基因概念的发展历程

基因概念的发展历程

石洪宇学号81120216 生物技术（动物）基因也可以叫顺反子,是DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称,位于染色体上,具有保存和传递遗传信息的功能.基因控

制蛋白质的合成.基因在复制的时候由于各种原因会发生复制错误,也就是我们常说的基因突变.基因突变会导致他控制的蛋白质也发生相映的改变``这种变化是不固定的.可能对我们是有益的也可能是有害的.生物的进化就是因为基因的遗传和突变造成的.

现代遗传学家认为，基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。

人类只有一个基因组，大约有5-10万个基因。人类基因组计划是美国科学家于1985年率先提出的，旨在阐明人类基因组30亿个碱基对的序列，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息，使人类第一次在分子水平上全面地认识自我。计划于1990年正式启动，这一价值30亿美元的计划的目标是，为30亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，从而最终弄清楚每种基因制造的蛋白质及其作用。打个比方，这一过程就好像以步行的方式画出从北京到上海的路线图，并标明沿途的每一座山峰与山谷。虽然很慢，但每一座山峰与山谷。虽然很慢，但非常精确。

随着人类基因组逐渐被破译，一张生命之图将被绘就，人们的生活也将发生巨大变化。基因药物已经走进人们的生活，利用基因治疗更多的疾病不再是一个奢望。因为随着我们对人类本身的了解迈上新的台阶，很多疾病的病因将被揭开，药物就会设计得更好些，治疗方案就能“对因下药”，生活起居、饮食习惯有可能根据基因情况进行调整，人类的整体康健状状况将会提高，二十一世纪的医学基础将由此奠定. 利用基因，人们可以改良果蔬品种，提高农作物的品质，更多的转基因植物和动物、食品将问世，人类可能在新世纪里培育出超级物作。通过控制人体的生化特性，人类将能够恢复或修复人体细胞和器官的功能，甚至改变人类的进化过程。

在认识和熟练使用遗传生物学单位基因的新近进展后，它已经为科学家去改变病人的遗传物质，以达到治病防病的目的迈向新的一步。基因治疗的一个主要目标是用一种缺陷基因的健康复制去提供给细胞。这一方法是革命性的：医生试图通过改变病人细胞的遗传物质，来代替给病人治疗或控制遗传疾病的药物，最终达到医治病人疾病的根本目的。

基因概念是现代遗传学的中心慨念,由其演化出来的一系列概念构成了现代遗传学乃至整个现代生物学概念体系的基本框架。对基因概念的不懈探索推动遗传学不断发展前进,因此，回顾基因概念的演变和发展,为我们正确理解基因概念，认识其本质和遗传学的发展历程具有重要的意义。

对于基因的研究，孟得尔可以说最先研究的，孟德尔通过豌豆杂交试验观察豌豆的性状以及比例，发现很多性状都遗传给下一代，并且按照一定的规律，所以最后得到了基因的分离和自由组合定律，并且提出了遗传因子的概念，为基因的发展做出了重要的贡献。在之后为基因做出重要贡献的就是约翰逊，他首先提出了基因一词，用它来表示孟德尔遗传定律中控制单个性状的基本单位，并且这个词一直用到了现在。随着科学的发展，基因的本质也逐渐被人们所认知。

一、三位一体

1903年，萨顿和鲍维里认为遗传因子的行为与减数分裂和受精中染色体的行为非常吻合，因此认为基因肯能位于染色体上，并呈直线排列，后来被摩尔根证实。1910年，摩尔根以果蝇为实验材料，发现白眼性状总是和雄性相关联，证明控制白眼的性状的基因位于x 染色体上，这是人们第一次把某一特定基因与某一特定染色体联系起来，从而把基因落在实处。1926年，摩尔根发表《基因论》，指出基因确实位于染色体上，并呈直线排列。基因是性状的基本功能单位，能产生一定的表型特效，基因是结构单位，交换只能发生在基因之间，而不能发生在基因之中，基因是突变单位，可从一个等位形式变为另一个等位形式，但基因没有可改变的最小单位，这就是三位一体的基因概念。

