为什么基因在DNA上呢?是怎么发现的?

作者&投稿:徭试 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
基因明明是DNA上的片段,为什么却是位于染色体上?答DNA不对吗?~

基因:是DNA上有遗传效应的片段。

也就是说,如果这一段DNA有遗传效应,那么这段DNA就叫做基因。

显然,如果你回答“基因在DNA上”,是有问题的。

而DNA就是在染色体上的,所以基因也就在染色体上了。

DNA与RNA中都有基因,但DNA与RNA上不全部都是基因。

自从孟德尔的遗传定律被重新发现以后,人们又提出了一个问题:遗传因子是不是一种物质实体?为了解决基因是什么的问题,人们开始了对核酸和蛋白质的研究。

早在1868年,人们就已经发现了核酸。在德国化学家霍佩·赛勒的实验室里,有一个瑞士籍的研究生名叫米歇尔(1844--1895),他对实验室附近的一家医院扔出的带脓血的绷带很感兴趣,因为他知道脓血是那些为了保卫人体健康,与病菌"'作战"而战死的白细胞和被杀死的人体细胞的"遗体"。于是他细心地把绷带上的脓血收集起来,并用胃蛋白酶进行分解,结果发现细胞遗体的大部分被分解了,但对细胞核不起作用。他进一步对细胞核内物质进行分析,发现细胞核中含有一种富含磷和氮的物质。霍佩·赛勒用酵母做实验,证明米歇尔对细胞核内物质的发现是正确的。于是他便给这种从细胞核中分离出来的物质取名为"核素",后来人们发现它呈酸性,因此改叫"核酸"。从此人们对核酸进行了一系列卓有成效的研究。

20世纪初,德国科赛尔(1853--1927)和他的两个学生琼斯(1865--1935)和列文(1869--1940)的研究,弄清了核酸的基本化学结构,认为它是由许多核苷酸组成的大分子。核苷酸是由碱基、核糖和磷酸构成的。其中碱基有4种(腺瞟吟、鸟嘌吟、胸腺嘧啶和胞嘧啶),核糖有两种(核糖、脱氧核糖),因此把核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。

列文急于发表他的研究成果,错误地认为4种碱基在核酸中的量是相等的,从而推导出核酸的基本结构是由4个含不同碱基的核苷酸连接成的四核苷酸,以此为基础聚合成核酸,提出了"四核苷酸假说"。这个错误的假说,对认识复杂的核酸结构起了相当大的阻碍作用,也在一定程度上影响了人们对核酸功能的认识。人们认为,虽然核酸存在于重要的结构--细胞核中,但它的结构太简单,很难设想它能在遗传过程中起什么作用。

蛋白质的发现比核酸早30年,发展迅速。进人20世纪时,组成蛋白质的20种氨基酸中已有12种被发现,到1940年则全部被发现。

1902年,德国化学家费歇尔提出氨基酸之间以肽链相连接而形成蛋白质的理论,1917年他合成了由15个甘氨酸和3个亮氨酸组成的18个肽的长链。于是,有的科学家设想,很可能是蛋白质在遗传中起主要作用。如果核酸参与遗传作用,也必然是与蛋白质连在一起的核蛋白在起作用。因此,那时生物界普遍倾向于认为蛋白质是遗传信息的载体。

1928年,美国科学家格里菲斯(1877--1941)用一种有荚膜、毒性强的和一种无荚膜、毒性弱的肺炎双球菌对老鼠做实验。他把有荚病菌用高温杀死后与无荚的活病菌一起注人老鼠体内,结果他发现老鼠很快发病死亡,同时他从老鼠的血液中分离出了活的有荚病菌。这说明无荚菌竟从死的有荚菌中获得了什么物质,使无荚菌转化为有荚菌。这种假设是否正确呢?格里菲斯又在试管中做实验,发现把死了的有美菌与活的无荚菌同时放在试管中培养,无荚菌全部变成了有荚菌,并发现使无荚菌长出蛋白质荚的就是已死的有荚菌壳中遗留的核酸(因为在加热中,荚中的核酸并没有被破坏)。格里菲斯称该核酸为"转化因子"。

