基因是什么.doc

一、 基因是什么？其實(shí)基因這個(gè)詞是一個(gè)抽象的概念，是指遺傳功能單位。最早提出基因這個(gè)概念的是丹麥科學(xué)家約翰遜，這是1909年的事。當(dāng)時(shí)他是這樣定義的：基因是用來(lái)表示任何一種生物中控制任何性狀及其遺傳規(guī)律的遺傳因子。說(shuō)得通俗些，生物的高矮、花色、籽粒大小、動(dòng)物的顏色、毛色等等都有是由基因控制的。到了1910年，美國(guó)杰出的遺傳學(xué)家摩爾根在研究果蠅的遺傳現(xiàn)象時(shí)，發(fā)現(xiàn)基因會(huì)發(fā)生突變。本來(lái)是白色復(fù)眼的果蠅，在它的后代中突然出現(xiàn)紅色復(fù)眼果蠅。究其原因，是控制白色復(fù)眼這一性狀的基因發(fā)生變化，變成控制紅色復(fù)眼性狀了。摩爾根認(rèn)定，基因還是突變單位。同時(shí)這告訴人們，改變基因，就有可能得到新的性狀，培育出新的生物種。這就進(jìn)一步說(shuō)明了基因的確是遺傳功能的基本單位。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，雖然知道基因是怎么回事，但它是什么具體的物質(zhì)，卻并不清楚。直到1944年，才明確DNA是遺傳即基因的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA有4種核苷酸構(gòu)成，4種核苷酸固定配對(duì)形成密碼。它們就是一切生物所以會(huì)遺傳的密碼。二、我們的基因從哪里來(lái)？我們的基因來(lái)自父母剛才我們說(shuō)到DNA是基因的物質(zhì)基礎(chǔ)，DNA是長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈，在一個(gè)小小的細(xì)胞里DNA鏈就有兩米長(zhǎng)，所以DNA必須緊密地疊加纏繞在一起才能放得下。DNA緊密纏繞在一起就形成了染色體。人體細(xì)胞里有23對(duì)這樣的染色體。其中22對(duì)叫常染色體，男的女的都沒(méi)什么區(qū)別。另一對(duì)叫性染色體，男的由XY組成，女的由XX組成。我們都知道，人是從受精卵發(fā)育成的，受精卵是父親的精子和母親的卵子組成的。父親的精子里帶有23條染色體，請(qǐng)大家注意，是23條，不是23對(duì)。也就是說(shuō)，精子里只有父親一般的遺傳基因。這時(shí)由于父親的精子在形成前經(jīng)過(guò)了一個(gè)叫做減數(shù)分裂的過(guò)程，一個(gè)細(xì)胞分列成了兩個(gè)精子，分裂過(guò)程中，染色體數(shù)目減少了一半。母親的卵子里也是23條染色體。這樣，受精卵里面就有46條，23對(duì)染色體了。所以，我們的基因是從父親母親那里來(lái)的，他們各提供了一半的基因。人類(lèi)的基因來(lái)自自然大家都知道，人是從類(lèi)人猿進(jìn)化來(lái)的，那么類(lèi)人猿又是如何進(jìn)化來(lái)的呢？追根溯源，人類(lèi)象地球上其他物種一樣，從低等生物經(jīng)過(guò)一萬(wàn)年的進(jìn)化演變而來(lái)，所以，我們的基因是大自然賜予的。從這個(gè)層面上來(lái)說(shuō)，其實(shí)我們和大猩猩還真算得上是表親，就連老鼠基因組和人類(lèi)基因組的區(qū)別也不到1%。不過(guò)別緊張，你床底下的老鼠不會(huì)在明天早上和你認(rèn)親，你這1%的優(yōu)勢(shì)可是經(jīng)過(guò)上億年的進(jìn)化來(lái)的呢。達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為物種在進(jìn)化過(guò)程中會(huì)遵循優(yōu)勝劣汰的法則，的確如此，我們的基因在進(jìn)化過(guò)程中得到了優(yōu)化，許多不利的基因被淘汰了。那么為什么我們?nèi)匀贿€帶著一些“壞基因”呢？其實(shí)，這個(gè)優(yōu)勝劣汰的過(guò)程是我們的基因?qū)ν饨绛h(huán)境逐漸適應(yīng)的過(guò)程，實(shí)在無(wú)法適應(yīng)環(huán)境的基因會(huì)被淘汰掉。所謂的淘汰也是要經(jīng)過(guò)許多世代的繁衍才能完成的。我們?nèi)祟?lèi)繁衍一代少說(shuō)也要20年的時(shí)間，一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間才5代人?？