二、一个基因一个酶学说

1941 年Beadle, G. w. 等人对红色链孢霉进行了大量研究，提出一个基因一个酶的观点，认为基因控制酶的合成，一个基因产生一个

相应的酶，基因与酶之间一一对应，基因通过酶控制一定的代谢过程，继而控制生物的性状这是人们对基因功能的初步认识。

因此经典遗传学认为，基因是一个最小的单位，它连续排列,界限分明,没有内部结构和不能再分；既是结构单位，又是功能单位。

三、基因的本质

1928年，英国科学家格里菲斯通过肺炎双球菌的转化实验得到：加热杀死的S型细菌可以释放某种“转化因子”从而被R型菌吸收，使之转化成S型细菌。这次试验虽然没有回答转化因子的化学性质，但是却为遗传物质化学性质的研究开辟了道路。美国化学家艾弗里用化学法得到纯净的核酸，蛋白质，多糖后，再将它们分别与活的R 型菌混合来验证转化因子的化学性质。得到的结论是DNA为有机体的遗传物质。但是这一结论在当时受到怀疑，因为实验的纯度不够，核算中混有少量的蛋白质，1952年，蔡斯通过T2噬菌体感染实验，用放射性同位素标记的方法证明了DNA是遗传物质，在研究烟草花叶病毒时，发现它体内只有RNA，但实验发现RNA在其中也起到了遗传物质的作用，至此，基因的化学本质被扩展为DNA和RNA。1953年J．D沃森和F．H．C．克里克提出了著名的DNA分子结构的双螺旋模型。1973年诞生了重组DNA技术，即基因工程。此后，随着分子生物学的迅速发展，人们对基因的认识不断深化。其中最重要的发现是：1．重叠基因 1977年F．桑格等在噬菌体X174中发现重叠基因，即某一段核苷酸序列同时为两个基因编码。后来在其它病毒以及细菌和果蝇等生物中也发现了重叠基因，一段DNA序列为两个

或三个基因所共用，或者一个小基因位于一个大基因之内。重叠基因是生物体合理而又经济地利用自身DNA的一种绝妙方式，它的发现打破了基因是彼此分离的传统观念。2．断裂基因 1977年M．T．道尔等首次发现卵清蛋白基因是不连续的，在基因内部插入了7个没有编码意义的DNA片段。现已查明，原核生物的基因一般是连续的，在一个基因的内部没有不编码的DNA序列。而真核生物的绝大多数基因都是不连续的断裂基因，无编码意义的插入片段称为内含子，有编码意义的基因片段称为外显子。在基因表达时，内含子与外显子被一起转录成mRNA前体，然后通过加工除掉与内含子对应的序列，再把与外显子对应的序列拼接起来，形成成熟的mRNA分子，最后翻译成多肽链。内含子把一个基因分成几个部分，打破了基因是一个不容分割的功能单位的传统观念。

3．移动基因 50年代初B．麦克林托克在玉米的染色体中发现了可以改变自身位置的基因，她称之为“解离因子”。解离因子可以在同一个杂色体内或不同的染色体间移动，当它移动到新的位置以后，可以引起染色体断裂，使玉米籽粒出现色斑。后来，在其它生物中也发现了可以改变自身位置的移动基因，其中最常见的是细菌转座子。转座子除了含有与改变自身位过有关的基因以外，还携带与插入功能无关的基因，如耐药基因、毒素基因和代谢基因等。

4．多个基因编码一条多肽链 1979年S．那卡尼施等发现并非一条肽链都由一个基因编码，例如有些病毒可以由一段DNA序列转录出一条mRNA分子，然后翻译出一条多肽链，最后这条多肽链被切割成