1944年,美国细菌学家艾弗里(1877--1955)从有美菌中分离得到活性的"转化因子",并对这种物质做了检验蛋白质是否存在的试验,结果为阴性,并证明"转化因子"是DNA。但这个发现没有得到广泛的承认,人们怀疑当时的技术不能除净蛋白质,残留的蛋白质起到转化的作用。

美籍德国科学家德尔布吕克(1906--1981)的噬菌体小组对艾弗里的发现坚信不移。因为他们在电子显微镜下观察到了噬菌体的形态和进人大肠杆菌的生长过程。噬菌体是以细菌细胞为寄主的一种病毒,个体微小,只有用电子显微镜才能看到它。它像一个小蝌蚪,外部是由蛋白质组成的头膜和尾鞘,头的内部含有DNA,尾鞘上有尾丝、基片和小钩。当噬菌体侵染大肠杆菌时,先把尾部末端扎在细菌的细胞膜上,然后将它体内的DNA全部注人到细菌细胞中去,蛋白质空壳仍留在细菌细胞外面,再没有起什么作用了。进人细菌细胞后的噬菌体DNA,就利用细菌内的物质迅速合成噬菌体的DNA和蛋白质,从而复制出许多与原噬菌体大小形状一模一样的新噬菌体,直到细菌被彻底解体,这些噬菌体才离开死了的细菌,再去侵染其他的细菌。

1952年,噬菌体小组主要成员赫尔希(1908一)和他的学生蔡斯用先进的同位素标记技术,做噬菌体侵染大肠杆菌的实验。他把大肠杆菌T2噬菌体的核酸标记上32P,蛋白质外壳标记上35S。先用标记了的T2噬菌体感染大肠杆菌,然后加以分离,结果噬菌体将带35S标记的空壳留在大肠杆菌外面,只有噬菌体内部带有32P标记的核酸全部注人大肠杆菌,并在大肠杆菌内成功地进行噬菌体的繁殖。这个实验证明DNA有传递遗传信息的功能,而蛋白质则是由DNA的指令合成的。这一结果立即为学术界所接受。

几乎与此同时,奥地利生物化学家查加夫(1905--)对核酸中的4种碱基的含量的重新测定取得了成果。在艾弗里工作的影响下,他认为如果不同的生物种是由于DNA的不同,则DNA的结构必定十分复杂,否则难以适应生物界的多样性。因此,他对列文的"四核苷酸假说"产生了怀疑。在1948-1952年4年时间内,他利用了比列文时代更精确的纸层析法分离4种碱基,用紫外线吸收光谱做定量分析,经过多次反复实验,终于得出了不同于列文的结果。实验结果表明,在DNA大分子中嘌吟和嘧啶的总分子数量相等,其中腺嘌吟A与胸腺嘧啶T数量相等,鸟嘌吟G与胞嘧啶C数量相等。说明DNA分子中的碱基A与T、G与C是配对存在的,从而否定了"四核苷酸假说",并为探索DNA分子结构提供了重要的线索和依据。

1953年4月25日,英国的《自然》杂志刊登了美国的沃森和英国的克里克在英国剑桥大学合作的研究成果:DNA双螺旋结构的分子模型,这一成果后来被誉为20世纪以来生物学方面最伟大的发现,标志着分子生物学的诞生。

沃森(1928一)在中学时代是一个极其聪明的孩子,15岁时便进人芝加哥大学学习。当时,由于一个允许较早人学的实验性教育计划,使沃森有机会从各个方面完整地攻读生物科学课程。在大学期间,沃森在遗传学方面虽然很少有正规的训练,但自从阅读了薛定愕的《生命是什么?--活细胞的物理面貌》一书,促使他去"发现基因的秘密"。他善于集思广益,博取众长,善于用他人的思想来充实自己。只要有便利的条件,不必强迫自己学习整个新领域,也能得到所需要的知识。沃森22岁取得博士学位,然后被送往欧洲攻读博士后研究员。为了完全搞清楚一个病毒基因的化学结构,他到丹麦哥本哈根实验室学习化学。有一次他与导师一起到意大利那不勒斯参加一次生物大分子会议,有机会听英国物理生物学家威尔金斯(1916--)的演讲,看到了威尔金斯的DNAX射线衍射照片。从此,寻找解开DNA结构的钥匙的念头在沃森的头脑中索回。什么地方可以学习分析X射线衍射图呢?于是他又到英国剑桥大学卡文迪什实验室学习,在此期间沃森认识了克里克。

