基因概念之演變

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1、基因概念之演變　　基因（gene）是遺傳學(xué)家約翰遜（W．Johannsen）在1909年提出來(lái)的。他用基因這一名詞來(lái)表示遺傳的獨(dú)立單位，相當(dāng)于孟德?tīng)栐谕愣乖囼?yàn)中提出的遺傳因子。　　在遺傳學(xué)發(fā)展的早期階段，基因僅僅是1個(gè)邏輯推理的概念，而不是一種已經(jīng)證實(shí)了的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)。由于科學(xué)研究水平的不斷提高，從淺入深，由宏觀到微觀，基因的概念也在不斷的修正和發(fā)展。從遺傳學(xué)史的角度看，基因概念大致分以下幾個(gè)階段：孟德?tīng)柕倪z傳因子階段；摩爾根的基因階段；順?lè)醋与A段和現(xiàn)代基因階段?！　∫?、孟德?tīng)柕倪z傳因子階段　　19世紀(jì)60年代初，孟德?tīng)枌?duì)具有不同形態(tài)的豌豆作雜交實(shí)驗(yàn)，在解釋實(shí)驗(yàn)中每種性

2、狀的遺傳行為時(shí)，用A代表紅花，a代表白花，表明生物的某種性狀是由遺傳因子負(fù)責(zé)傳遞的，遺傳下來(lái)的不是具體的性狀，而是遺傳因子。遺傳因子是顆粒性的，在體細(xì)胞內(nèi)成雙存在，在生殖細(xì)胞內(nèi)成單存在。孟德?tīng)査f(shuō)的“遺傳因子”是代表決定某個(gè)性狀遺傳的抽象符號(hào)?！　∶系?tīng)栐陉U明遺傳因子在世代中傳遞規(guī)律時(shí)，就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了基因的兩個(gè)基本屬性：基因是世代相傳的，基因是決定遺傳性表達(dá)的?，F(xiàn)在所說(shuō)的“基因是生物體傳遞遺傳信息和表達(dá)遺傳信息的基本物質(zhì)單位”，實(shí)際上就是孟德?tīng)査U明的基因觀?！　《?、摩爾根的基因階段　　1909年，丹麥遺傳學(xué)家約翰遜創(chuàng)造了“基因”這一術(shù)語(yǔ)，用來(lái)表達(dá)孟德?tīng)柕倪z傳因子，但

3、還只是提出了遺傳因子的符號(hào)，沒(méi)有提出基因的物質(zhì)概念。摩爾根對(duì)果蠅的研究結(jié)果表明，1條染色體上有很多基因，一些性狀的遺傳行為之所以不符合孟德?tīng)柕莫?dú)立分配定律，就是因?yàn)榇磉@些性狀的基因位于同一條染色體上，彼此連鎖而不易分離。這樣，代表特定性狀的特定基因與某一條特定染色體上的特定位置聯(lián)系起來(lái)?；虿辉偈浅橄蟮姆?hào)，而是在染色體上占有一定空間的實(shí)體，從而賦予基因以物質(zhì)的內(nèi)涵?！　∪?、順?lè)醋与A段　　早期的基因概念是把基因作為決定性狀的最小單位、突變的最小單位和重組的最小單位，后來(lái)，這種“三位一體”的概念不斷受到新發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)?！　?0世紀(jì)50年代以后，隨著分子遺傳學(xué)的發(fā)展，19

4、53年在沃森和克里克提出DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)以后，人們普遍認(rèn)為基因是DNA的片段，確定了基因的化學(xué)本質(zhì)。　　1957年，本澤爾（SeymourBenzer）以T4噬菌體為材料，在DNA分子水平上研究基因內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)，提出了順?lè)醋樱╟istron）概念?！　№?lè)醋邮?個(gè)遺傳功能單位，1個(gè)順?lè)醋記Q定1條多肽鏈。能產(chǎn)生1條多肽鏈的是1個(gè)順?lè)醋?，順?lè)醋右簿褪腔虻耐x詞。1個(gè)順?lè)醋涌梢园幌盗型蛔儐挝弧蛔冏?。突變子是DNA中構(gòu)成1個(gè)或若干個(gè)核苷酸。由于基因內(nèi)的各個(gè)突變子之間有一定距離，所以彼此之間能發(fā)生重組，重組頻率與突變子之間的距離成正比。重組子代表1個(gè)空間單位，有起

