基因与染色体

基因与染色体基因与染色体

什么是基因？

“基因”(Gene)一词按其中文音译名，顾名思义，即基本因子、基本要素之义。 基因是遗传信息的载体和遗传物质的最小功能单位， 是指DNA分子中特定的核苷酸序列。人类有24条不同的DNA分子，共包含约30亿对碱基即核苷酸，其中蕴含着人类所有的遗传密码乃至人的生、老、病、死之谜。1990年启动并于2003年顺利完成的人类基因组计划，已解开其遗传密码，破译了人类自身这部天书。人类基因组共含有约2.5万个基因，解析这些基因的结构和功能是人类认识自己、认识生命的真正开始。


什么是染色体？

组成人体的所有细胞DNA分子，若呈线性排列，架起一架云梯，足够自地球到太阳100多个回合。但事实上，这些DNA分子只能靠显微镜才能观察到。普通显微镜所能看到的只是细胞核内团块状的染色质。在细胞分裂的特殊阶段，染色质演变成条状的染色体。染色体的形成是螺旋状的DNA分子不断盘绕，并与蛋白质串联在一起压缩而成。人类24条不同的DNA分子即形成24条不同的染色体，在细胞内成对出现，共23对，1-22号常染色体互相配对，性染色体X和X或Y配对，即每个细胞都含有46条染色体。2.5万个基因就分布在这23对不同染色体上，随着细胞的一分为二，所有遗传物质经复制后也随染色体分配到子代细胞，完成遗传物质的上下代传递。


什么是遗传？什么是变异？

俗话说，种瓜得瓜，种豆得豆，种瓜不会生豆，这就是遗传。一母生九子，九子不一样，这就是变异。是什么物质控制着遗传和变异呢？是DNA，或者说是基因。基因作为遗传的基本单位，遵循生物界普遍的 遗传规律 传递。基因控制生物性状的表现，代代相传。同样由于基因的突变，改变了性状，出现变异，表现为生物多样性。

基因与遗传病有何关系？

遗传病是指遗传物质（基因或染色体）发生突变后所引起的疾病，通常具有垂直传递的特征。每个基因都具有特定的生物学功能，基因突变后，某些生物学功能改变，表现为疾病。随着认识的深入，有人认为，所有疾病（除物理、化学性损伤外）都是遗传病，包括结核、艾滋病这样的传染性疾病的产生，是由于患者体内具有某种易感基因，因而表现为，即使在同样环境下，一些人发病，另一些人可不发病。迄今为止，已发现1600多种基因的突变可导致相应的疾病。

由于染色体是基因的载体，染色体数目或结构的改变，导致遗传物质发生相应的改变，同样可引起遗传病，又称染色体病 。




植物间的“冤家植物间的“冤家
别看植物不会说话、不会走路

，但很多地方和人类有相通之处呢。植物一旦同不喜欢的“敌人”相遇时，就会彼此厌恶甚至斗个你死我活，它们使用的“武器”就是各自的气味。气味里面含有化学物质，能“熏”倒对方。
如果把铃兰和丁香放到很近，丁香就会很快枯萎；玫瑰花和木樨草相遇，玫瑰花便拼命排斥木樨草，木樨草则在凋谢后释放出一种特殊的物质，使玫瑰花也中毒而死；柏树旁种植梨树，柏树散发的气味能使梨树落花落果，一无所获。所以，在种植植物的时候，千万不要把“冤家”种到一块，不然后果不用想也很清楚噢！水仙花和铃兰花它们在花的海洋中显得秀丽芬芳，超凡脱俗，但是要让它们成为隔壁邻居就会酿成大祸。原来，水仙花和铃兰花是一对天生的冤家，它们只要碰在一起，就会进行一场“激烈战斗”，使用的武器是各自散发出的花香味，里面含有一些特殊化学物质，以达到“熏”倒对方的目的，但结果往往是两败俱伤。在丰富多彩的植物世界中，有些植物常常利用特有的“化学武器”，用来对付自己的植物邻居，互相之间经常发生一场场无声的“化学战”。


节能减排，从点滴做起 节能减排，抗击气候变化，与我们的日常生活息息相关。我国70%以上的电力来自煤炭燃烧发电，发电过程不仅造成大量污染，发电导致的二氧化碳排放和温室效应更是导致气候变化的元凶。

节能可以减排二氧化碳，也就可以帮助减少减缓气候变化。你在生活中注意节能了吗？你知道每月少开一天车、少抽一根烟，少用一次性筷子、每年少浪费一斤米饭、一斤肉，就能减排多少二氧化碳气体吗？你知道换用节能灯来照明，调低电视机屏幕亮度，乘坐公共交通工具出行……就能节约多少度电，为气候变暖带来多大改观吗？如果你对这些还不够了解，现在就请参考本篇节能减排小常识，你不用降低生活质量，轻轻松松就能减缓气候变化做贡献，跻身环保节能型家庭。



