基因的功能决定蛋白质的功能么

第一节　基因的概念

人类在对基因的认识上，经历了一个由浅入深的发展过程。早在19世纪60年代，奥地利神甫孟德尔（Mende1）就采用豌豆作为实验材料，进行了8年的杂交试验研究，提出生物的性状是由遗传因子（hereditary factor）决定的，并总结出遗传因子传递的两大规律——分离定律和自由组合定律。20世纪初丹麦遗传学家Johannsen将遗传因子更名为基因（gene），并一直沿用至今。随后美国遗传学家摩尔根（Morgan）及其学生Sturtevent、Müller、Bridges、Dobzansky等通过果蝇的杂交试验证实，基因在染色体上呈直线排列，并提出了基因传递的第三定律——连锁交换定律，发表了著名的《基因论》。1927年Müller等人证明用人为因素（如X线等）可使基因发生突变。在此之前（1908年）Garrod认为人类的黑尿酸症是一种遗传病，病因是缺乏某种相关生化反应的酶。于是人们开始将基因与酶联系起来。随后，Beadle等（1936年）对果蝇（Drosophila melanogaster）朱砂眼型、朱红眼型和野生型进行研究，再次证实了基因与酶的关系。1941年他们又根据对粗糙链孢霉（Neurospora crassa）的研究结果。提出了“一个基因决定一种酶”的学说。然而，后来人们的进一步研究揭示，基因除了决定酶之外，还决定其他蛋白质，于是有人提出了“一个基因一种蛋白质”的假说。但人们又发现有的蛋白质可以由几条多肽链组成，因此又修正成“一个基因一条多肽链”的学说。经过100余年的研究，基因的概念逐渐清晰。但直到20世纪50年代之前，人们对基因的认识也仅仅停留在逻辑概念阶段，对基因的物质基础和理化本质的认识，还仍然是一个令人困惑不解的谜。首次揭开这一谜底的是1944年Avery等人的工作。他们用实验方法直接证明了DNA是生物的遗传物质。随后不到10年，Watson和Crick在前人的工作基础上，应用现代物理学和化学的新技术、新方法，对DNA的分子结构进行了深入研究，提出了著名的DNA分子双螺旋结构模型。这个模型显示DNA具有自我复制功能，正式揭示了遗传之谜。因此，Watson和Crick工作的重要性无论怎样高估也不过分。至此人们就认识到，基因是具有特定遗传效应的DNA片段，它决定细胞内RNA和蛋白质（包括酶分子）等的合成，从而决定生物遗传性状。

现代遗传学认为，基因是DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传的最小功能单位。对于编码蛋白质的结构基因来说，基因是决定一条多肽链的DNA片段；如果根据基因是否具有转录和翻译功能，可以把基因分为3类：①第一类是编码蛋白质的基因，它具有转录和翻译功能，包括编码酶和结构蛋白的结构基因以及编码阻遏蛋白的调节基因；②第二类是只有转录功能而没有翻译功能的基因，包括tRNA基因、rRNA基因以及各种小分子RNA基因；③第三类是不转录的基因，它对基因表达起调节控制作用，包括启动基因和操纵基因，这两种基因有时被统称为控制基因。在对某些遗传病的家系研究中发现，虽然基因的编码部分结构完整性未发生改变，但它的邻接DNA序列发生了改变，如常见的邻接序列某些区域单个碱基的替换可使此功能产物不能表达，从而引起疾病。