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那三個實驗證實了基因是DNA,不是蛋白質?

基因簡史(2011-08-27 17:14:59)轉載。

標簽:孟德爾,美國遺傳密碼,遺傳分類漫談:學習並撿起來。

摘要:本文論述了基因壹詞的由來以及人們對基因的探索和認識過程,指出壹部遺傳學就是發現和研究基因的歷史。

關鍵詞:遺傳信息;基因;脫氧核糖核酸

中國圖書館分類號:Q343。1證件識別碼:a。

基因是遺傳學中的壹個專門術語。可以說,壹部遺傳學史就是壹部尋找、探索、研究和理解基因的歷史。遺傳學是研究生物遺傳變異現象的科學。生物繁衍,後代與父母或祖先相似,這種“類人猿”現象就是遺傳。但是後代和父母並不完全相似,甚至有更多的不同,這就是變異。遺傳和變異如影隨形,不離不棄,形成了壹對矛盾的兩個方面,既對立又統壹。遺傳保證了生物的穩定,變異保證了生物的進化。在這個過程中,選擇起著非常重要的作用。

我們說生物要繁衍後代才能生生不息,那麽父母和後代之間的橋梁是什麽?那就是繁殖,也就是細胞。

分裂。單細胞生物的繁殖是通過細胞的直接分裂來實現的。但是多細胞生物,尤其是高等生物的繁殖更復雜:身體

細胞增殖依賴於體細胞分裂;個體的增殖依賴於性細胞的分裂和雌雄細胞的融合,即受精。從* * * *的角度來看,無論單細胞生物還是多細胞生物,親代個體(細胞)傳遞給後代個體(細胞)的是什麽?它是母細胞或個體的“遺傳信息”。

從西方的古希臘羅馬時代,甚至更早的東方,人們就壹直在不斷地尋找和探索生殖和遺傳現象,也就是在

尋找“基因信息”。在原子論的基礎上,希波克拉底、阿那克薩哥拉和德謨克利特提出了宇宙誕生論,亞裏士多德提出了血液論,阿爾克爾·馬榮關於性別決定的冷熱論,巴門尼德等人的左右論,這些都是探索生殖和遺傳的開創性著作。當然,他們的理論幾乎沒有壹個是正確的,但對後世影響很大。

拉馬克、達爾文、魏斯曼、斯潘塞、迪威裏斯等人。這些人,如達爾文提出的“萬能子”,魏斯曼提出的“決定子”或“種質”,德威裏斯提出的“萬能子”,斯潘塞提出的“生理單位”等,都可以看作是遺傳“粒子”或遺傳“基因”的思辨形式。

18 ~ 19世紀,由於動植物雜交的發展和顯微鏡、細胞學研究的進步,打開了揭示遺傳規律和遺傳物質基礎的大門。65438-0865年,奧地利修道士格裏戈·孟德爾在連續八年豌豆實驗的基礎上發表了論文《植物雜交實驗》,提出了遺傳學的兩大定律——分離現象和自由組合定律。這兩個定律被埋沒了35年後,於1900年被歐洲三位植物學家科林斯、德弗裏斯和切爾馬克重新發現,並被英國的巴特森等人廣泛宣傳,於是誕生了。

真正的科學遺傳學誕生了,1900是公認的現代遺傳學誕生的年代。孟德爾定律的本質是向世人宣布,遺傳是“顆粒狀”的,而父母遺傳給後代的正是這種顆粒狀的東西,他稱之為“遺傳因子”。後來,丹麥遺傳學家約翰

約翰遜改名為“基因”,於是“基因”壹詞很快被認可,成為表達生物遺傳變異的概念或符號。

然而,基因到底是什麽?它在哪裏?科學家們已經探索了很長時間。本世紀初美國威爾遜出版。

《發育與遺傳學原理》壹書對當時的細胞學知識做了全面的總結。他明確指出遺傳物質在細胞核中,但它是

壹種高分子化合物。1903年,年輕的美國研究生薩頓指出,孟德爾遺傳因子的行為與細胞分裂中染色體的行為是平行的,於是他和博韋裏幾乎同時提出基因在染色體上。

來自美國哥倫比亞大學的胚胎學家、遺傳學家托馬斯·摩根(Thomas morgan)和他的壹群學生從1910開始對果蠅進行雜交實驗,證實了豌豆實驗中的孟德爾分離和自由組合定律,還發現了伴性遺傳和基因連鎖交換的規律。並且他指出,遺傳基因確實存在於染色體上,它們呈直線排列,相互之間有壹定的距離和順序。

