从基因定义的发展看“操纵基因”的概念

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1、从基因定义的发展看“操纵基因”的概念高露摘要：“基因”术语的诞生已经有100年之久了，在这过去的100年里，基因的定义经过了许多次修正。随着遗传学的发展，特别是分子生物学的迅猛发展，人们对基因定义的认识正在逐步深化，并指出基因的概念是发展的，随着科学研宄的深入将赋予其新的内容。因此，对于“操纵基因”这一概念的评述也出现了不同的观点。关键词：基因定义，发展，操纵基因前言：自“基因”一词诞生的这100年中，人们对它的认识越来越深入。虽然现在对基因概念的解释乂出现了新的争论，但这是人们在对其认识过程中的乂一

2、次升华。由于现在还处于对基因本质的探究过程中，采取的方法不同,给出的基因定义可能会有所偏重。因此也造成对“操控基因”一次定义的不同观点。本文将围绕基因产生与发展的过程，从不同的角度来评述一下“操纵基因”的概念。一、经典基因概念的产生与发展1.工具的基因基因最早的雏形称之为“遗传因子”(Geneticfactor),由孟徳尔提出。孟德尔遗传学说是颗粒式遗传学说，1909年，约翰森觉得应该创造一个专门名词来称呼这个“颗粒”，这个词，应该字母不多、咅节很少，以有利于作为词干构成许多别的新词。他选定的是把德•

3、弗里斯从达尔文“pangenesis”衍生出的“pangene”缩短而成“gene”。不过这一时期的基因，并不代表物质实体，而是一种抽象的符号，是决定性状的遗传因子，还没有具体涉及基因的物质概念，基因就像一个工具，如被孟德尔用来作为其实验统计的单位，当然这时的基因体现的也只是一个功能单位。2.基因的染色体理论一一“三位一体”的概念早在1883年，W.Roux就己推测细胞核内的染色体乃是遗传因子的载体，他所能设想出来的唯一的一个可以说明他所观察到的遗传结果的模型是排列成行并能照样复制的物体，他为了解释基

4、因从细胞到细胞的传递机制，就认为细胞核必定有“串珠式”的结构，它们排列成行并能自体复制，而在细胞核屮看起来最有可能的既带基因又能满足上述要求的就是染色体。T.Boveri和W.S.Sutton在1902年中所做的实验为基因是染色体的一部分提供了证据。随后，W.Bateson等在香豌豆杂交试验中首次发现性状连锁现象，而对这一现象做出确切解释的却是摩尔根(T.11.Morgan)。1910年摩尔根及其协作者们以果蝇为研究对象，把白眼隐性突变基因定位于X染色体上，第一次将代表某一特定性状的基因同某一特定的染

5、色体联系起来了，从而发展出了“基因是染色体的离散单元”的理论，这一理论揭示了基因与性状之间的关系和遗传的传递规律。他认为：“基因连接成直线，好像线上的联珠”，“种质必须由某种独立的要素组成，正是这些要素我们叫做遗传因子，或者更简单地叫做基因”。不仅如此，Morgan还是首先从分子水平上考虑基因的遗传学家之一，他以一种犹豫的口气写道：“基因并不太大，以致不能当成一个化学分子，我们的推论只能到此止步”，“虽然如此，我们仍然很难放弃这个可爱的假设，就是基因之所以稳定是因为它代表着一个有机的化学实体”。可见M

6、organ此时对基因的理解仍缺乏准确的物质内容，是不彻底与含糊的。在这个阶段，基因一直被认为是一个具有自我繁殖能力的重组(或互换)、突变和功能的基木单位，它呈颗粒状，以线性方式排列在染色体上，即所谓的“三位一体”的概念。当时人们只知道它在起作用，却不知道它到底是什么。1.“一个基因一个酶”学说1941年，BeadleG.W.和TatumE.L.等以红色链孢霉为材料,研究基因的生理、生化功能，证明基因通过酶起作用，提出“一个基因一个酶”的假说，认为生物的性状可分为许多单位性状，每个单位性状均受一种酶影响

7、，而酶决定于基因。因此，归根结底基因决定表型，是一个控制生物体形状的功能单位。一个基因的缺陷导致一个基本酶的缺陷，从而产生一个生长依赖突变型。2.顺反子一一基因是DNA分子上一段特定的核苻酸顺序1953年，Watson和Crick提出DNA双螺旋模型，对其分子结构、自我复制、相对稳定性、变异•性以及其如何贮存和传递遗传信息等问题进行了合理解释,明确了基因是DNA分子中的一个片段，这标志着分子生物学时代的来临和分子遗传学的诞生。于是，基因结构和功能的分子水平研究成为时尚。1955年，S.Berrzer通

8、过互补实验分析了E.coliT4噬菌体r区基因的精细结构，认为基因可进一步再分，提山顺反子、突变子和重组子概念：顺反子是一个遗传功能单位，一个顺反子决定一条多肽链，其平均长度约lOOObp，包含许多突变子和重组子；突变子是能发生突变的最小单位，可以是一个或几个核苷酸，其中任一核苷酸的改变都可形成一个突变子；重组子是能够交换的最小单位，有起点和终点，各个重组子之间均有一定的距离，彼此间能发生交换，可以是单核苷酸的互换，也可是儿个核苷酸的重组，若为前者，重组