墒牵蟼€(gè)世紀(jì)以來(lái)隨著科技、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類(lèi)，尤其是生活在城市里的人們的生活環(huán)境有了極大的變化，而這種變化還在以更快的速度發(fā)展。基因的優(yōu)化過(guò)程怎么能趕得上環(huán)境這么大這么快的變化呢？三、基因是怎么控制人體的？1、 從一個(gè)細(xì)胞長(zhǎng)成的人前面我們提到過(guò)一種細(xì)胞分裂的形式減數(shù)分裂，這是人體產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過(guò)程，所謂減數(shù)，就是分裂后的細(xì)胞中染色體的數(shù)量減少到了一半。我們的細(xì)胞進(jìn)行得更多的是一種叫做“有絲分裂”的分裂方式，這種分裂方式能保證分裂后的細(xì)胞中的染色體數(shù)量和分裂前完全一致，有絲分裂的過(guò)程是從我們還是受精卵的時(shí)候就開(kāi)始了。受精卵經(jīng)過(guò)有絲分裂一分為二，二分為四這樣持續(xù)不斷的分裂，一個(gè)細(xì)胞變成了許許多多的細(xì)胞。在細(xì)胞數(shù)量增加的同時(shí)，另一個(gè)叫做“細(xì)胞分化”的過(guò)程也同步進(jìn)行著。我們假設(shè)人體是一個(gè)軍隊(duì)，細(xì)胞數(shù)量增加就像是通過(guò)招兵買(mǎi)馬讓軍隊(duì)迅速壯大起來(lái)。但是，一支軍隊(duì)必須有不同的分工才能作戰(zhàn)呀，因此，這隊(duì)人馬被分成偵察兵、工兵、炊事兵等等，這個(gè)過(guò)程就是“細(xì)胞分化”。我們每個(gè)人身上有著數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，雖然都來(lái)自同一個(gè)受精卵細(xì)胞，但各自的形態(tài)、功能都有所不同。有的細(xì)胞圓圓的象個(gè)盤(pán)子，隨著血液流動(dòng)，把氧氣送到身體的各個(gè)部位，并將二氧化碳從那里帶走，這就是紅細(xì)胞；有的細(xì)胞長(zhǎng)得像梭子，一收縮就能引起骨骼的運(yùn)動(dòng)，這是肌肉細(xì)胞；有一類(lèi)細(xì)胞樣子很不規(guī)則，有的長(zhǎng)有的短，表面有象觸角一樣的東西，甚至還有許多的分支，別看它們丑陋，我們的身體要依靠它們進(jìn)行協(xié)調(diào)，因?yàn)樗鼈兪巧窠?jīng)細(xì)胞。人體雖然有數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，但是這些具有不同功能的細(xì)胞不是混亂的堆在身體里的。就象軍隊(duì)里有營(yíng)、連、排的結(jié)構(gòu)一樣，身體也有很明確的結(jié)構(gòu)劃分。功能近似的細(xì)胞在一起組成“組織”，幾個(gè)組織在一起組成一個(gè)“器官”，多個(gè)器官在一起又組成了“系統(tǒng)”。整個(gè)人體就是由十一大系統(tǒng)組成的。正常情況下所有的這些組織、器官、系統(tǒng)，都有著各自的功能和分工，誰(shuí)也不會(huì)做不該做的事情，誰(shuí)也不會(huì)搶占別人的地盤(pán)。 剛才我們說(shuō)過(guò)，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂以后，新細(xì)胞和老細(xì)胞的染色體沒(méi)有改變，也就是說(shuō)，不管一個(gè)受精卵發(fā)育成一個(gè)成人需要進(jìn)行多少次的有絲分裂，這個(gè)成人的每一個(gè)細(xì)胞中的染色體和當(dāng)初的受精卵是一樣的。換句話(huà)說(shuō)，受精卵當(dāng)中從父母親那里來(lái)的基因，被完完全全地復(fù)制到我們身體的每一個(gè)細(xì)胞當(dāng)中了。大家是否想過(guò)，細(xì)胞經(jīng)過(guò)有絲分裂過(guò)程，一個(gè)細(xì)胞變成兩個(gè)細(xì)胞，新細(xì)胞中的染色體數(shù)量應(yīng)該是老細(xì)胞的一半才對(duì)呀，為什么會(huì)保持不變呢？