克里克(1916)上中学时对科学充满热情,1937年毕业于伦敦大学。1946年,他阅读了《生命是什么?--活细胞的物理面貌卜书,决心把物理学知识用于生物学的研究,从此对生物学产生了兴趣。1947年他重新开始了研究生的学习,1949年他同佩鲁兹一起使用X射线技术研究蛋白质分子结构,于是在此与沃森相遇了。当时克里克比沃森大12岁,还没有取得博士学位。但他们谈得很投机,沃森感到在这里居然能找到一位懂得DNA比蛋白质更重要的人,真是三生有幸。同时沃森感到在他所接触的人当中,克里克是最聪明的一个。他们每天交谈至少几个小时,讨论学术问题。两个人互相补充,互相批评以及相互激发出对方的灵感。他们认为解决DNA分子结构是打开遗传之谜的关键。只有借助于精确的X射线衍射资料,才能更快地弄清DNA的结构。为了搞到DNAX射线衍射资料,克里克请威尔金斯到剑桥来度周末。在交谈中威尔金斯接受了DNA结构是螺旋型的观点,还谈到他的合作者富兰克林(1920--1958,女)以及实验室的科学家们,也在苦苦思索着DNA结构模型的问题。从1951年11月至1953年4月的18个月中,沃森、克里克同威尔金斯、富兰克林之间有过几次重要的学术交往。

1951年11月,沃森听了富兰克林关于DNA结构的较详细的报告后,深受启发,具有一定晶体结构分析知识的沃森和克里克认识到,要想很快建立DNA结构模型,只能利用别人的分析数据。他们很快就提出了一个三股螺旋的DNA结构的设想。1951年底,他们请威尔金斯和富兰克林来讨论这个模型时,富兰克林指出他们把DNA的含水量少算了一半,于是第一次设立的模型宣告失败。

有一天,沃森又到国王学院威尔金斯实验室,威尔金斯拿出一张富兰克林最近拍制的"B型"DNA的X射线衍射的照片。沃森一看照片,立刻兴奋起来、心跳也加快了,因为这种图像比以前得到的"A型"简单得多,只要稍稍看一下"B型"的X射线衍射照片,再经简单计算,就能确定DNA分子内多核苷酸链的数目了。

克里克请数学家帮助计算,结果表明源吟有吸引嘧啶的趋势。他们根据这一结果和从查加夫处得到的核酸的两个嘌吟和两个嘧啶两两相等的结果,形成了碱基配对的概念。

他们苦苦地思索4种碱基的排列顺序,一次又一次地在纸上画碱基结构式,摆弄模型,一次次地提出假设,又一次次地推翻自己的假设。

有一次,沃森又在按着自己的设想摆弄模型,他把碱基移来移去寻找各种配对的可能性。突然,他发现由两个氢键连接的腺膘吟一胸腺嘧啶对竟然和由3个氢键连接的鸟嘌岭一胞嘧啶对有着相同的形状,于是精神为之大振。因为嘌吟的数目为什么和嘧啶数目完全相同这个谜就要被解开了。查加夫规律也就一下子成了DNA双螺旋结构的必然结果。因此,一条链如何作为模板合成另一条互补碱基顺序的链也就不难想象了。那么,两条链的骨架一定是方向相反的。

经过沃森和克里克紧张连续的工作,很快就完成了DNA金属模型的组装。从这模型中看到,DNA由两条核苷酸链组成,它们沿着中心轴以相反方向相互缠绕在一起,很像一座螺旋形的楼梯,两侧扶手是两条多核苷酸链的糖一磷基因交替结合的骨架,而踏板就是碱基对。由于缺乏准确的X射线资料,他们还不敢断定模型是完全正确的。

下一步的科学方法就是把根据这个模型预测出的衍射图与X射线的实验数据作一番认真的比较。他们又一次打电话请来了威尔金斯。不到两天工夫,威尔金斯和富兰克林就用X射线数据分析证实了双螺旋结构模型是正确的,并写了两篇实验报告同时发表在英国《自然》杂志上。1962年,沃森、克里克和威尔金斯获得了诺贝尔医学和生理学奖,而富兰克林因患癌症于1958年病逝而未被授予该奖。

