细胞与遗传——从 DNA 到蛋白质

1.细胞——生命的基本单位

一切生物都由一个或多个细胞构成。有的生物像细菌一样，一个细胞就是一个生物；有的像人一样，由极多的细胞组成组织、器官和系统。细胞大多小到肉眼看不见，要用显微镜观察。

细胞里有各自分工的结构（细胞器）。植物细胞具有动物细胞没有的细胞壁、叶绿体和大液泡。植物能挺立生长、利用阳光制造养分，靠的就是这些结构。

2.DNA、基因与染色体

DNA 是携带遗传信息的长分子，由两条链盘绕成双螺旋结构。每条链上排列着 A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）四种碱基，相对的碱基只能 A 与 T、G 与 C 配对。碱基的排列顺序就是信息。

基因是 DNA 上携带制造某种蛋白质（或有功能的 RNA）信息的片段。染色体是长长的 DNA 缠绕在蛋白质上聚集而成的结构，细胞分裂时会清楚地呈现为棒状。打个比方，DNA 是写着字的长线，基因是其中的一段文字，染色体则是把线缠好收起来的线团。

人的体细胞中有46条染色体，即23对。每一对中，一条来自母亲，另一条来自父亲。其中22对是男女共有的常染色体，1对是性染色体（女性 XX，男性 XY）。

3.DNA 信息变成蛋白质的过程

DNA 保存在细胞核内，而蛋白质在核外的核糖体上合成。所以要先把需要的基因片段抄写成 RNA，送出细胞核。这一步叫转录。核糖体把 RNA 的碱基每三个一组地读取（这三个碱基一组叫密码子），按顺序接上相应的氨基酸，合成蛋白质。这一步叫翻译。

蛋白质既是构成肌肉和头发的材料，也是像消化酶、激素、抗体那样调节体内化学反应和信号的“工人”。基因影响性状，大多是通过这些蛋白质实现的。

实际过程要复杂得多。有调控机制决定哪个基因在什么时候用多少，环境和生活习惯也会影响基因的使用程度。对大多数性状来说，“基因决定命运”这种说法过于简单化了。

4.显性与隐性——孟德尔的遗传原理

孟德尔通过豌豆杂交实验发现，性状是由一对遗传因子（即今天所说的等位基因）传递的。两个因子中只要有一个就能表现出来的叫显性，两个都具备才表现出来的叫隐性。通常显性用大写字母（A）表示，隐性用小写字母（a）表示。

显性并不是“更好”或“更常见”的意思，只是两个因子同时存在时表现在外的那一方。另外，人的身高、肤色、眼睛颜色等大多数性状受多个基因和环境共同影响，无法用简单的显隐性规律来解释。常被教科书用作例子的卷舌，实际上也有人指出，它并不能用一对基因干净利落地解释。

5.有三个等位基因的情况——ABO 血型

孟德尔的豌豆例子中，等位基因只有 R 和 r 两种，但也有一个基因存在三种或更多等位基因的情况。人的 ABO 血型就是典型例子。等位基因有 A、B、O 三种，每个人从父母那里各得到一个，共两个。

A 和 B 对 O 都是显性；A 和 B 同时存在时，哪一方都不会被掩盖，两者都表现出来，成为 AB 型。所以基因型 AA 和 AO 是 A 型，BB 和 BO 是 B 型，AB 是 AB 型，只有 OO 是 O 型。重要的一点是：这时只看血型（表现型），无法确定唯一的基因型。A 型的人可能是 AA，也可能是 AO。

ABO 血型是少数能用一个基因比较干净地解释的例子。前面说过，大多数性状并没有这么简单。另外，用血型判断性格的说法，是没有得到科学证据证实的民间说法。

6.细胞分裂——有丝分裂与减数分裂

身体长大、伤口愈合，靠的是体细胞的有丝分裂。染色体复制后一分为二，一个细胞产生2个遗传信息相同的细胞。对人来说，分裂前后染色体都是46条。

产生生殖细胞（精子和卵细胞）时进行减数分裂。细胞连续分裂两次，产生4个细胞，染色体数目减半，变成23条。精子（23条）和卵细胞（23条）结合受精后又恢复为46条，所以世代交替时染色体数目保持不变。减数分裂过程中，来自父母的染色体会混合分配，所以兄弟姐妹之间的基因组合也各不相同。