那三个实验证实了基因是DNA,不是蛋白质?
标签:孟德尔,美国遗传密码,遗传分类漫谈:学习并捡起来。
摘要:本文论述了基因一词的由来以及人们对基因的探索和认识过程,指出一部遗传学就是发现和研究基因的历史。
关键词:遗传信息;基因;脱氧核糖核酸
中国图书馆分类号:Q343。1证件识别码:a。
基因是遗传学中的一个专门术语。可以说,一部遗传学史就是一部寻找、探索、研究和理解基因的历史。遗传学是研究生物遗传变异现象的科学。生物繁衍,后代与父母或祖先相似,这种“类人猿”现象就是遗传。但是后代和父母并不完全相似,甚至有更多的不同,这就是变异。遗传和变异如影随形,不离不弃,形成了一对矛盾的两个方面,既对立又统一。遗传保证了生物的稳定,变异保证了生物的进化。在这个过程中,选择起着非常重要的作用。
我们说生物要繁衍后代才能生生不息,那么父母和后代之间的桥梁是什么?那就是繁殖,也就是细胞。
分裂。单细胞生物的繁殖是通过细胞的直接分裂来实现的。但是多细胞生物,尤其是高等生物的繁殖更复杂:身体
细胞增殖依赖于体细胞分裂;个体的增殖依赖于性细胞的分裂和雌雄细胞的融合,即受精。从* * * *的角度来看,无论单细胞生物还是多细胞生物,亲代个体(细胞)传递给后代个体(细胞)的是什么?它是母细胞或个体的“遗传信息”。
从西方的古希腊罗马时代,甚至更早的东方,人们就一直在不断地寻找和探索生殖和遗传现象,也就是在
寻找“基因信息”。在原子论的基础上,希波克拉底、阿那克萨哥拉和德谟克利特提出了宇宙诞生论,亚里士多德提出了血液论,阿尔克尔·马荣关于性别决定的冷热论,巴门尼德等人的左右论,这些都是探索生殖和遗传的开创性著作。当然,他们的理论几乎没有一个是正确的,但对后世影响很大。
拉马克、达尔文、魏斯曼、斯潘塞、迪威里斯等人。这些人,如达尔文提出的“万能子”,魏斯曼提出的“决定子”或“种质”,德威里斯提出的“万能子”,斯潘塞提出的“生理单位”等,都可以看作是遗传“粒子”或遗传“基因”的思辨形式。
18 ~ 19世纪,由于动植物杂交的发展和显微镜、细胞学研究的进步,打开了揭示遗传规律和遗传物质基础的大门。65438-0865年,奥地利修道士格里戈·孟德尔在连续八年豌豆实验的基础上发表了论文《植物杂交实验》,提出了遗传学的两大定律——分离现象和自由组合定律。这两个定律被埋没了35年后,于1900年被欧洲三位植物学家科林斯、德弗里斯和切尔马克重新发现,并被英国的巴特森等人广泛宣传,于是诞生了。
真正的科学遗传学诞生了,1900是公认的现代遗传学诞生的年代。孟德尔定律的本质是向世人宣布,遗传是“颗粒状”的,而父母遗传给后代的正是这种颗粒状的东西,他称之为“遗传因子”。后来,丹麦遗传学家约翰
约翰逊改名为“基因”,于是“基因”一词很快被认可,成为表达生物遗传变异的概念或符号。
然而,基因到底是什么?它在哪里?科学家们已经探索了很长时间。本世纪初美国威尔逊出版。
《发育与遗传学原理》一书对当时的细胞学知识做了全面的总结。他明确指出遗传物质在细胞核中,但它是
一种高分子化合物。1903年,年轻的美国研究生萨顿指出,孟德尔遗传因子的行为与细胞分裂中染色体的行为是平行的,于是他和博韦里几乎同时提出基因在染色体上。
来自美国哥伦比亚大学的胚胎学家、遗传学家托马斯·摩根(Thomas morgan)和他的一群学生从1910开始对果蝇进行杂交实验,证实了豌豆实验中的孟德尔分离和自由组合定律,还发现了伴性遗传和基因连锁交换的规律。并且他指出,遗传基因确实存在于染色体上,它们呈直线排列,相互之间有一定的距离和顺序。
摩尔根在1927年发表了他的代表作《基因论》。他和他的学生绘制了果蝇的基因图谱。几乎与此同时,爱默生、麦克林托克等人对玉米进行了研究,也绘制了玉米基因的连锁遗传图谱,从而使孟德尔遗传学取得了进展。
进入细胞遗传学的新时代。
再者,人们要问,基因是一种什么样的物质?即它的化学性质是什么?许多科学家进行了探索。1941
年,美国遗传学家比德尔和泰特姆认为基因与酶有关,提出了“一基因一酶”理论。在1944中,魏锐等人得出结论,转化因子是一种叫做脱氧核糖核酸的物质,简称DNA。地方
转化就是生物遗传特征的转化,而这个转化因子只能是DNA而不是蛋白质。长期以来,人们认为“基因是蛋”
纠正了“白质”的错误观念。1946,lederberg和Hess发现不同的细菌也能杂交,细菌
同样分性别,细菌的杂交重组也是遗传物质DNA交换的结果。1952年,好时和蔡斯用最原始的生物——噬菌体感染大肠杆菌。感染试验表明,只有DNA能进入大肠杆菌并形成新的子代噬菌体,而蛋白质没有这种作用。与此同时,美国遗传学家本泽用不同的噬菌体感染细菌细胞。实验结果表明噬菌体DNA也可以杂交重组,证明了基因是一个功能单位,基因内部可以细分。一个功能单位被称为“顺反子”,一个顺反子相当于一个“基因”。顺反子包含许多重组体和突变体。Benze的顺反子理论修正了Morgan对基因的理解。他们认为基因不仅是一个功能单位,也是一个突变单位和一个重组单位,即“三位一体”的概念。
