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        基因與遺傳信息的概念辨析*

        2018-03-27 12:28:26娟盧龍斗
        生物學通報 2018年1期
        關鍵詞:遺傳信息科學出版社核苷酸

        劉 瑞 陶 娟盧龍斗

        (1 新鄉(xiāng)醫(yī)學院三全學院 河南新鄉(xiāng) 453003 2 河南師范大學生命科學學院 河南新鄉(xiāng) 453007)

        人們對基因的認識最早源自G.J.Mendel的“遺傳因子”。1909年,W.L.Johannsen首次創(chuàng)用了“gene”(基因)一詞,但其只是一個抽象的符號,隨著人們對基因物質(zhì)載體、DNA的結構模型等的研究和深入了解,經(jīng)過多次修訂,基因被定義為基因組中一段具體的、可以編碼蛋白質(zhì)或RNA的DNA序列[1]。 遺傳信息(genetic information)是指生物為復制與自己相同的東西、由親代傳遞給子代,或各細胞每次分裂時由細胞傳遞給細胞的信息,即堿基對的排列順序(或指DNA分子的脫氧核苷酸的排列順序)。在高中生物學教材“遺傳的物質(zhì)基礎”一章內(nèi)容中,在大學遺傳學、生物化學、細胞生物學、分子生物學等教材部分章節(jié)中經(jīng)常出現(xiàn)基因、遺傳信息這2個概念。在個別一些教材中、有的教師在講課過程中或在一般師生交流的口語表達過程中,也有時運用基因,有時運用遺傳信息這2個概念。這2個概念是同義語嗎?如果不是同義語,二者區(qū)別是什么?這是許多中學生及一些中學生物學教師經(jīng)常問及的問題。

        1 遺傳信息和基因為何容易混淆

        由于在個別教材中、教師的口語表達中經(jīng)常會習慣性地說“基因的傳遞、遺傳信息的傳遞;基因的表達,遺傳信息的表達;染色體是基因的載體,染色體是遺傳信息的載體;DNA分子中含有大量基因,DNA分子中含有大量遺傳信息;基因組中含有成千上萬個基因,也含有成千上萬種遺傳信息;DNA中的一個個基因,DNA中的一個個遺傳信息等”。所以,有人認為基因與遺傳信息是同義語,是一個概念的2種不同的表達形式。

        2 遺傳信息和基因不是同義語

        根據(jù)許多參考書和一些生物學、遺傳學詞典中的說法,上述觀點顯然是不對的。基因與遺傳信息二者不是同義語,它們各自代表的含義是不同的?!盎颉笔侵妇哂幸欢ㄟz傳效應的DNA片段?;驈娬{(diào)的是“片段”,在基因組中這種片段數(shù)量有限、結構復雜、可長可短;“遺傳信息”則指的是以DNA分子中的“序列”或基因片段中的“序列”為呈現(xiàn)形式的信息。遺傳信息強調(diào)的是核苷酸的排列順序——序列。在基因組中這種序列是龐大的、談不上有什么結構。1979年復旦大學編寫出版的《遺傳學詞典》一書中指出:遺傳信息指核酸分子的核苷酸順序所表達的信息[2]。由Daniel L.Hartl和 Elizabeth W.Jones[3]編寫,2002年科學出版社影印出版的Genetics:Analysis of Genes and Genomes(Fifth Edition)指出:The DNA could contain genetic information in coded form in the sequence of bases,analogous to letters printed on strip of paper。 由William S.Klug和Michanel R.Cummings[4]編寫,2002年高等教育出版社影印出版的Essentials of Genetics(Fourth Edition)指 出 :Genes must contain some sort of information, which, when passed to a new generation,influences the form and characteristics of the offspring;we refer to this as genetic information。2003年科學出版社出版的《現(xiàn)代生命科學進展》中寫到:中心法則要點有3個,第1,遺傳信息指DNA、RNA的核苷酸序列和蛋白質(zhì)中的氨基酸序列;第2,從DNA、RNA到蛋白質(zhì)的遺傳信息流向是嚴格的單程路線;第3,DNA序列與其所轉(zhuǎn)錄出來的RNA序列及翻譯出的蛋白質(zhì)中的氨基酸序列有嚴格的共線性[5]。2005年科學出版社出版的《DNA科學導輪》一書中寫到:中心法則指的是遺傳信息儲存在DNA中,經(jīng)過RNA翻譯為蛋白質(zhì)。DNA中攜帶的遺傳信息是密碼[6]。2005年由楊煥明編寫、科學出版社出版的《基因的分子生物學》一書也指出:DNA中的遺傳信息是由4種核苷酸單元形成的序列所承載的[7]。2007年科學出版社出版的《基礎分子生物學教程》(翻譯本)寫到:mRNA以核苷酸序列的方式攜帶著遺傳信息,并通過這些信息指導合成多肽鏈中氨基酸的序列[8]。 由 Hugh Fletccher[9]編寫,2009年科學出版社影印出版的Molecules Genetics(Third Edition) 指出:Genetic information is encoded in the base sequence of DNA。江蘇教育出版社2009年出版的高中生物學系列教材《遺傳與進化》一書也指出:基因中脫氧核苷酸的排列順序代表了遺傳信息[10]。在以上這些文獻中都對遺傳信息的概念有所界定,顯然,遺傳信息與基因不是同義語,而是有聯(lián)系又有區(qū)別的2個基本概念。

