四、遗传的基本知识
(一)“种瓜得瓜，种豆得豆”的科学依据
我国民间，存在着许多饶有风趣的谚语。如“种瓜得瓜，种豆得豆”、“龙生龙，凤生凤”等。这些谚语借用自然界的某些现象分别暗喻着某些事物的内在联系。而从科学的高度来看，它们的确也具有一定的科学依据，这就是遗传上的相对保守性。
所谓“遗传”，大致说来，就是子代和亲代相似的现象。遗传的主要物质基础为脱氧核糖核酸（DNA)。DNA是由两条脱氧核苷酸链互相缠绕形成的双螺旋结构的生物大分子，DNA分子中碱基对的排列顺序就蕴藏着遗传信息。在细胞分裂之前，DNA的两条链分别作为模板，按碱基互补配对规律各复制一条新链。这样，亲代DNA的一半将在子代DNA中出现，而遗传信息也就传给子代细胞。另一方面，DNA中的一定基因可作为模板，将其信息转录给信使核糖核酸（mRNA)，而mRNA又作为蛋白质合成的模板将信息翻译成蛋白质。按照这种有规律的传递方式，亲代DNA分子中蕴藏的遗传信息通过复制传给子代DNA，这就使得通过转录和翻译表达成蛋白质。这些蛋白质包括生物体内的所有结构蛋白质和功能蛋白质，这就使得子代在形态构造和生理功能上与亲代相似。各种生物具有各自不同的遗传特征。尽管遗传物质都是DNA，但其中的排列组合不同就决定了自然界中各种生物具有不同的特性，“豆”不具有“瓜”的DNA；“瓜”也没有“豆”的DNA；它们的子代总是保持自己亲代的属性。这就是上述民谚中蕴藏的内在科学依据。
（二)基因
什么是基因？这并不是几句话能说明的。基因的概念随着遗传学、分子生物学、生物化学等领域的发展，正在不断完善中。遗传学研究者们很早就提出了“基因”的概念。1865年孟德尔通过豌豆杂交实验等一系列研究，认为生物体之所以能够传代是因为有一种叫做“基因”的物质存在。但那时对基因的大小，特性等都一无所知。40年代，遗传学家通过对高等动、植物的研究，明确提出了基因的基本功能在于决定蛋白质的一级结构。在经典遗传学中，认为基因是一个遗传单位，生殖单位，也是一功能单位。提出了顺反子的概念，并把它作为基因的同义词。
近年来，在分子生物学和生物化学的研究工作中，进一步阐明了基因的本质。1943年Avery完成了肺炎球菌转化实验，有力地说明了DNA是转化作用的物质基础。随后的许多实验证据及基因工程研究的发展，证实了核酸就是遗传的物质基础；基因是核酸生物大分子中的功能单位。从某种意义上说，研究基因即研究核酸。1953年，沃森（Watson)及格雷克（Crick)发现了DNA双螺旋结构，从而开创了分子遗传学和分子生物学的新纪元。这一模型第一次阐明了DNA基因的物理结构及其作为遗传物质的根本特性。随着遗传密码的破译、蛋白质生物合成反应机理的揭示、遗传中心法则的确立、分子克隆技术和核苷酸序列测定技术的发展，现在人们能准确地回答基因的本质这一问题：“基因”就是DNA大分子中的各个功能片段，基因是生物遗传信息的携带者，通过复制，遗传信息在传代中保留。
（三)遗传的物质基础
各种生物都能通过生殖产生子代，子代与亲代之间无论在形态构造或生理功能上都很相似，这种现象叫“遗传”。
100多年以前，人们就推测：在生物体内有一种物质在模拟和控制遗传现象。这种物质被叫做“基因”。经过许多科学家所做的大量研究工作证实：一个人体细胞的全部遗传信息都存在于细胞核内长长的线状脱氧核糖核酸（DNA)分子上，组成一个人体基因组。“基因”就是这种生物大分子中的一个个功能片断。它通过复制、转录、翻译等一系列复杂的生物化学反应制造出与亲代生物特征相同的子代，从而完成遗传信息的传递。DNA这种生物大分子的基本化学成份有脱氧核糖、磷酸和碱基。碱基有四种，即腺嘌呤（A)、鸟嘌呤（G)、胞嘧啶（C)、胸腺嘧啶（T)。不同的碱基分别与脱氧核糖和磷酸组成4种脱氧单核苷酸；这4种单核苷酸再按不同的排列以3’、5’一磷酸二酯键连接成长长的DNA链。DNA分子由二条单链DNA按碱基配对互补（A一T，C一G)的原则，通过氢键连接。在细胞分裂繁殖时，双链DNA解开，形成2条单链模板；再按照碱基互补配对规律，合成1条新的与模板互补的DNA单链。结果，1个亲代DNA分子复制成2个结构完全相同的子代DNA分子。每一个子代DNA分子均由1条原来的链和新合成的互补链组成，这即DNA半保留复制。这样，子代DNA保留了亲代DNA全部的遗传信息。这些遗传信息通过转录、翻译的过程来表达，决定着细胞的代谢类型及生物特性。所以，DNA或基因的主要功能为携带和传递遗传信息，从而体现出遗传过程的相对保守性。
除了DNA可以作为遗传的物质基础外，现在发现RNA也可作为遗传的物质基础。有些病毒的基因就是RNA。这种RNA病毒在宿主细胞内可以用病毒RNA作为模板。在RNA复制酶催化下，按照碱基互补原则，通过一系列反应，复制产生更多的病毒RNA分子。