5、點(diǎn)和終點(diǎn)，可以是若干個(gè)密碼子的重組，也可以是單個(gè)核苷酸的互換。如果是后者，重組子也就是突變子?！　∷摹F(xiàn)代基因階段　　1．操縱子?從分子水平來(lái)看，基因就是DNA分子上的一個(gè)個(gè)片段，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯能合成1條完整的多肽鏈?？墒牵ㄟ^(guò)近年來(lái)的研究，認(rèn)為這個(gè)結(jié)論并不全面，因?yàn)橛行┗?，如rRNA和tRNA基因只有轉(zhuǎn)錄功能而沒(méi)有翻譯功能。另外，還有一類基因，其本身并不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但可以對(duì)鄰近的結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)起控制作用，如啟動(dòng)基因和操縱基因。從功能上講，能編碼多肽鏈的基因稱為結(jié)構(gòu)基因；啟動(dòng)基因、操縱基因和編碼阻遏蛋白、激活蛋白的調(diào)節(jié)基因?qū)儆谡{(diào)控基因。操縱基因與其控制下的一系列結(jié)構(gòu)基

6、因組成1個(gè)功能單位，稱為操縱子?！　?．移動(dòng)基因?移動(dòng)基因指DNA能在有機(jī)體的染色體組內(nèi)從1個(gè)地方跳到另一個(gè)地方，它們能從1個(gè)位點(diǎn)切除，然后插入同一或不同染色體上的另一個(gè)位置。移動(dòng)基因機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，由幾個(gè)促進(jìn)移位的基因組成。基因的跳動(dòng)能夠產(chǎn)生突變和染色體重排，進(jìn)而影響其他基因的表達(dá)?！　I(yè)已證明，相當(dāng)一部分已知的自發(fā)突變是移動(dòng)基因所致，而且，移動(dòng)基因不僅能在個(gè)體的染色體組內(nèi)移動(dòng)，并能在個(gè)體間甚至種間移動(dòng)，因此是1個(gè)重要的進(jìn)化因素。移動(dòng)基因的發(fā)現(xiàn)動(dòng)搖了基因在染色體上有一固定位置的傳統(tǒng)觀念?！　?．?dāng)嗔鸦?過(guò)去人們一直認(rèn)為，基因的遺傳密碼子是連續(xù)不斷地并列在一起，形成1條沒(méi)

7、有間隔的完整基因?qū)嶓w。但后來(lái)通過(guò)對(duì)真核蛋白質(zhì)編碼基因結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，在它們的核苷酸序列中間插入有與編碼無(wú)關(guān)的DNA間隔區(qū)，使1個(gè)基因分隔成不連續(xù)的若干區(qū)段。這種編碼序列不連續(xù)的間斷基因被稱為斷裂基因?！　〔贿B續(xù)的斷裂基因的表達(dá)程序是：先轉(zhuǎn)錄為初級(jí)轉(zhuǎn)錄物，即核內(nèi)不均一RNA，又叫前體RNA；然后經(jīng)過(guò)刪除和連接，除去無(wú)關(guān)的DNA間隔序列的轉(zhuǎn)錄物，便形成了成熟的mRNA分子，它從細(xì)胞核中輸送到細(xì)胞質(zhì)，再轉(zhuǎn)譯為相應(yīng)的多肽鏈?！　?．假基因?1977年，G．Jacp根據(jù)對(duì)非洲爪蟾5SrRNA基因簇的研究，提出了假基因的概念，現(xiàn)已在大多數(shù)真核生物中發(fā)現(xiàn)了假基因。