        3 遺傳信息和基因的區(qū)別與聯(lián)系

        基因與遺傳信息二者之間在多方面有明顯的區(qū)別。①概念定義?;蛑窪NA上的一個特異功能片段,遺傳信息指這個片段中的核苷酸序列或DNA分子中的核苷酸序列為呈現(xiàn)形式的信息;②存在位置?;虼嬖谟贒NA分子中,遺傳信息則存在于基因中;③結構組成?;蚪Y構復雜,有各種不同的功能區(qū)段,遺傳信息則結構簡單,僅僅是一個核苷酸序列問題;④存在層面?;騼H僅存在于DNA分子中,遺傳信息則存在于DNA分子中、基因中,也可以存在于RNA分子中,甚至也可以說存在于氨基酸肽鏈中;⑤存在數(shù)量。一個基因組中基因的數(shù)量是有限的,而可能存在的遺傳信息則是無限的。

        基因和遺傳信息二者是有聯(lián)系的。如果形象地將基因比作一個盒子,遺傳信息就是盒子中的具體東西,如果將基因比作載體,遺傳信息就是附著在這個載體上的具體物質(zhì)?;蛑写嬖谶z傳信息,是遺傳信息的攜帶者。

        綜上所述,遺傳信息僅指DNA或RNA中的核苷酸序列為呈現(xiàn)形式的信息,與基因不是同一個概念??梢哉f基因中存在遺傳信息,但不能說遺傳信息中存在基因;可以說基因上的遺傳信息首先通過轉(zhuǎn)錄從DNA傳到RNA,然后再通過翻譯從RNA傳遞到蛋白質(zhì)?;蚴沁z傳信息的攜帶者,RNA是遺傳信息的傳遞者,不能說遺傳信息上的基因首先通過轉(zhuǎn)錄從DNA傳到RNA,然后再通過翻譯從RNA傳遞到蛋白質(zhì)。不能說遺傳信息是基因的攜帶者,RNA是基因的傳遞者。所有的遺傳學、分子遺傳學教材在描寫中心法則時,都是遺傳信息從DNA流向RNA,從RNA傳遞給蛋白質(zhì)(有的是RNA),后則轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物(性狀的體現(xiàn)者),從來都沒有基因從DNA流向RNA,從RNA流向蛋白質(zhì)的說法。因此,一些遺傳學相關教材編寫中、教師上課及與學生口頭交流過程中要嚴格區(qū)分這2個概念,在表達不同的內(nèi)容時應該謹慎使用這2個概念。

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