遗传基因：探索DNA结构与生物遗传的奥秘

遗传的奥秘

人们常说:“种瓜得瓜，种豆得豆。”这是在讲生物的遗传特性。为什么孩子的长相像他的父母?为什么只有种“豆”才能得“豆”，他们是怎样一代代遗传的呢?这一直是科学家们艰苦探索的课题。

1928年，美国科学家格里菲斯用一种荚膜毒性强的肺炎球菌和一种毒性弱的肺炎双球菌在老鼠上做实验。他们发现无荚膜菌可以长出蛋白质的荚膜，变成了有荚膜的菌，而其中的核酸就是已被高温杀死的有荚膜的核酸。在加热中，有荚膜的核酸并没有被破坏。这一实验结果，引起了人们对核酸的高度重视。

1944年，加拿大的爱威瑞也完成了两种肺炎双球菌的转化实验，证实了脱氧核糖核酸(DNA)是遗传物质。同期的美国细菌学家艾弗里，也证明了有荚膜菌向无荚膜菌提供的就是遗传物质，是DNA。以后，人们又进一步做了许多实验，最能说明DNA是遗传物质的实验，是噬菌体侵染细菌的实验。

DNA在生物体内

噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种低等微生物。它外形有球形、棒形、扁盘形等多种，但其内部结构非常简单，只含DNA。实验中的噬菌体病毒，外形像小蝌蚪，它的外部是蛋白质组成的头膜和尾鞘，头膜内含有DNA，尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当这种噬菌体侵染细菌时先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上，然后将噬菌体内的DNA全部注入到细菌细胞中，留在细菌外面的噬菌体外壳就没什么作用了。进入细菌细胞内部的噬菌体DNA，利用细菌细胞的营养物质，迅速复制噬菌的DNA，并在其外合成蛋白质，这样许多与原噬菌体大小形状一样的新的噬菌体便被复制出来。当细菌细胞解体后，这些噬菌体被释放出来，再去侵染其他的细菌细胞。这个实验充分证实了，噬菌体的遗传繁殖是通过它体内DNA进行的，证明了DNA是生物的遗传物质。

1945年，阿斯伯利用X射线技术，发现DNA分子中嘌呤和嘧啶两个碱基之间的间隔为3.4埃，并且发现这两个碱基与DNA分子的长轴呈垂直状态。这一发现，从分子水平上揭示了DNA的结构。(www.xing528.com)

1953年，美国遗传学博士詹姆斯·沃森和英国剑桥大学的物理学家弗朗西斯·克里克共同研究，提出了双螺旋结构模型，DNA阐述了进行有序功能活动的规律，从而揭示了DNA的分子结构及其遗传功能奥秘，开辟了生命科学研究的新纪元。沃森和克里克也因此获得了1962年的诺贝尔奖。

DNA分子由四种脱氧核苷酸组成，每种脱氧核苷酸含有一种含氮碱基，它们分别是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶(T)。在DNA中，碱基配对结合，即腺嘌呤(A)只能与胸腺嘧啶(T)相互配对，鸟瞟呤(G)只能与胞嘧啶(C)相互配对。由于核苷酸的数量及碱基对的排列顺序不同，导致了生物种类的千差万别。一只小白鼠DNA大约有1.2万个核苷酸对组成，它的碱基对可能有4的12000次方种排列方式。而人类的DNA大约有30亿个核苷酸对，你可以想象它有多少种排列方式。也正是由于DNA的千差万别才会有各种生物各不相同的遗传性状和生理功能，才会有五彩缤纷、绚丽多彩的生命世界。

DNA能进行自我复制，DNA控制着细胞内蛋白质的合成。DNA分子中能控制某种性状的遗传单位，称为“遗传基因”，它是DNA分子中的一个片段。一个DNA分子上具有若干个“基因”，每个基因大约有1000个碱基对长短，一个基因能够控制生物体的一个性状。基因控制着生物性状的代代相传，基因的重组导致生物性状的变化。人工合成基因，可使生物的某些性状，按照人类的设想定向发展。

1951年，美国遗传学家巴巴拉女士，发表了关于基因的“跃迁”学说。她的研究发现，排列在染色体上的成串基因，是以不规则方式在不停地运动着，其位置不是固定不变，而是可以变换的;不仅如此，基因还可以从一个细胞跃迁到另一个细胞，创立了“可动基因理论”，这大大丰富了经典遗传理论。但她的发现起初并未被大多数人认识，她没有失望与悲观，顶着巨大压力潜心研究，直到20世纪60年代才被科学界公认，并于1983年获得诺贝尔奖。

1990年，中国的白春礼等人利用我国制造的扫描隧道显微镜，首次观察到变性噬菌体DNA的一种新结构——三链辫状缠绕结构。这一重大发现引起人们对DNA结构更深入研究的兴趣，为进一步探索生物遗传的奥秘开辟了一条新的思路。

遗传基因传递着遗传信息，控制着细胞内蛋白质的合成，而细胞内蛋白质的合成与细胞的发育、分裂、生长息息相关。细胞的生长、发育、组合决定着生物的形态、结构、习性、寿命、生活规律……DNA和遗传基因就是通过这样的途径来控制生物遗传的。但是，到目前为止，人们对生物遗传的具体细节还没有完全掌握，对生命的本质和奥秘只是部分了解，许多更加深入的探索和研究仍在继续进行。研究遗传的奥秘，揭示生命的本质，仍是人们不断探索的重大课题。