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基因一词来自希腊语,意思为“生”。是指携带有遗传信息的DNA序列,是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现。人类约有两万至两万五千个基因。
染色体在体细胞中是成对存在的,每条染色体上都带有一定数量的基因。
一般来说,生物体中的每个细胞都含有相同的基因,但并不是每个细胞中的每个基因所携带的遗传信息都会被表达出来。不同部位和功能的细胞,能将遗传信息表达出来的基因也不同。
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1 早期关于遗传物质的臆测 
2 “基因”概念的提出 
3 基因结构和功能的探索 
4 基因概念的进一步发展 
 
[编辑] 早期关于遗传物质的臆测
关于遗传物质基础,科学家早就有所臆测。1864年英国哲学家斯宾塞曾提出“生理单位”,1868年达尔文将其称为“微芽”,1884年瑞士植物学家冯内格列称之为“异胞质”,1889年荷兰学者德弗里斯称为“泛生子”。1883年德国魏斯曼称之为“种质”,并指明生殖细胞中的染色体便是种质,认为种质是遗传的,体质不遗传,种质影响体质,而体质不影响种质。这在理论上为重新发现和广为人们接受的孟德尔遗传规律铺平了道路 。
[编辑] “基因”概念的提出
遗传学的奠基人奥地利人孟德尔(Gregor Johann Mendel 1822~1884),在布尔诺(Brno, 德Brünn,现属捷克)的奥古斯丁教派修道院的菜园里,工作了8年,于1865年2月在奥地利自然科学学会会议上报告了自己植物杂交研究结果,第二年在奥地利自然科学学会年刊上发表了著名的《植物杂交试验》的论文,发现了遗传学的两个基本规律——基因的分离定律和基因的自由组合定律。文中指出,生物每一个性状都是通过遗传因子来传递的,遗传因子是一些独立的遗传单位。这样把可观察的遗传性状和控制它的内在的遗传因子区分开来了,遗传因子作为基因的雏形名词诞生了。基因的存在最早是由他在19世纪推断出来的,并不是观察的结果。在达尔文发表进化论后不久,他试图通过对豌豆进行试验来对此解释该理论。但是直到19世纪末他的研究才被人们所重视。虽然孟德尔还不知道这种物质是以怎样的方式存在,也不知道它的结构是怎样的,但孟德尔“遗传因子”的提出毕竟为现代基因概念的产生奠定了基础。
可以说,遗传因子实际上是孟德尔根据其实验结果所虚拟假想的某种东西,从那时起遗传学家踏上了寻找基因实体的艰难历程。1903年萨顿(W.S. Sutton 1877~1916)和鲍维里(T.Boveri 1862~1915)两人注意到在杂交试验中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,他们作出“遗传因子位于染色体上”的“萨顿—鲍维里假想”:他们根据各自的研究,认为孟德尔的“遗传因子”与配子形成和受精过程中的染色体传递行为具有平行性,并提出了遗传的染色体学说,认为孟德尔的遗传因子位于染色体上,即承认染色体是遗传物质的载体,第一次把遗传物质和染色体联系起来。这种假想可以很好地解释孟德尔的两大规律,在以后的科学实验中也得到了证实。1909年丹麦遗传学家约翰逊(W.Johansen 1859~1927)在《精密遗传学原理》一书中提出“基因”概念,以此来替代孟德尔假定的“遗传因子”。从此,“基因”一词一直伴随着遗传学发展至今。约翰逊还提出了“基因型”与“表现型”这两个含义不同的术语,初步阐明了基因与性状的关系。不过此时的基因仍然是一个未经证实的,仅靠逻辑推理得出的概念。
[编辑] 基因结构和功能的探索
自1900年孟德尔定律重新发现后,“基因怎样控制性状”的问题引起了许多遗传学家的浓厚兴趣。经过他们的努力,又出现了一批重要成果。



