这种核素是什么呢？就是现在人们研究的遗传物质——核酸。核酸分两种，一种是脱氧核糖核酸DNA；另一种是核糖核酸RNA。绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA。

　　核酸是由很多核苷酸组成的长链，基因就是DNA长链中的一段。就是这一段也是由成百上千个脱氧核苷酸组成。

　　遗传物质是脱氧核糖核酸——DNA，1928年，艾弗里和格里菲思用肺炎双球菌做了试验，证明了这一点。因为篇幅有限，不在这里作详细介绍。1952年，美国科学家赫尔希做了试验，下面对此实验作一简单介绍。大家都知道，在我们人体的胃肠道里寄生着很多大肠杆菌，人畜患病往往是由于细菌和病毒的感染，而大肠杆菌得病是由一种叫做噬菌体的病毒感染而引起的。这种噬菌体比感染人的病毒小得多，形状像蝌蚪，它的长丝是由DNA组成，折叠在头部，其周围被蛋白质外壳所围绕（图2）。赫尔希用带有放射性的磷32去标记噬菌体的长丝（DNA部分），用另一种带有放射性的硫35去标记噬菌体的蛋白质部分，再用标记好的噬菌体去感染大肠杆菌，然后立即分离大肠杆菌和噬菌体，以带有放射性同位素的磷32和硫35去追踪，探查究竟是DNA进入大肠杆菌内还是蛋白质进入大肠杆菌内。结果发现，在噬菌体的感染过程中，标有硫35的蛋白部分没有进入大肠杆菌，而标有磷32的DNA进入大肠杆菌中，并且噬菌体在大肠杆菌中迅速繁殖了起来，这说明噬菌体的DNA可制造蛋白质，有了DNA和蛋白质，就可装配成噬菌体了。这充分证明了遗传物质是DNA，因此1969年赫尔希荣获了诺贝尔医学生理奖。

    前面介绍的DNA如此之神秘，只要有一点遗传物质（DNA）就能制造出生命来，就能把父母代的遗传特性传给下一代。这到底是为什么呢？

　　1953年，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，这两位年轻的科学家在英国剑桥大学共同进行研究，发现DNA是由两条螺旋状的多核苷酸链组成，这个双螺旋的结构好像一个旋转的楼梯。我们知道，DNA由三种成分组成，一种是碱基，一种是脱氧核糖，另一种是磷酸。DNA的碱基有4种，即腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）。在这个旋转的楼梯中，脱氧核糖和磷酸构成旋转楼梯的扶手，由成对的碱基组成一层一层的台阶，但是这成对的碱基必须是（A）配（T）、（C）配（G）（图3）。如果错配了就会发生突变，将会使生命体患上各种各样的难治的疾病，遗传给下一代，使下一代同样携有这种疾病的基因。

　　沃森、克里克对DNA双螺旋结构的伟大发现，为人类揭示生命的奥秘奠定了基础。

　　DNA到底有多大呢？DNA很小，不仅用肉眼看不见，就是用显微镜也看不见，基因就更小了，它们仅是DNA长链中的一小段。至于基因是如何控制着遗传性状，又如何遗传给下一代，完全是由DNA的双螺旋链决定的。DNA链是双螺旋结构，其中任何一根链都可以当做一个模板，复制出和它自己一模一样的DNA分子。遗传信息就贮存在DNA分子上，通过核糖核酸（RNA）把遗传信息传递给蛋白质。由DNA→RNA→蛋白质，这就是中心法则。这就是说有什么样的DNA，就有什么样的RNA，就能产生什么样的蛋白质。两条螺旋带表示磷酸脱氧核糖链，横棍表示连接两条链的碱基对。右图为与左图相对应的DNA双螺旋分子结构模型，虚线表示连接碱基的氢键。对照两个图可见，DNA分子盘绕一周的距离为3.4纳米。

我们明确了DNA是遗传物质，基因是DNA的一段，是遗传的基本单元。那遗传物质（基因）能不能分离到体外呢？1968年，梅塞尔松和阿尔伯从大肠杆菌中分离出了限制性内切酶。这种限制性内切酶可以用来切割基因，基因能被切割、拼接，这就意味着基因可以分离到体外、重组，这样就可以改造生命体的遗传物质。科学家又发现了和大肠杆菌共生的质粒以及能运载基因的噬菌体和某些温和病毒。在这个前提下轰动世界的基因工程技术诞生了。大家都知道，基因工程是生物工程的核心。从上面介绍的情况来看，基因工程是在多年来生命科学研究不断向分子水平发展的基础上出现的。

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