神奇的基因工程/新世纪科学探索宝库丛书

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什么是基因？ 基因——有遗传效应的DNA片断，是控制生物性状的基本遗传单位。 人们对基I大J的认识是不断发展的。19世纪60年代，遗传学家孟德尔就 提出了生物的性状是由遗传因子控制的观点，但这仅仅是一种逻辑推理的 产物。20世纪初期，遗传学家通过果蝇的遗传实验，认识到基因存在于染 色体上，并日．在染色体上是呈线性排列，从而得出了染色体是基因载体的 结论。 20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，尤其是沃森和克里克提 出双螺旋结构以后，人们才真正认识了基因的本质，即基因是具有遗传效 应的DNA片断。研究结果还表明，每条染色体只含有1～2个DNA分子， 每个DNA分子上有多个基因，每个基因有含有成百上千个脱氧核苷酸。由 f不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基序列)不同，因此，不同的基 I六J就含有不同的遗传信息。1994年中科院曾邦哲提出系统遗传学概念与原 理，探讨猫之为猫、虎之为虎的基因逻辑与语言，提出基因之间相互关系 与基因组逻辑结构及其程序化表达的发生研究。 基因有两个特点，一是能忠实地复制自己，以保持生物的基本特征； 二是基因能够“突变”，突变绝大多数会导致疾病，另外的一小部分是非致 病突变。非致病突变给自然选择带来了原始材料，使生物可以在自然选择 中被选择出最适合自然的个体。 含特定遗传信息的核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。除某些 病毒的基因由核糖核酸(RNA)构成以外，多数生物的基因由脱氧核糖核 酸(DNA)构成，并在染色体上作线状排列。基因一词通常指染色体基因。 在真核生物中，由于染色体都在细胞核内，所以又称为核基因。位于线粒 体和叶绿体等细胞器中的基因则称为染色体外基因、核外基因或细胞质基 因，也可以分别称为线粒体基因、质粒和叶绿体基因。 在通常的二倍体的细胞或个体中，能维持配子或配子体正常功能的最 低数目的一套染色体称为染色体组或基因组，一个基因组中包含一整套基 因！相应的全部细胞质基因构成一个细胞质基因组，其中包括线粒体基因 组和叶绿体基因组等。原核生物的基因组是一个单纯的DNA或RNA分子． 因此又称为基因带，通常也称为它的染色体。 基因在染色体上的位 置称为座位，每个基因都 有自己特定的座位。凡是 在同源染色体上占据相同 座位的基因都称为等位基 因。在自然群体中往往有 一种占多数的(因此常被 视为正常的)等位基因， 称为野生型基因；同一座 位上的其他等位基因一般 都直接或间接地由野生型 基因通过突变产生，相对于野生型基因，称它们为突变型基因。在二倍体 的细胞或个体内有两个同源染色体，所以每一个座位上有两个等位基因。 如果这两个等位基因是相同的，那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个 体称为纯合体；如果这两个等位基因是不同的，就称为杂合体。在杂合体 中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因称为显性 基因，另一个基因则称为隐性基因。在二倍体的生物群体中等位基因往往 不止两个，两个以上的等位基因称为复等位基因。不过有一部分早期认为 是属于复等位基因的基因，实际上并不是真正的等位，而是在功能上密切 相关、在位置上又邻接的几个基因，所以把它们另称为拟等位基因。某些 表型效应差异极少的复等位基因的存在很容易被忽视，通过特殊的遗传学 分析可以分辨出存在于野生群体中的几个等位基因。这种从性状上难以区 分的复等位基因称为同等位基因。许多编码同工酶的基因也是同等位 基因。 属于同一染色体的基因构成一个连锁群。基因在染色体上的位置一般 并不反映它们在生理功能上的性质和关系，但它们的位置和排列也不完全 是随机的。在细菌中编码同一生物合成途径中有关酶的一系列基因常排列 在一起，构成一个操纵子；在人、果蝇和小鼠等不同的生物中，也常发现 在作用上有关的几个基因排列在一起，构成一个基因复合体或基因簇或者 称为一个拟等位基因系列或复合基因。P1-4