7、基因的奥秘：从信息编码到遗传工程

基因的奥秘：从信息编码到遗传工程

1. 细胞中的信息处理概念

细胞和多细胞生物的复杂活动由染色体中的基因蓝图控制。这些蓝图包含合成特定蛋白质的信息，而蛋白质构成细胞结构和代谢酶，决定细胞或生物体的特性。现代分子生物学关注信息在染色体中的编码、处理、复制和修改，以及这些过程的调控。

DNA 是关键的大分子，它能解释信息的编码、处理、复制和修改。它指导细胞命运，是遗传连续性的物质基础。在某些病毒中，RNA 承担核心信息角色。

DNA 不直接合成蛋白质，而是通过转录产生信使 RNA（mRNA），mRNA 再与核糖体和其他分子结合进行翻译合成蛋白质。这个过程中，信息传递需要高度保真，但也可能发生突变，为进化提供新的遗传序列。

2. 寻找遗传的化学基础

19 世纪 60 - 70 年代，Friedrich Miescher 从脓细胞和鱼卵中分离出核酸（DNA）。1882 年，Walther Flemming 描述了有丝分裂中染色体的行为，Theodor Boveri 则阐述了减数分裂中染色体数目的减少。直到 1918 年，C. B. Bridges 的实验才证明染色体是遗传的物质基础。

早期，科学家对 DNA 的认识有限，P. A. Levene 认为 DNA 是简单的四核苷酸结构，这导致人们认为它不能作为遗传物质。但 20 世纪 40 年代，Erwin Chargaff 的实验表明 DNA 碱基存在差异，且有 A=T、G=C 的规律，暗示 DNA 可能是细胞的蓝图。

越来越多的证据表明 DNA 是遗传物质，如肺炎双球菌的转化、病毒利用细菌合成自身物质以及细菌的性重组都涉及 DNA。最终，Watson 和