高中生物關于DNA的知識點

　　【遺傳規律的發現】

　　◇1866年，孟德爾發表了他一生之中的唯一一篇涉及其八年研究成果的公開論文，闡述了自己所做的豌豆雜交實驗。他提出：生物的性狀由成對的遺傳因子控制，并且遵循分離定律和自由組合定律。現代遺傳學就此誕生了。

　　◇在孟德爾之前，其實已經有許多科學家做過動物或植物的雜交實驗，但為什么只有孟德爾成功的發現了遺傳定律呢？原因有四：

　　①他選取了一種堪稱完美的實驗材料——豌豆；

　　②他采用了從簡單到復雜的方式進行探索：先分析一對性狀，得到結果和推論之后再分析兩對、多對性狀；

　　③他設計了嚴謹而科學的實驗研究方法：假說—演繹法；

　　④他引入了統計學的方法進行遺傳學分析(這是生物學史上的第一次，也是他的論文不被當時的生物學家所重視的原因之一，因為大家沒辦法理解統計學居然能和遺傳聯系起來。

　　◇可惜的是，從拉馬克到達爾文，同時代的人們都只能理解更符合直覺的用進廢退和獲得性遺傳理論，沒有人認為一個奧地利的默默無名的神甫的論文會提出多么驚人的發現。直到1900年，有三位來自不同國家的科學家分別獨立地發現和驗證了孟德爾定律的正確性。孟德爾的論文才又從故紙堆里重見天日，他的名字也因此開始迅速傳遍了歐美。

　　【遺傳因子在哪里？】

　　◇孟德爾提出的遺傳因子這個概念，在當時僅僅是一個抽象的術語，包括他自己也不明白遺傳因子究竟會是什么東西。1909年， 丹麥科學家約翰遜將遺傳因子改名為基因，并提出基因型和表現型兩個概念，以區分生物的基因組成和性狀表現。但對于基因到底在哪里，人們依舊一無所知。

　　◇讓我們回到細胞這個層次來看，在19世紀八十年代的時候科學家們發現了有絲分裂和減數分裂現象，并且觀察到了染色體這一結構。當時就有科學家做出了大膽預言：染色體和遺傳有關。但直到1903年， 才有一位科學家——薩頓發現了染色體行為和孟德爾所提出的遺傳因子的行為存在高度一致性，他因此提出一個假說：基因在染色體上。不過在經歷了一次短暫轉行之后他沒再繼續這方面的工作，未滿40歲就英年早逝。

　　◇到了1909年，對孟德爾和薩頓的理論極度反感的摩爾根決定要做出實驗成果來驗證這兩人的錯誤，他開始選擇果蠅作實驗材料。但通過對白眼果蠅的伴性遺傳現象研究，他得出了一個讓自己也大吃一驚的結論：控制白眼和紅眼的基因位于性染色體上。在接下來的多年研究里，他證明了基因在染色體上呈現直線排列，創立了細胞遺傳學，并因此獲得了1933的諾貝爾獎。

　　【遺傳物質是什么？】

　　◇摩爾根在其經典著作《基因論》中預測：基因是一種化學實體。但生物學家和化學家、物理學家一起又花了接近半個世紀才搞清楚這種化學實體究竟是什么、長什么樣子。這里要提到的是生物學史上一個著名的爭論：DNA與蛋白質之爭。

　　◇在摩爾根確認基因在染色體上的當時，生物學家對蛋白質的研究是領先DNA30年的，那時候蛋白質的結構才剛剛被發現不久，大家在驚嘆于蛋白質結構的多樣性和復雜性之余，不免開始認為正是這種復雜的大分子在遺傳中起了主要作用。

　　◇觀念的改變要從1928年說起，格里菲斯從肺炎雙球菌的研究中發現：細菌的遺傳信息會因為轉化而發生改變（R型菌 → S型菌），因此他提出了轉化因子這個概念。但當時大家都默認為這個東西大概是蛋白質，格里菲斯也就繼續忙于研究他的肺炎雙球菌，把轉化因子這件事拋在了腦后。

　　◇在格里菲斯發表論文的16年后，也就是1944年，艾弗里看到了格里菲斯的論文，決定設計實驗研究一下這個轉換因子是什么。這個著名的肺炎雙球菌體外轉化實驗證明了S型菌的DNA是誘導R型菌發生轉化的因子。但是當時的主流科學家還是固執地認為這可能是DNA中沒有分離干凈的雜質蛋白質在起作用。

　　◇直到1952年，赫爾希和他的學生蔡斯做的噬菌體侵染大腸桿菌的實驗以巧妙的方法證明了DNA有傳遞遺傳信息的功能，而蛋白質則是由DNA的指令合成的。至此，學術界才接受了DNA是遺傳物質的這一觀點，那么下一個問題就來了：DNA到底長什么樣子？

　　◇一場以英美學者為種子選手、他國學者參與陪跑的競賽開始了。一年以后，來自劍橋大學的沃森和克里克拔得了頭籌，提出了著名的DNA雙螺旋結構。為什么他們倆的成功速度這么快？因為他們早早地注意到了艾弗里的實驗，以天才般的直覺意識到了DNA的重要性，因此從1951年開始他們倆就開始了DNA結構的研究，領先了其他科學家兩年。

　　◇后來的事情大家都知道了，由于DNA分子結構的發現開創了現代分子生物學，沃森和克里克與和他們共同工作的化學家威爾金斯一道分享了1962年的諾貝爾獎。

　　【遺傳信息如何復制傳遞】

　　◇在提出DNA結構的論文里，沃森和克里克兩人就大膽指出DNA的遺傳信息很可能是通過半保留復制的方式傳遞。 1958年，Meselson 和Stahl 采用重同位素15N作標記證明了這一過程。

　　◇另一方面，克里克則在1957年進一步提出一個振動人心的觀點：中心法則（DNA → RNA →蛋白質）。這樣，遺傳物質與相關性狀的聯系就建立起來了。至于4種堿基究竟是如何編碼20種氨基酸的呢？克里克提出并用實驗證明了遺傳密碼由三個一組的堿基構成。但要等到1961年，尼倫伯格與霍拉納證明了與苯丙氨酸對應的遺傳密碼是UUU，第一個密碼子才就此被發現。5年后，所有密碼子被宣布全部破譯完畢。

　　【生物學的大發展】

　　◇至此，我們對遺傳的解釋已經深入到了分子水平，許多以前無法理解的問題現在終于得到了解決，更多的新領域也因此而開啟。在搞清楚了基因如何控制性狀之后，基因工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程相繼誕生。可以說，沒有前面這些科學家前仆后繼的努力，就沒有現代生物學的繁碩成果！