其實(shí)，在老細(xì)胞進(jìn)行分裂之前，組成染色體的DNA進(jìn)行了一次自我復(fù)制的過(guò)程，使老細(xì)胞中的染色體數(shù)量變成了原來(lái)的兩倍，分裂過(guò)程中染色體被平均分配到新細(xì)胞當(dāng)中，這樣，新細(xì)胞的染色體數(shù)量就和老的一樣了。2、 基因蛋白質(zhì)功能現(xiàn)在我們要解釋基因是如何控制人體的了，這是大家都非常感興趣的問(wèn)題。事實(shí)上，基因只是一個(gè)“幕后策劃者”，在人體的構(gòu)成和生長(zhǎng)發(fā)育中真正起作用的是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)有很多種，在人體中的作用主要可以分成兩大類(lèi)。一類(lèi)是我們身體的建筑材料，一個(gè)體重100斤的人身體里面起碼有45斤是蛋白質(zhì)。它組成了我們的肌肉、皮膚、內(nèi)臟，甚至毛發(fā)。這些蛋白質(zhì)有的柔軟、有的堅(jiān)韌、有的還可以運(yùn)動(dòng)，可以說(shuō)是變化多端。還有一類(lèi)蛋白質(zhì)叫作酶，以前也有人叫它“酵素”。酶的作用可大了，我們身體正常的生長(zhǎng)發(fā)育必須依賴(lài)各種酶的正常工作，酶又是很脆弱的，當(dāng)人體發(fā)高燒到42度以上時(shí)很多酶就會(huì)失去作用，這樣，就有生命危險(xiǎn)了。另外，參與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)的激素，參與免疫反應(yīng)的一些大分子，主要也都是蛋白質(zhì)?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。那么為什么說(shuō)基因是“幕后策劃者”呢？蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的，氨基酸中共有20種，無(wú)論哪一種蛋白質(zhì)分子，都是由20種氨基酸排列組成，只是不同的蛋白質(zhì)分子氨基酸的排列順序不同。氨基酸的排列順序是由組成基因的堿基順序決定的。還記得堿基有哪幾種嗎？對(duì)了，一共有四種：A、T、G、C?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)，氨基酸本身也是由堿基決定的。3個(gè)堿基可以組成一個(gè)密碼來(lái)決定一種氨基酸。在小小的細(xì)胞里面有一個(gè)細(xì)胞核，帶有遺傳信息的DNA就住在細(xì)胞核里。而核的外面是細(xì)胞質(zhì)，蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)里生產(chǎn)的。DNA個(gè)頭太大了，不能跑到細(xì)胞質(zhì)里去的，那么，是誰(shuí)把DNA上面的遺傳信息帶到細(xì)胞質(zhì)里了呢？原來(lái)，還有一類(lèi)叫做RNA的核酸分子在起這樣的作用。RNA也是由四種堿基組成的，和DNA不同的是，RNA的堿基中沒(méi)有T，而是用U代替了。RNA又可以分成三種，一種叫信使RNA，負(fù)責(zé)把DNA上面的遺傳信息“復(fù)制”下來(lái)，并帶出細(xì)胞核；一種叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，負(fù)責(zé)把組成蛋白質(zhì)的原料“轉(zhuǎn)運(yùn)”過(guò)來(lái)；還有一種叫核糖體RNA，提供了組成蛋白質(zhì)的工作場(chǎng)地。整個(gè)過(guò)程當(dāng)有一個(gè)非常非常重要的原則叫做“堿基配對(duì)原則”，DNA和RNA上的堿基必須是G和C配對(duì)，U和A配對(duì)，這樣才能保證遺傳信息精確無(wú)誤地傳遞?，F(xiàn)在我們看看自己的細(xì)胞里，這些小家伙們是怎樣繁忙地工作的：首先，細(xì)胞核里像油條一樣的雙螺旋DNA解開(kāi)，成為兩條單獨(dú)的油條DNA單鏈，以其中一條鏈作為模板，按照堿基配對(duì)原則合成信使RNA。這樣，DNA上的堿基順序被記錄在信使RNA的堿基順序當(dāng)中，使遺傳信息得以傳遞。信使RNA被派到細(xì)胞質(zhì)里面，與核糖體RNA結(jié)合，自己成了蛋白質(zhì)合成的直接模板。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA認(rèn)識(shí)信使RNA上面的堿基順序遺傳信息，同時(shí)