到20世纪50年代早期,遗传物质DNA的化学性质已经被很好地理解了。当然,核酸化学的研究,如果从1866年米歇尔分离核蛋白开始,也有80多年的历史了。到20世纪50年代初,人们已经知道DNA由脱氧核糖、磷酸和四种碱基(腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G和胞嘧啶C)组成。每个碱基与一个脱氧核糖和一个磷酸形成一个核苷酸。换句话说,DNA大分子是由四种单核苷酸组成的。而且我们知道,在DNA分子中,腺嘌呤核苷酸永远等于胸腺嘧啶核苷酸,鸟嘌呤核苷酸永远等于胞嘧啶核苷酸,也就是A = T,G = C,所有这些知识和进步都在酝酿着一个伟大的发现:这就是DNA分子的空间结构。
1953年,美国研究生、分子遗传学家沃森(1928-)和英国生物化学家克里克(1916-)基于英国晶体学家威尔金森、富兰克林和陈德鲁对DNA分子的衍射研究,获得了两次诺贝尔奖。
该奖得主美国生物化学家鲍林受蛋白质结构研究的启发,成功提出了DNA双螺旋的空间结构模型。这个结构模型解决了DNA分子的自我复制、遗传信息的传递(转录和翻译)等诸多问题。被称为自达尔文提出进化论以来,生物学史上最伟大的发现,生物学史上第二个重要的里程碑。他们两人在英国《自然》杂志上发表了这一成果。那篇不到2000字的论文太震撼了,他们以1962和威尔金森一起获得了诺贝尔生理医学奖。
20世纪60年代初,在发现DNA双螺旋空间结构的基础上,有了两个重要发现。一个是法国科学家雅各布和莫诺。
论基因调控理论的建立:一个是美国科学家尼伦伯格等人对遗传密码的解码。Jacob和Mono的基因调控理论主要是从大肠杆菌乳糖代谢的研究中获得的。说明与乳糖代谢相关的三个结构基因受另外三个基因的调控。就像几个串联或者并联的灯泡受几个电源开关影响一样。这对于研究基因之间的相互作用,真正了解基因的作用途径,特别是对于基因工程,具有重要意义。几乎生物的每一个性状都与蛋白质有关。DNA如何决定蛋白质的形成?DNA中包含的遗传信息是如何转移到蛋白质中的?这些是一些相当复杂的问题。破译DNA(基因)中的遗传密码是一个关键问题。
“遗传密码”的概念最早是由奥地利物理学家薛定谔提出的。他写了一本书,名为“什么是生活?”在20世纪40年代早期。在这本书中,他表达了遗传密码的思想。据说他产生遗传密码的想法很有诗意。他在将量子力学理论引入生物学领域的过程中,在他富有哲学和浪漫色彩的想象中,找到了探索的方法。他想象自己坐在树木繁茂的山坡上,夕阳西下。古往今来,世界历经沧桑。也许一百年前,另一个人也坐在这里,凝视着冰川的夕阳。这个人也是父母所生,有着同样的苦与乐。那么,为什么你恰好是你,而不是他呢?也许,你和他其实是一样的。你现在过的生活只是古老的生命圣树上的一个蓓蕾。个体的诞生并不意味着我第一次被创造,我的死亡也不意味着生命本质的终结。正是这一系列的想象,促使薛定谔提出了生命遗传密码的概念,提出“每一个这样的生物体都是下一个生物体的蓝图”,从而为分子生物学和分子遗传学的诞生奠定了基础。
那么,遗传密码是什么?1955年,前苏联-美国物理学家加莫夫提出了DNA分子中的三个核苷酸决定蛋白质中的一个氨基酸的观点。因为DNA分子中有四种核苷酸,如果一种氨基酸由三种核苷酸决定,那么四的立方= 64种排列就足以编码蛋白质中的20种氨基酸。他的1961年的想法被克里克对大肠杆菌T 4噬菌体的基因实验所证实。同年,美国生物化学家尼伦伯格等人努力破译遗传密码,最终弄清了1966中的所有遗传密码。这是人类有史以来对生物和自身生命本质的理解。人与其他动植物不同,是因为他们的遗传密码不同。但因为人是人,所以也是生物,在遗传密码上有很多相似之处:所有生物都使用相同的遗传密码表。
现在我们可以给“基因”下一个定义,做一个概括性的总结:基因包含了生物DNA分子中特定的遗传信息。
核苷酸序列是遗传物质的最小功能单位,一个基因大致由1 000个核苷酸对组成。
综上所述,随着科学的发展,人们对基因的认识在不断加深。从最初对遗传因素的了解到基因的化学性质
对自然的认识推动了遗传学从最早的经典遗传学,经过细胞遗传学、生化遗传学,最后到分子遗传学层面。
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【参考】。
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遗传信息载体-基因
任本明,王洪
(西安徐大学生物系,710061,中国)
文摘:本文论述了基因的起源和发展。遗传基因
历史就是寻找基因和研究基因的历史。
关键词:遗传信息;基因;脱氧核糖核酸