|
什么是基因组(一)
哪里有生命,哪里就有基 因。那么什么又是基 因 组呢?父亲传给我们的只是一个精子里面所含的东西,而父亲给我们所有的遗传的信息都在这一个精子里,也就是说父亲给了我们一个包括所有基因的完整的基因组。精子的构造,除了外壳起保护作用、包装作用并提供能量的特殊结构外,精子所有的遗传信息都存在与精子中的化学物质DNA之中。共有23个片段,也就是23个分子。因此,基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。
母亲也给了我们这样一个完整的基因组,尽管不可能与父亲给的完全相同。但在结构成分上,卵子稍有一点不同。母亲给我们的所有基因,也是包括在DNA之中,也是23个分子,但是局限在卵子的细胞核里。卵子是一个较为完整的细胞,又称为“卵细胞”,中间是细胞核,外面是细胞膜。细胞核与细胞膜之间的物质称为细胞质,还有很多其他不同的细胞结构与微小的器官,细胞中所有这些结构与器官都称为细胞器。这些细胞器都有一定的功能,提供了我们的个体发育早期所需要的基础。如果说人的一生的生命周期也有“鸡与蛋”孰先孰后的问题,卵子中的其他细胞器,就解决了“鸡与蛋”的问题,提供了“蛋”早期发育所需要的基础。
受精时,精子进入卵子内部时,只有它所含的DNA。父亲的23个DNA分子与卵子里的23个DNA分子一道,组成了我们个体所有细胞的完整的基因组。也就是说,从受精卵开始,我们有了双倍的即23对DNA分子,称为“二倍体”。而精子或卵子的基因组则相应称为“单倍体”。
基因,或者基因组能不能看到?从化学结构上说,DNA太小啦,尽管一个精子或一个卵子里的23个DNA分子,如果连接起来有一米长,但是只能用电子显微镜才能看到。而且纵然看到也只是一股绳子那样的结构,在遗传上看不出什么意义。但用光学显微镜,我们可以看到一个细胞,在一定的时候,一定的情况下可以看到我们的整个基因组与每个DNA分子,这就是在“细胞分裂”的时候。
受精卵在得到能量与母体给予的调节信息后,里面的DNA就会按一定程序开始工作,最重要最基础的一部分是“分裂”:一个受精卵变成了两个细胞。细胞分裂的过程很复杂,但有一点很重要,一个“二倍体”的细胞还要保持为“二倍体”,不然的话DNA就越来越少,再分裂下去怎么办呢?这主要归功于大自然的造化。自然界对所有的问题,总是有最好的解决方法。23对DNA分子在分裂前都准确地复制了自己。如何把“加了倍”的DNA分子准确地分到二个“子细胞”里去呢?在细胞分裂时,每个加了倍的DNA分子居然会变成小棒棒似的“染色体”。这时,我们就看到了我们的基因组:由23对大小不同,形状各异,各有特点的染色体组成了人类的基因组。这样,尽管我们的人体含有约1014个来自受精卵经过细胞分裂形成的体细胞,每个体细胞所合的基因组都差不多一样。
一个染色体就是由一个DNA分子组成的,它是线性的,人体的一个体细胞中的DNA统统加起来,约有两米长。DNA的化学结构是两条平行的链,平常绞成麻花状,假设把它拉直,就好像一阶阶搭起来的梯子一样。每一阶,可能有四种核苷酸成份中的一种。按不同的顺序排列的核苷酸,决定着遗传信息。而一段这样的核苷酸链,如果决定一个“单位”的遗传信息,或者说决定一种人体蛋白质,就可以称为一个基因。人体估计有6~10万个基因,由总数达30亿个“阶梯”组成。
|