
谢邀。
首先,题主,高中生物书上的概念切不可抠太细
基因是具有遗传效应的DNA片段这没错——这是对于自然界绝大多数的生物而言的
RNA病毒作为一种极个别的生物特例,其上面当然也存在有基因,不过是在RNA上,所以这也没错
高中生物只是一个普及而不是专业
所以对待里面的概念,都要进行灵活地处理,而不能当成公理的去死抠
感谢点赞!!以下正文
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核酸中储存遗传信息的遗传单位
也是储存有功能的蛋白质多肽链或RNA序列信息以及表达这些信息所必需的全部核苷酸序列
(概念很晦涩?不急,一步步来解释吧)
基因的英文是「Gene」,是 「开始」 、「生育」 的意思。这个名词最初是由丹麦学者约翰森提出来的。
而中文的「基因」这个词,则是得益于谈家桢院士的生动音译,既与英文原文读音相近,也表达出了其生命的「基本因子」的意思。
1865年,孟德尔通过著名的豌豆杂交实验,提出了「遗传因子」这一说。所谓遗传因子,孟德尔认为,就是控制遗传性状的原因。这些遗传因子是成对的,在生殖细胞形成的时候会分开(第一定律),同时不同对的可以自由组合(第二定律)。1909年,约翰森将「遗传因子」正式改称为「基因」。此后不久,美国科学家摩尔根,通过果蝇,发现了基因的连锁、交换现象(第三定律),进一步创立了基因学说。
尽管当时大家都知道,基因是遗传的基本单位,但是基因究竟在哪?
高中生物学课本上的那个著名的「肺炎双球菌转化实验」和 「同位素标记噬菌体侵染细菌实验」 ,证实了基因的化学本质就是DNA,而不是蛋白质。
明白了基因在哪,下一步就是要知道基因是通过什么来调控遗传的。
美国科学家比德尔和塔特姆与1946年通过实验,提出了「一个基因一种酶」的理论。这个理论在随后被不断更新:「一个基因一个多肽链」、 「一个基因多条多肽链」等, 这已经非常接近现代基因的定义了。
但是我们知道,有些蛋白质是由不同的亚单位组成,可能来自于多个基因的编码;同时,DNA分子中也并不全是编码蛋白质的基因,也有相当部分基因的编码产物是RNA,比如rRNA、tRNA等。
同时,鉴于RNA也可以作为某些病毒的遗传物质(此处先按下不表,详见文后)。
因此,这也得出了我们现在对于基因的定义:
核酸中储存遗传信息的遗传单位。
这个遗传信息的最终形态,可以是蛋白质多肽链,也可以是RNA序列,还可以是在表达这些东西时所必需的其他信息。
表达蛋白质多肽链、编码RNA我都可以理解,什么叫做「表达这些信息的其他必需信息」呢?
先来说说基因的结构吧。
基因有结构基因和非结构基因之分。
所谓结构基因,就是指那些可以编码出蛋白质多肽链,或者一些特定功能RNA的序列,是为编码序列。对于原核生物而言,这些个编码序列是连续的。不过对于真核生物而言,在这些编码序列(称为「外显子」)的中间,还间插这一些非编码序列,称为「内含子」。这些内含子在转录成mRNA后会被切掉,不会存在于成熟的mRNA中。
而非结构基因,则是指那些对基因表达起调控作用的区域,这些区域紧邻于基因转录区的前后,又被称为「顺式调控元件」,包括启动子、增强子、沉默子、加尾信号等。它们的作用主要是调控的功能,就跟它们的名字一样:启动转录的功能、增强转录效率的功能、使转录降低或者关闭的功能、尾部识别的功能等等。
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目前,我们已知的只有极少部分病毒是以RNA作为遗传物质的。
既然是遗传物质,那当然还是有基因在上面,比如说HIV-1病毒,它的RNA遗传物质上面就有像gag、pol、env的结构基因和tat、rev和nef等调节基因的存在。
gag是编码核衣壳蛋白、衣壳蛋白等结构蛋白的基因;pol是编码蛋白酶、整合酶、逆转录酶的;env编码的蛋白则用于介导病毒和细胞表面的作用。
另外的6个调节基因主要是起到调节HIV基因表达的作用。(其中关于nef基因的调节,可见本人回答:「HIV 前病毒整合入宿主细胞基因组中,不被免疫系统识别」是什么意思?)
至于说RNA是怎么来发挥它的遗传作用的呢?
有两种情况:
有一些单链RNA病毒,当它的RNA进入到宿主细胞之后,直接就可以作为mRNA翻译出病毒蛋白,发挥作用。但对于另一些单链RNA病毒而言,则需要先转录出与这个RNA互补的另一条RNA,而这条转录出来的RNA才能作为mRNA,翻译出蛋白。
另一种的话,就跟HIV一样,自带逆转录酶。进入到宿主细胞后,用这个逆转录酶先把自己的RNA逆转录成cDNA,再把这个cDNA整合到(插进)细胞的基因组DNA中,长期保存并稳定遗传给子代细胞,用细胞的转录翻译系统来为自己服务。