1楼2009-12-02 14:56回复

    重叠基因:长期以来,人们一直认为在同一段DNA序列内是不可能存在重叠的读码结构的。但是,1977年,维纳(Weiner)在研究Q0病毒的基因结构时,首先发现了基因的重叠现象。1978年,费尔(Feir)和桑戈尔(Sangor)在研究分析φX174噬菌体的核苷酸序列时,也发现由5375个核苷酸组成的单链DNA所包含的10个基因中有几个基因具有不同程度的重叠,但是这些重叠的基因具有不同的读码框架。以后在噬菌体G4、MS2和SV40中都发现了重叠基因。基因的重叠性使有限的DNA序列包含了更多的遗传信息,是生物对它的遗传物质经济而合理的利用。
    假基因:1977年,G·Jacp在对非洲爪赡5SrRNA基因簇的研究后提出了假基因的概念,这是一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。假基因的发现是真核生物应用重组DNA技术和序列分析的结果。现已在大多数真核生物中发现了假基因,如Hb的假基因、干扰素、组蛋白、α球蛋白和β球蛋白、肌动蛋白及人的rRNA和tRNA基因均含有假基因。由于假基因不工作或无效工作,故有人认为假基因,相当人的痕迹器官,或作为后补基因。
    移动基因:1950年,美国遗传学家麦克林托卡在玉米染色体组中首先发现移动基因。她发现玉米染色体上有一种称为Ds的控制基因会改变位置,同时引起染色体断裂,使其离开或插入部位邻近的基因失活或恢复恬性,从而导致玉米籽粒性状改变。这一研究当时并没有引起重视。20世纪60年代未,英国生物化学家夏皮罗和前西德生物化学家西特尔分别在细菌中发现一类称为插入顺序的可移动位置的遗传因子,20世纪70年代早期又发现细菌质粒的某些抗药性可移动的基因,到20世纪80年代已发现这类基因至少有20种。20世纪90年代之前,科学家终于用实验证明了麦克林托卡的观点,移动基因不仅能在个体的染色体组内移动,并能在个体间甚至种间移动。现已了解到真核细胞中普遍存在移动基因。基因移动性的发现不仅打破了遗传的DNA恒定论,而且对于认识肿瘤基因的形成和表达,以及生物演化中信息量的扩大等研究工作也将提供新的启示和线索。
    [编辑] 基因概念的进一步发展
    70年代后,基因的概念随着多学科渗透和实验手段日新月异又有突飞猛进的发展,主要有以下几个方面:
    1、基因具重叠性。1977年桑格(F. Sanger)领导的研究小组,根据大量研究事实绘制了共含有5375个核苷酸的ΦX174噬菌体DNA碱基顺序图,第一次揭示了遗传的一种经济而巧妙的编排——B和E基因核苷酸顺序分别与A和D基因的核苷酸顺序的一部分互相重叠。当然它们各有一套读码结构,且基因末端密码也有重叠现象(A基因终止密码子TGA和C基因起始密码子ATG重叠2个核苷酸;D基因的终止密码子TAA与J基因起始密码子ATG互相重叠1个核苷酸,顺序为TAATG)。
    2、内含子和外显子。人们在研究小鸡卵清蛋白基因时发现其转录形成的mRNA只有该基因长度的1/4,其原因是基因中一些间隔序列的转录物在RNA成熟过程中被切除了。这些间隔序列叫内含子,基因中另一些被转录形成RNA的序列叫外显子。小鸡的卵清蛋白基因中至少含7个内含子。因而从基因转录效果看,基因由外显子和内含子构成。
    3、管家基因和奢侈基因。具有相同遗传信息的同一个体细胞间其所利用的基因并不相同,有的基因活动是维持细胞基本代谢所必须的,而有的基因则在一些分化细胞中活动,这正是细胞分化、生物发育的基础。前者称为管家基因,而后者被称为奢侈基因。
    4、基因的游动性。早在20世纪40年代美国遗传学家麦克林托克(B. McClintock)在玉米研究中发现“转座子”,直至1980年夏皮罗(J.Shapiro)等人证实了可移位的遗传基因存在,说明某些基因具有游动性。为此,这位“玉米夫人”荣获了1983年度诺贝尔奖。
    


    4楼2009-12-02 14:56
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