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課程內容：
《基因對性狀的控制》
    你能根據基因指導蛋白質合成的過程，畫出一張流程圖，表示遺傳信息的傳遞方向嗎？在蛋白質的合成過程完全弄清楚之前，科學家克里克首先預見了遺傳信息傳遞的一半規律，并將這一規律命名為中心法則。“中心”二字顯示了這一法則在生物學中的重要地位。
    中心法則的提出及其發展
    1957年，克里克提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的自我復制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯。但是，遺傳信息不能從蛋白質傳遞到蛋白質，也不能從蛋白質流向RNA或DNA。
    此后五六年，科學家揭示了蛋白質的合成過程，中心法則由此獲得公認。但是，隨著實驗數據的積累，人們開始注意到傳統的中心法則存在的不足之處。
    歷經考驗后的中心法則，補充了遺傳信息從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA這兩條途徑，比以往更加完善。這又一次向我們提示，科學的發展是無止境的。
    基因、蛋白質與性狀的關系
    一百多年前，孟德爾曾經研究過豌豆的圓粒與皺粒這一相對性狀，并用遺傳因子的假設作出了精彩的解釋。如今，如何從基因控制蛋白質合成的角度來解釋這一相對性狀的形成呢？原來，與圓粒豌豆的DNA不同的是，皺粒豌豆的DNA中插入了一段外來DNA序列，打亂了編碼淀粉分支酶的基因，導致淀粉分支酶不能合成，而淀粉分支酶的缺乏又導致細胞內淀粉含量降低，游離蔗糖的含量升高。淀粉能吸水膨脹，蔗糖卻不能。當豌豆成熟時，淀粉含量高的豌豆能有效地保留水分，顯得圓圓胖胖，而淀粉含量低的豌豆由于失水而顯得皺縮。但是皺豌豆的蔗糖含量高，味道更甜美。
    從上述實例可以看出，基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進而控制生物體的性狀。又如，人的白化癥狀是由于控制絡氨酸酶的基因異常而引起的。絡氨酸酶存在于正常人的皮膚、毛發等處，它能將絡氨酸轉變為黑色素；如果一個人由于基因不正常而缺少絡氨酸酶，那么這個人就不能合成黑色素，而表現出白化癥狀。
    除了上述方法以外，基因還能通過控制蛋白質的結構直接控制生物體的性狀。下面以囊性纖維病為例來分析基因的這種控制作用。囊性纖維病是北美白種人中常見的一種遺傳病，患者汗液中氯離子的濃度升高，支氣管被異常的黏液堵塞，常于幼年時死于肺部感染。研究表明，在大約70%的患者中，編碼一個跨膜蛋白的基因缺失了3個堿基，導致CFTR蛋白在第508位缺少苯丙氨酸，進而影響了CFTR蛋白的結構，使CFTR轉運氯離子的功能異常，導致患者支氣管中黏液增多，管腔受阻，細菌在肺部大量生長繁殖，最終使肺功能嚴重受損。此病目前還沒有有效的治療措施，但在基因水平上理解病因，將有助于人們找到合理有效的治療方法。又如，由正常基因編碼的血紅蛋白組成的紅細胞結構正常，呈圓餅狀；而異常基因編碼的血紅蛋白組成的紅細胞結構異常，其正常功能受到影響。
    上述實例涉及的都是單個基因對生物性狀的控制。事實上，基因與性狀的關系并不都是簡單的線性關系。例如，人的身高可能是由多個基因決定的，其中每一個基因對身高都有一定的作用。同時，身高也不完全是由基因決定的，后天的營養和體育鍛煉等也有重要作用。
    基因與基因、基因與基因產物、基因與環境之間存在著復雜的相互作用，這種相互作用形成了一個錯綜復雜的網絡，精細地調控著生物體的性狀。