摩爾根在1927年發表了他的代表作《基因論》。他和他的學生繪制了果蠅的基因圖譜。幾乎與此同時,愛默生、麥克林托克等人對玉米進行了研究,也繪制了玉米基因的連鎖遺傳圖譜,從而使孟德爾遺傳學取得了進展。

進入細胞遺傳學的新時代。

再者,人們要問,基因是壹種什麽樣的物質?即它的化學性質是什麽?許多科學家進行了探索。1941

年,美國遺傳學家比德爾和泰特姆認為基因與酶有關,提出了“壹基因壹酶”理論。在1944中,魏銳等人得出結論,轉化因子是壹種叫做脫氧核糖核酸的物質,簡稱DNA。地方

轉化就是生物遺傳特征的轉化,而這個轉化因子只能是DNA而不是蛋白質。長期以來,人們認為“基因是蛋”

糾正了“白質”的錯誤觀念。1946,lederberg和Hess發現不同的細菌也能雜交,細菌

同樣分性別,細菌的雜交重組也是遺傳物質DNA交換的結果。1952年,好時和蔡斯用最原始的生物——噬菌體感染大腸桿菌。感染試驗表明,只有DNA能進入大腸桿菌並形成新的子代噬菌體,而蛋白質沒有這種作用。與此同時,美國遺傳學家本澤用不同的噬菌體感染細菌細胞。實驗結果表明噬菌體DNA也可以雜交重組,證明了基因是壹個功能單位,基因內部可以細分。壹個功能單位被稱為“順反子”,壹個順反子相當於壹個“基因”。順反子包含許多重組體和突變體。Benze的順反子理論修正了Morgan對基因的理解。他們認為基因不僅是壹個功能單位,也是壹個突變單位和壹個重組單位,即“三位壹體”的概念。

到20世紀50年代早期,遺傳物質DNA的化學性質已經被很好地理解了。當然,核酸化學的研究,如果從1866年米歇爾分離核蛋白開始,也有80多年的歷史了。到20世紀50年代初,人們已經知道DNA由脫氧核糖、磷酸和四種堿基(腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鳥嘌呤G和胞嘧啶C)組成。每個堿基與壹個脫氧核糖和壹個磷酸形成壹個核苷酸。換句話說,DNA大分子是由四種單核苷酸組成的。而且我們知道,在DNA分子中,腺嘌呤核苷酸永遠等於胸腺嘧啶核苷酸,鳥嘌呤核苷酸永遠等於胞嘧啶核苷酸,也就是A = T,G = C,所有這些知識和進步都在醞釀著壹個偉大的發現:這就是DNA分子的空間結構。

1953年,美國研究生、分子遺傳學家沃森(1928-)和英國生物化學家克裏克(1916-)基於英國晶體學家威爾金森、富蘭克林和陳德魯對DNA分子的衍射研究,獲得了兩次諾貝爾獎。

該獎得主美國生物化學家鮑林受蛋白質結構研究的啟發,成功提出了DNA雙螺旋的空間結構模型。這個結構模型解決了DNA分子的自我復制、遺傳信息的傳遞(轉錄和翻譯)等諸多問題。被稱為自達爾文提出進化論以來,生物學史上最偉大的發現,生物學史上第二個重要的裏程碑。他們兩人在英國《自然》雜誌上發表了這壹成果。那篇不到2000字的論文太震撼了,他們以1962和威爾金森壹起獲得了諾貝爾生理醫學獎。

