第十三章 主宰生命奧祕的分子

水稻 重要的農作物 以米為主食的人口占全球的1／2以上 研究水稻的基因體解碼，成立IRGSP「國際水稻基因體定序計畫」（International Rice Genome Sequencing Project）

水稻 基因體（12對染色體）：8億6千萬鹼基對 研究及改良農作物以增加糧食生產很有幫助

共有10個國家參與此一國際合作計畫，但只有5個國家（國旗排在染色體頂端的國家）完成一整對染色體的定序分析 我國完成第5染色體的定序及基因解碼

想一想 英國有條件的准許複製人獸胚胎 若科學家能從侏羅紀的琥珀化石中，取出蚊子吸取的恐龍血液，是否能讓恐龍再現？ 請說出你的理由

現階段我國行政院衛生署規定以黃豆或玉米為原料之食品中，若有5％以上的基因改造原料，則應標示「基因改造」或「含基因改造」字樣 但基因改造作物所製造之醬油、沙拉油、玉米糖漿、玉米澱粉等得免標示，為什麼？

孟德爾 研究豌豆種子的表現型（phenotype）是圓滑或皺縮型的變異，推測是由可遺傳的特定因子（現稱基因）所控制 孟德爾當初不知基因是什麼，它如何來控制遺傳性狀

現今科學家已知： 矮莖豌豆因缺乏一種合成吉貝素所需酵素的基因 不能合成吉貝素，故無法長至正常高度

科學家證明了主宰生命奧祕的分子是DNA 生物體藉DNA分子一代一代地複製和傳遞的結果，乃使子代與親代具有相似的遺傳性狀

DNA經由蛋白質表現特定的外型時，遵守著一個流程： DNA的核苷酸序列→mRNA的核苷酸序列→胺基酸序列（特定的蛋白質）

蛋白質如何控制遺傳性狀 鐮刀型貧血症： DNA上之基因發生變異，而導致蛋白質結構發生改變，使其紅血球外形呈鐮刀形 正常人的紅血球是雙凹圓球狀

生物體內的基因：透過蛋白質來表現遺傳性狀 蛋白質：基因型與表現型的橋梁

第一節 核酸的發現

13-1.1 核酸為遺傳物質的發現過程 核酸的發現 1869年瑞典科學家米歇爾（Johann Miescher, 1844～1895）： 13-1.1 核酸為遺傳物質的發現過程 核酸的發現 1869年瑞典科學家米歇爾（Johann Miescher, 1844～1895）： 從病人傷口的膿中抽出酸性的黏稠物質 在細胞核中也發現有很多呈酸性的物質 當時稱為核素（nuclein），現稱為核酸（nucleic acid）

1902年美國人洒吞提出：基因位於染色體上 染色體：由蛋白質與DNA所組成 那麼遺傳物質究竟是DNA或蛋白質？引起生物學家很大的興趣

構成生物體的蛋白質由20種胺基酸組成，他們認為以不同數目和順序的胺基酸所形成的蛋白質 其種類遠比由四種核苷酸組成的DNA還多，且染色體上蛋白質的含量遠多於DNA

在二十世紀初，許多科學家都認為蛋白質是遺傳物質，而DNA只是輔助基因的複製和表現而已

性狀轉變 1928年英國醫生格里夫茲（Frederick Griffith, 1881～1941）： 肺炎雙球菌的菌落型態： 光滑型（簡稱S型） 粗糙型（簡稱R型）

光滑型菌落： 具有莢膜 有致病力 能使寄主產生肺炎 粗糙型菌落： 不具莢膜 沒有致病力

格里夫茲 S型菌注入老鼠體內，老鼠會得肺炎而死亡 注入R型菌，老鼠不會患病 注入用熱殺死的S型菌，老鼠亦不會得肺炎

將已用熱殺死的S型菌與活的R型菌混合後注入老鼠體內，老鼠卻死於肺炎

這些活的、具莢膜的肺炎雙球菌究竟來自何處？ 格里夫茲推論 死的莢膜雙球菌具有某種物質，可以使無莢膜雙球菌所產生的子代，其遺傳性狀改變而成為有莢膜的雙球菌 性狀轉變（transformation）：這種遺傳性狀改變的現象

DNA是引起性狀轉變的物質 1944年美國細菌學家艾佛力（Oswald Avery, 1877～1955）等人： 共同致力於R型菌轉形為S型菌的性狀轉變研究

抽取用熱殺死的S型菌之DNA並與R型菌混合培養，則出現S型菌落（C組）

將其中三組分別加入RNA酶、DNA酶或蛋白酶處理 只有用DNA酶處理的組別無S型菌落生長（E組）

艾佛力等人於1944年共同發表引起性狀轉變的物質是DNA

想一想 圖13-2之實驗，C組若不加入R型血清，則觀察時會出現幾種菌落？

DNA是噬菌體的遺傳物質 1952年美國科學家賀雪（Alfred D. Hershey, 1908～1997）和蔡斯（Marha Chase, 1927～2003）： 利用放射性同位素追蹤法 證明噬菌體的遺傳物質為DNA。

含放射性磷（32 P）的物質培養大腸桿菌，再以噬菌體感染，使培養的噬菌體核酸皆含放射性磷 含放射性硫（35 S）的物質培養大腸桿菌，再以噬菌體感染，使培養的噬菌體蛋白質殼皆含放射性硫

將這些具不同放射性的噬菌體分別感染無放射性的大腸桿菌 一段時間後用果汁機攪拌，以震落附著在細菌壁上的蛋白質殼，再經離心分離

大腸桿菌被帶有放射性蛋白質（35 S）的噬菌體感染後，大部分放射性物質存在上清液中，顯示噬菌體的蛋白質殼未進入細菌體內 32 P標記噬菌體核酸的這一組，大部分放射性物質存在於沉澱物中（細菌較重，沉澱在離心管底部），顯示噬菌體的核酸（DNA）進入細菌體內

賀雪和蔡斯推論： 噬菌體的蛋白質殼被留在細菌體外 DNA則被注入細菌體內 隨後再製造噬菌體所需的核酸和蛋白質殼 最後病毒的核酸與蛋白質殼再組合成病毒顆粒

噬菌體的遺傳物質是DNA而非蛋白質 生物學家證明真核生物的遺傳物質都是DNA RNA病毒，由其他實驗證明其遺傳物質為RNA

想一想 將A、B兩品系的菸草鑲嵌病毒（TMV） A品系含RNA A及蛋白質A B品系含RNA B及蛋白質B 用生化的方法分別將A和B兩品系的RNA與蛋白質分離開來，隨後將RNA A和蛋白質B重組之TMV感染菸草葉，結果子代之RNA及蛋白質應屬哪一組？