾人之一,是一位奧地利的生化學家查加夫(ErwinChargaff),他於1928年移民美國。查加夫和維士契(ErnstVischer)合作研究各種來源DNA的化學組成,粗略分離及定量其中四種鹼基的組成:腺嘌呤(adenine,A)、鳥糞嘌呤(guanine,G)、胞嘧啶(cytosine,C)及胸腺嘧啶(thymine,T)。1949年,他們推翻這四種鹼基具有相等數量的說法;但查加夫注意到另一件事,一項「奇特但可能沒意義」的趨勢:不論DNA的來源為何,A的數目與T約略相等,同時G也與C相當。查加夫猜想這種一與一之比可能只是巧合,但其重要性才正要開始為人所知。
甚麼是『chargaff規則』?? 1950年前,DNA的成分己利用化學方法分析出來。DNA的組成分別是──腺嘌呤(adenosine)(簡寫A)、鳥糞嘌呤(guanine)(簡寫G)、胸腺嘧啶(thymine)(簡寫T)、胞嘧啶(cytosine)(簡寫C)。ErnstVischer和E.Chargaff合作研究各種來源DNA的化學組成,粗略分離及定量其中四種鹼基的組成。但E.Chargaff在這四種鹼基中發現了件奇異的事情──雖然四種鹼基的比例並不固定,但不論DNA的來源為何,A與T的比例幾乎相等,而G與C的比例也幾乎相等。其後他進行一些實驗,得出一些結論被稱為『chargaff規則』。
Chargaff規則包括的 同一生物體中所有DNA分子:[A]=[T],[G]=[C]、[A]+[G]=[T]+[C]﹝嘌呤總摩爾數幾乎總是相等於嘧啶總摩爾數,該比例接近1:1。 DNA的鹼基組成:有種屬特異性,異種屬的DNA具有各自獨特的鹼基組成,即異種生物DNA鹼基組成差異很大。雖然([A]+[G])/([T]+[C])的值總是1,但([A]+[T])/([G]+[C])的比值在各生物體之間大為不同,變化極大,此不對稱比率的相近程度表示種間親緣關係的遠近。 DNA的鹼基組成:沒無組織、器官的特異性,即同種生物中不同組織及器官的DNA在鹼基組成上是一致的。 DNA的鹼基組成:不受年齡、營養狀態和環境的改變之影響。(對維持物種的穩定性起很重要的作用)。
Chargaff規則的意義爲後來建立DNA雙螺旋結構模型奠定的基礎,並爲闡明DNA的生物學功能提供了重要依據。
Chargaff進行的實驗 chargaff應用紫外分光光度法結合紙層析等簡單技術(電泳技術),對多種生物DNA作進行完全水解作鹼基定量分析,發現DNA鹼基組成有如下規律: 同一生物的不同組織的DNA鹼基組成相同。 幾乎所有的DNA,無論種屬來源如何,其腺嘌呤摩爾含量與胸腺嘧啶摩爾含量相同[A]=[T],鳥嘌呤摩爾含量與胞嘧啶摩爾含量相同[G]=[C],總的嘌呤摩爾含量與總的嘧啶摩爾含量相同([A]+[G]=[T]+[C]) 不同生物來源的DNA鹼基組成不同,表現在([A]+[T])/([G]+[C])比值的不同。 同時,因為這些生物DNA中([A]+[T])/([G]+[C])比值相差很大,所以推翻了以前提出「ATGC」是一個單位的理論。
圖示 不同生物來源的DNA四種鹼基比例關係