20世紀60年代初,在發現DNA雙螺旋空間結構的基礎上,有了兩個重要發現。壹個是法國科學家雅各布和莫諾。

論基因調控理論的建立:壹個是美國科學家尼倫伯格等人對遺傳密碼的解碼。Jacob和Mono的基因調控理論主要是從大腸桿菌乳糖代謝的研究中獲得的。說明與乳糖代謝相關的三個結構基因受另外三個基因的調控。就像幾個串聯或者並聯的燈泡受幾個電源開關影響壹樣。這對於研究基因之間的相互作用,真正了解基因的作用途徑,特別是對於基因工程,具有重要意義。幾乎生物的每壹個性狀都與蛋白質有關。DNA如何決定蛋白質的形成?DNA中包含的遺傳信息是如何轉移到蛋白質中的?這些是壹些相當復雜的問題。破譯DNA(基因)中的遺傳密碼是壹個關鍵問題。

“遺傳密碼”的概念最早是由奧地利物理學家薛定諤提出的。他寫了壹本書,名為“什麽是生活?”在20世紀40年代早期。在這本書中,他表達了遺傳密碼的思想。據說他產生遺傳密碼的想法很有詩意。他在將量子力學理論引入生物學領域的過程中,在他富有哲學和浪漫色彩的想象中,找到了探索的方法。他想象自己坐在樹木繁茂的山坡上,夕陽西下。古往今來,世界歷經滄桑。也許壹百年前,另壹個人也坐在這裏,凝視著冰川的夕陽。這個人也是父母所生,有著同樣的苦與樂。那麽,為什麽妳恰好是妳,而不是他呢?也許,妳和他其實是壹樣的。妳現在過的生活只是古老的生命聖樹上的壹個蓓蕾。個體的誕生並不意味著我第壹次被創造,我的死亡也不意味著生命本質的終結。正是這壹系列的想象,促使薛定諤提出了生命遺傳密碼的概念,提出“每壹個這樣的生物體都是下壹個生物體的藍圖”,從而為分子生物學和分子遺傳學的誕生奠定了基礎。

那麽,遺傳密碼是什麽?1955年,前蘇聯-美國物理學家加莫夫提出了DNA分子中的三個核苷酸決定蛋白質中的壹個氨基酸的觀點。因為DNA分子中有四種核苷酸,如果壹種氨基酸由三種核苷酸決定,那麽四的立方= 64種排列就足以編碼蛋白質中的20種氨基酸。他的1961年的想法被克裏克對大腸桿菌T 4噬菌體的基因實驗所證實。同年,美國生物化學家尼倫伯格等人努力破譯遺傳密碼,最終弄清了1966中的所有遺傳密碼。這是人類有史以來對生物和自身生命本質的理解。人與其他動植物不同,是因為他們的遺傳密碼不同。但因為人是人,所以也是生物,在遺傳密碼上有很多相似之處:所有生物都使用相同的遺傳密碼表。

現在我們可以給“基因”下壹個定義,做壹個概括性的總結:基因包含了生物DNA分子中特定的遺傳信息。

核苷酸序列是遺傳物質的最小功能單位,壹個基因大致由1 000個核苷酸對組成。

綜上所述,隨著科學的發展,人們對基因的認識在不斷加深。從最初對遺傳因素的了解到基因的化學性質

對自然的認識推動了遺傳學從最早的經典遺傳學,經過細胞遺傳學、生化遺傳學,最後到分子遺傳學層面。

段。

【參考】。

[1]中國生物大百科遺傳學編纂組。遺傳學[M]。北京:中國大百科全書出版社,1983。

李楠。生物學史[M]。北京:海洋出版社,1990。

母雞斯托貝。遺傳學史[M]。上海:上海科學技術出版社,1981。

[4]薛定諤。人生是什麽?[M]。上海:上海人民出版社,1973。

[ 5]Sturt evantA H .遺傳遺傳學史[ M].Haper & ampRow Publi shers,1965。

[6]葡萄牙高爾·F·H,科恩·J·S .壹個世紀的DNA[ M].麻省理工學院出版社,1977。

[7]杜恩林.遺傳學簡史[ M].紐約:麥克格勞希爾,1965。

遺傳信息載體-基因

任本明,王洪

(西安徐大學生物系,710061,中國)

文摘:本文論述了基因的起源和發展。遺傳基因

歷史就是尋找基因和研究基因的歷史。

關鍵詞:遺傳信息;基因;脫氧核糖核酸