DNA双螺旋结构被发现后,极大地震动了学术界,启发了人们的思想。从此,人们立即以遗传学为中心开展了大量的分子生物学的研究。首先是围绕着4种碱基怎样排列组合进行编码才能表达出20种氨基酸为中心开展实验研究。1967年,遗传密码全部被破解,基因从而在DNA分子水平上得到新的概念。它表明:基因实际上就是DNA大分子中的一个片段,是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。在这个单位片段上的许多核苷酸不是任意排列的,而是以有含意的密码顺序排列的。一定结构的DNA,可以控制合成相应结构的蛋白质。蛋白质是组成生物体的重要成分,生物体的性状主要是通过蛋白质来体现的。因此,基因对性状的控制是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。在此基础上相继产生了基因工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程等,这些生物技术的发展必将使人们利用生物规律造福于人类。现代生物学的发展,愈来愈显示出它将要上升为带头学科的趋势。

首先有实验证明了DNA是主要遗传物质,后来摩尔根的果蝇杂交实验又证明了基因在染色体上,所以就可以推出基因在DNA上。至于为什么DNA上会有那么多垃圾片段我也不知道。基因表达蛋白质就是蛋白质的复制过程吧,通过RNA转录翻译。这些高中生物必修一上都有你可以去看看。

可能是一外星人移植过来的,基因不同,是有很多种的,分类说明。


每个dna分子上有几个基因
然而,构成染色体的DNA在细胞分裂过程中变得更紧密,在显微镜下可见。古细菌染色体中的DNA被包装在与真核核小体相似的结构中。某些细菌还含有质粒或其它染色体外DNA。这些细胞质环状结构含有细胞DNA,在水平基因转移中发挥作用。细菌染色体倾向于结合于质膜上,因此,分子生物学通过离心裂解的细菌以便其从质粒...

基因和DNA有什么区别?
DNA:脱氧核糖核酸链(双链),单位是脱氧核糖核苷酸 基因:几个碱基对 在DNA上的有遗传效应的片段就是基因 DNA上并不是所有的碱基都有遗传效应,原核生物编码区有遗传作用,而真核生物中只有编码区的外显子才有遗传作用

DNA上具有特定的遗传信息的片段叫做什么
DNA分子上具有特定的遗传信息的片断,叫做 基因 基因 概念:DNA分子很长,它可以分成许多个片段,每一个片段具有特定的遗传信息,这些片段就叫做基因。如DNA分子上有一个小片段决定有无耳垂,那么这个小片段就是控制耳垂有无的基因。基因的作用:基因(遗传因子)是遗传的物质基础,是DNA或RNA分子上具...

高中生物 基因是在一条链上还是在两条链上?
基因是在两条链上的。而双链结构保持了生物基因的稳定性。比如在DNA复制的时候,两条链都是作为模板来复制出一模一样的双链。而更重要的作用是,当双链DNA的其中一根链发生损害,另一条单链在这时就可以当作模板,作为修正的依据。如果是双链都断裂,在缺乏另一条单链的序列当模版的情况下,就会转...

染色体,染色质,DNA,基因有什么区别?
它们的关系如下:染色体和染色质是同一种物质在细胞不同分裂时期的表现形式,由DNA和蛋白质组成。从形态上来看,染色质呈细长的丝状,高度螺旋化后就成为染色体。它们只存在于真核细胞的细胞核内(原核细胞中无这一结构)。染色体(质)是DNA主要载体,但不是唯一载体。真核细胞内,DNA除了存在于染色体(...

基因全部在染色体上吗
不是的。对于真核生物来说,染色体上的DNA上有基因,叫核基因;同时细胞质中有两种细胞器:线粒体和叶绿体,这两种细胞器中也有DNA,这些DNA上也有基因,叫质基因。

基因在dna双链上成对存在吗
基因在dna双链上不是成对存在的,双链DNA就是一条染色体上的DNA,DNA复制是指DNA双链在细胞分裂以前进行的复制过程,从一个原始DNA分子产生两个相同DNA分子的生物学过程。脱氧核糖核酸(英文DeoxyriboNucleicAcid,缩写为DNA)是生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种。DNA携带有合成RNA和蛋白质所...

