基因 (gene).

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1 基因 (gene)

2 基因 (gene) 研究遺傳學的科學家 孟德爾 (1866年)
認為遺傳遺傳學的粒子特性 (particulate nature of heredity) 孟德爾 (1866年) 提出生物的特徵是由遺傳單位 ( 他稱為元素，現稱為基因 ) 所決定及攜載 並可藉染色體遺傳至下一代

3 基因的定義 (Definition of gene)
是重組單位 (a unit of recombination) 從 Morgan 果蠅編製的染色體圖研究 Morgan 假定基因是染色體上能藉互換而與鄰節分離的小段 基因被考慮為一大單位、為染色體上的一特定區域，以決定某一項明顯的特徵

4 基因為一突變單位 (gene as a unit of mutation)
從突變的研究顯示，染色體的構造、其鹼基序、或其中一個鹼基鰥生突發性或隨機性的改變時，生物的特徵亦會改變 基因可以細如 DNA 螺旋內的一對鹼基 基因是染色體上可進行突變的最小段

5 基因為一功能單位 (gene as a unit of function)
較為廣泛被接受 基因已廣知能決定生物的構造、生理、及生化特徵 有些生物學家認為基因便是染色體上可產生一特定產物的最小段

6 從 Beadle & Tatum 的研究可確認這個定義的真實性 - “ 一基因一酵素假說 (one gene one enzyme hypothesis) ”
並由最新的一門生物學研究 - 份子遺傳學証實 ( 最後此概念縮窄為 “ 一作用子一多 月太鏈假說 (one cistron one polypeptide hypothesis) ”

7 基因與酵素 (Gene & enzymes) 最初由一位英國物理學家 Sir Archibald Garrod 提出 (1908年)
被首批研究遺傳學的科學家証明 (40年後)

8 例子 (1) 苯甲丙氨酸、酪氨酸 ( 作用為製造細胞內的蛋白質、 及合成其他結構和生理化合物 ) 若這兩種氨基酸過量
--> 被代謝分解成為 CO2、H2O、及 含氮廢物 ( 代謝作用由一系列酵素催化 )

9 催化上述代謝活動的酵素有缺陷 / 缺乏 --> 代謝失調 eg.苯丙酮酸尿症 (phenylketomuria) 甲狀侏儒病 (goitrous cretinism) 白化症 (albinism) 尿黑酸症 (alkaptonuria) 這些缺陷可遺傳 --> 顯示受隱性基因控制

10 例子 (2) (1941年) Beadle & Tatum 進行 “ 一基因一酵素 ” 的研究實驗
實驗材料 - 胞脈菌 (Neuropsora crassa) - 為一子囊菌真菌 - 好處 : 容易培養、能大量培植、 生命週期短、營養期為 單倍體 --> 是實驗成功的因素

11 胞脈菌的無性生殖 萌發 分生孢子 (conidia) --> 菌絲體 (mycelium)

12 胞脈菌的有性生殖 受精結合 不同性別的菌株 (n) 合子 減數分裂 + 有絲分裂 萌發 菌絲體 子囊 (內有 8 個 (n) 子囊孢子)

13 基本培養基 (minimal medium)
( 只含有糖、鹽、及維生素 ) --> 胞脈菌可在基上萌發生長 (顯示胞脈菌能自行合成其他營養素 並由體內的酵素催化 )

14 Beadle & Tatum 進行的實驗研究

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18 一基因一酵素假說 (one gene one enzyme hypothesis)
Beadle & Tatum 提出 : “ 突變基因的表現與一隱性基因相同 ” 根據孟德爾提出的遺傳機制 --> Beadle & Tatum 分析這些結果並 示範出在每個情況下 --> X-射線能引發一次基因突變發生 --> 基因負責控制一種酵素的產生 ( 即合成一種氨基酸的產生 )

19 現已清楚顯示基因控制細胞內酵素、及其他蛋白質的合成
而酵素並控制細胞內物質的合成

20 一作用子一多月太假說 (one cistron one polypeptide hypothesis)
Benzer (1955年) 研究噬菌體 T4 內基因的構造 由 “ 一基因一酵素 ” --> “ 一作用子一多月太鏈 ” 的概念 作用子 (cistron) 是一功能單位，是 DNA 上一特定的區域，攜載著產生一多月太鏈的訊息 (Benzer 提出)