叶的寿命 无论是花草树木，都有一定的生存年限，有的即使能活几千年、上万年，最终还是要死去。叶是植物体的一部分，它当然更不可能长存于世了。
“秋风萧瑟天气凉，草木摇落露为霜”。大多数树木都是春生、夏长，到秋天就开始落叶了。桃、李、杨、柳等等的树叶从春生到秋落，只能生存几个月，故被称为落叶树。油茶的树叶寿长2年，松柏的叶子可活3～5年，紫杉树叶可活6～10年，冷杉树叶为12年。由于这些树叶的构造紧密，外面往往还有角质层保护，所以能够经年而不凋。不过它们也要落叶的。但因为它们是在老叶未落，新叶已生的情况下进行新旧交替，人们所

看到的总是绿叶常在，因而称之为常绿树。现在你已知道，包括松柏等在内的常绿树，树叶的寿命并不算长，远比树木本身短得多。至于“一岁一枯荣”的“离离原上草”，自然亦是如此。
但与植物体共生死的叶子也是有的，它就是百岁兰。
百岁兰属龙舌兰科，生长在非洲的干旱地区。它个子不高，通常不过30厘米左右。茎甚粗壮，周长可达300多厘米。最奇怪的是一生只长2片叶子。每片叶子宽30厘米，长200多厘米。这2片叶子竟能永不凋落，是与整个植株同生死的。百岁兰可活100多岁，百岁兰的叶子寿命也有100多岁，科学家说，它是植物界最长命的叶子。


植物的彩色智慧伴着轻柔的春风细雨，小草悄悄地探出了嫩绿的脑袋，桃花在枝头毫不吝惜地绽放出粉色的娇艳，金黄的油菜田引来了大批勤劳的小蜜蜂，一个多彩的生长季节就这样拉开了表演的大幕，紧随其后的是夏天浓绿下的树荫，还有秋天飘落的片片火红和金黄。无法想象，如果地球上没有这些可爱的植物，世界将变得如何暗淡无光。形形色色的植物就像充满灵感画家，把或灰或黄的大地装扮得五颜六色，生机盎然。不过，植物在大地上“涂抹色彩”可不是为了自娱自乐，表达感情，而是为了更好地在这个可爱的地球上生存和繁衍下去。
满眼绿色竟是植物的“残羹冷炙”
如果，让大家选择一种代表生命的颜色，相信99%的人都会选择绿色。绿色的森林给我们提供清新的空气，绿色的农田为我们送上了丰盛的晚餐，门前那块绿色的草坪给了我们每天的好心情。无数的诗人作家都将热情洋溢的赞美之词送给了这抹绿色。这个时候，绿色的主人肯定会在一旁暗自发笑，因为这抹浸透着生命礼赞的绿色不过是植物吃剩下的“残羹冷炙”。
挂在天边彩虹告诉我们，太阳送来的白光实际上是一道七色光组成的大拼盘。而挑食的绿色植物只对其中特定的光感兴趣。这是因为，植物叶片中负责吸收光能的叶绿素a和叶绿素b只会捕获红光和蓝紫光，胡萝卜素只会捕获蓝光，而那些无人问津的绿光就被叶片反射回来，或者透射过去。植物不吃“没有营养”的绿色光，所以我们的世界变成了绿色的世界，事情就是这么简单。当然，不是所有的植物都不喜欢绿光，生活在海水里的红藻就对黄绿光情有独钟，那是因为它们体内吸收光能的物质是藻胆蛋白，“吃掉黄绿光，反射红光”，让红藻穿上了红色的外套。
有些树（如枫树）刚长出的嫩叶是红色的，继而变绿，脱落时变红，是不是因为叶片里吸收光能的物质不断发生变化呢？答案是否定的，无论是嫩叶还是老叶，叶绿素都是这些叶片