基因在DNA分子双链上成对存在
基因是在染色体上成对存在!!!整个DNA双链上的一部分编码区叫做基因!!!性染色体上有一部分是不同源的

基因除了在染色体上,还在哪里?
准确地说基因不是在染色体上,而是在DNA上,哪里有DNA哪里就有基因。一般细胞核中占主要,细胞质中占很少。

基因在dna上还是在染体上
基因在DNA上,DNA在染色体上

卓资县19577412334: 为什么基因在DNA上呢?是怎么发现的?
定战七制: 首先有实验证明了DNA是主要遗传物质,后来摩尔根的果蝇杂交实验又证明了基因在染色体上,所以就可以推出基因在DNA上.至于为什么DNA上会有那么多垃圾片段我也不知道.基因表达蛋白质就是蛋白质的复制过程吧,通过RNA转录翻译.这些高中生物必修一上都有你可以去看看.

卓资县19577412334: 基因为什么在染色体上??? -
定战七制: 染色体是由DNA和蛋白质组成的,基因在DNA上,所以,基因也在染色体上.并且,等位基因一般指位于一对同源染色体的相同位置上控制着相对性状的一对基因.

卓资县19577412334: 基因在哪里?是在染色体里吗?为什么? -
定战七制: 基因是指遗传性的物质,染色体是指可以使用碱性染料染成深色的物质.后来萨摩发现基因的行为和染色体的行为是平行的,所以他首先猜想基因在染色体上.后来随着技术的发展,科学家确认基因就在染色体上.不过,很多原核生物有质粒结构,质粒并不属于染色体,而是在细胞质中.质粒上往往含有一些抗性基因.无论是染色体还是质粒,他们都是基因的载体,所以准确的说:细胞核基因在染色体上.望采纳

卓资县19577412334: 基因是怎样发现的? -
定战七制: 基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现 基因有两个特点,一是能忠实地复制自己,以保持生物的基本特征;二是基因能够“突变”,突变绝大多数会导致疾病,另外的一小部分是非致病突变....

卓资县19577412334: 对一个基因的正确描述是()①基因是DNA分子上特定的片段 ②它的分子结构首先由摩尔根发现③它 -
定战七制: ①基因是DNA分子上特定的片段,是具有遗传效应的片段,①正确; ②它的分子结构首先由沃森和克里克发现,②错误;③基因通过控制蛋白质的合成决定某一遗传性状或功能,③正确;④它的化学结构会由于条件的改变而发生变化,④错误. 则正确的描述是①和③. 故选:B.

卓资县19577412334: DNA位于基因上是什么意思为什么DNA位于基因上不对 -
定战七制: 基因是有遗传效应的DNA片段,基因在DNA上的分布有线性不连续,也有重叠基因.基因之间的部分是基因间区.基因分为编码区和非编码区,非编码区位于编码区前后,同属于一个基因;真核生物的编码又分为可编码序列(外显子)和非编码序列(内含子).所以说 基因是位于dna上的 你那反过来了

卓资县19577412334: 怎样在基因组中发现基因?怎样在基因组中发现基因?
定战七制: 要从拥有3万〜4万个基因的人类基因组中找出某个基因极为困难. 但是,如果能够识别那个基因产生的蛋白质5这一过程就会简单得多.例如,如果研究人员要寻找老鼠血...

卓资县19577412334: 基因在染色体上是怎么证明出来的呢 -
定战七制: 基因在染色体上是摩尔根通过果蝇眼色的遗传实验验证的.运用的是假说演绎法.先提出假说进行杂交实验,然后再用测交验证.

卓资县19577412334: 为什么说基因主要在染色体上? -
定战七制: 线粒体和叶绿体都属于细胞器,他们承担了细胞正常新陈代谢或分裂增殖的部分功能并且不可缺少,所以你后面那句话的意思是不正确的哦.对于真核生物来说,除了染色体上含有其大部分生理功能所需要蛋白质的编码基因,都还含有线粒体,线粒体中的基因是以DNA的形式存在的,但其含有的基因显然没有染色体上那么多,因此可以说基因主要在染色体上.对于可以光合作用的大部分生物,都含有叶绿体,这里和线粒体是一样的情况. 原核生物是没有细胞核的,也没用染色体的说法,因此题主这句话对于原核生物需要改个说法:基因主要在核区DNA上.

卓资县19577412334: 基因是如何来的 -
定战七制: 简单地说科学家经过研究,发现每个生物都是有很小的物质组成的,他们命名这些物质为基因.

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