中吸收光能的主角。颜色的变化，不过是一种被称为花青素的植物色素（也是决定花颜色的主要色素）玩的小把戏。一般来说，为了使叶片快速发育成熟，嫩叶中总是聚集了大量的糖类、矿物质等营养元素，在加上柔软多汁，嫩叶就成了食草动物的首选目标。为了，避免被啃食，植物不得不在嫩叶中加上剧毒的氰化物作为防御武器，同时亮出红色的花青素作为警示标志。当叶片发育成熟时，坚硬的质地和粗糙的口感就足以打消食草动物下嘴的欲望，作为信号灯的花青素也就得以暂时休息。到了秋天，在落叶之前，植物需要把储存在叶片中营养都搬回茎或根中，这就需要叶绿素继续工作一段时间，为搬运工作提供必要的能量。但是随着气温下降，阳光对叶绿素的破坏作用也会不断增强，这时花青素再次挺身而出，为叶绿素抵挡住一部分阳光，从而保证整个资源回收任务的圆满成功。
招蜂不引蝶
春天里，每朵鲜花都在尽可能展示自己的美丽，吸引传粉动物，并利用这些搬运工把花粉运到其他同种植株的柱头上，完成一年一度的“人生大事”。一时间，百花齐放，蜂飞蝶舞，好不热闹，招蜂引蝶成了植物的头等大事。不过，要是所有的花朵既招蜂又引蝶，传粉者身上的花粉就会混成一锅粥——油菜的花粉被搬到桃花的柱头上，而桃花的花粉又占据了苹果的柱头，结果绝对不会是“上错花轿嫁对郎”那般浪漫的爱情故事，只会造成花粉和胚珠的双重浪费，这种情况是哪种植物都不愿意看到的。除了错开彼此的开花时间，最重要的解决手段就是让每种植物雇佣各自特定的传粉者，做到招蜂不引蝶。

由于不同动物对颜色的喜好不同（蜂类喜欢黄颜色和蓝颜色，鸟类喜欢红色，蛾类喜欢白色），所以花朵针对传粉者释放特定的颜色信号。不仅如此，还结合了一些传粉者的小嗜好，加强它们在传粉工作中的专一性，黄颜色的腊梅为喜欢闻香的蜂类准备了香甜气味作为导航标志；没有丝毫气味的红色的芦荟则准备大量花蜜，因为它们的鸟类传粉者需要更多的食物，但鸟儿们的鼻子却很不好用。虽然，这样的分类导航还略显粗糙，但是已经能在很大程度上保证了花粉传递的质量。



《自然》：科学家揭秘DNA中“剪接密码”加拿大多伦多大学教授布雷登·费雷率领的研究团队发现，在DNA中一个隐藏的“剪接密码”可用来解释为什么有限数目的人体基因能够产生出如此巨大数量的遗传信息。相关文章将发表在5月6日出版的《自然》（Nature）杂志上。
该发现揭开了遗传学研究中最主要的奥秘之一。科学家可据此来解释活细胞如何使用有限数量的基因

生成如大脑一样非常复杂的器官。科学家认为，该发现弥合了多年来人类对基因组的认识和对细胞内复杂生产过程的认识之间存在的鸿沟，有助于预测和防止癌症及神经退行性疾病的产生。
2004年，当人类基因组图谱绘制完成后，科学家在人体中发现了将近2万个基因。科学家还发现，活细胞使用这些基因来产生更加充裕和更具活力的指示源，这些指示源由成千上万个指导细胞活动的遗传信息所组成。
为了解释活细胞如何在它们的遗传信息中产生如此巨大的多样性，费雷教授联合其他研究人员开发出一种新的计算机辅助生物分析方法，找出隐藏在基因组里的“密码单词”，正是这些“密码单词”组成了所谓的“剪接密码”。
在这些密码中，包含了各种生物学法则。这些法则对以下过程进行支配管理：复制于单个基因的一个遗传信息的各个分离部分，可以不同方式剪接在一起，产生出不同的遗传信息。科学家举例说，3个神经黏结分子基因能够产生3000个帮助控制大脑网络的遗传信息。
费雷教授将其发现比喻为：你在锁着的门外聆听室内的交响乐团演奏，而当大门打开时，你才发现，只要三四个乐师，就完成了刚才你在室外欣赏到的交响乐。
费雷教授表示，以前，科学家无法预见在一个活细胞内遗传信息是如何重新安排或剪接的。目前，他们已经应用所发现的“剪接密码”，成功预知了在许多不同生物组织中，成千上万的遗传信息如何以不同的方式得以重新安排。
有人走进一座黑洞洞的大楼，摸索着推开几个房间的窗户，慢慢看清了房间的模样。但他既不知大楼里还有多少个房间，也不知每个房间之间的关联。这情景正好比人类今天探究年轻的生命科学。自上世纪50年代DNA双螺旋结构发现以来，遗传的一些分子机理相继被揭示。我们已经晓得，生命过程中的基因调控和表达受制于无数密码，其中可能包括费雷教授的“剪接密码”。正因为大楼里黑暗，所以每一缕透进的阳光都显得弥足珍贵。