基因與基因工程-吳乃虎

基因與基因工程吳乃虎中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所

一、孟德爾遺傳因子與基因1.孟德爾生平簡(jiǎn)介1822年7月22日生于奧地利莫拉維亞省的海因岑多夫村一個(gè)貧苦農(nóng)民家庭；1828年，6歲的孟德爾開始接受系統(tǒng)的小學(xué)和中學(xué)教育；1840年，以優(yōu)異的成績(jī)高中畢業(yè)，進(jìn)入厄爾姆茲哲學(xué)學(xué)院進(jìn)行了兩年的大學(xué)預(yù)科學(xué)習(xí)；1843年秋，進(jìn)入布隆市的奧古斯汀基督教修道院當(dāng)一名修道士，取教名格里高，時(shí)年21歲；1847年，被任命為神父；1849年，被委派到中學(xué)任希臘文和數(shù)學(xué)代課教師；1851年，在修道院的資助下，進(jìn)入維也納大學(xué)深造；1854年夏天，大學(xué)畢業(yè)，回到奧古斯汀修道院，開始了人生的新篇章；1856年，開始長(zhǎng)達(dá)8年之久的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)；（修道院后花園）1865年，在布隆市自然科學(xué)研究協(xié)會(huì)的年會(huì)上，公布了他的研究結(jié)果和理論解釋；1866年，發(fā)表著名論文《植物雜交實(shí)驗(yàn)》，首次提出了遺傳因子、顯性性狀和隱性性狀等遺傳學(xué)概念；1868年，當(dāng)選奧古斯汀修道院院長(zhǎng)，此后再也無力從事研究；1884年1月6日去世！2.豌豆的生物學(xué)特性后人在分析孟德爾成功發(fā)現(xiàn)遺傳第一定律和第二定律的原因時(shí)，一致認(rèn)為選擇豌豆為實(shí)驗(yàn)材料具有決定性的意義。那么豌豆具有什么樣的生物學(xué)特性呢？⑴不同的豌豆品系之間，通常存在著差異明顯、易于區(qū)別而又穩(wěn)定遺傳的相對(duì)性狀特征；（開紫花的豌豆植株）⑵豌豆花的結(jié)構(gòu)比較特殊，具有雄配子的花藥和具有雌配子的胚珠是由花瓣包裹著。因此它是一種嚴(yán)格的自花授粉植物；（豌豆花的結(jié)構(gòu)）⑶豌豆具有較大型的花器官（即生殖器官），便于去雄，進(jìn)行人工授粉實(shí)驗(yàn)。（豌豆人工授粉）3.若干概念自交－－即自花授粉。它是指由豌豆花藥組織開裂而散發(fā)出來的花粉，落在同一花朵的柱頭上，然后萌生出穿入胚珠的花粉管。于是花粉粒中的精子便通過花粉管通道進(jìn)入胚珠，與卵子結(jié)合完成受精作用。這種生物學(xué)過程叫作自花授粉，或叫作自交。純種――亦叫純系，由植物自交所產(chǎn)生的全部后代，同其親本植株具有完全相同的性狀特征，稱為純種或純系。雜交――即異花授粉，比如將作為母本的紫花豌豆去雄（去掉花藥），然后用毛筆尖沾取少許的父本白花豌豆的花粉，散落在去雄的紫花柱頭上。于是異源的白花花粉中的精子，便會(huì)通過花粉管進(jìn)入到紫花胚珠同卵子結(jié)合，完成異花受精作用。人們稱這個(gè)人工授粉為異花授粉，或叫雜交作用。親本――用于進(jìn)行雜交的兩個(gè)不同的植物品系，例如白花豌豆品系和紫花豌豆品系，叫作親本植株，用P表示。父本――提供雄配子花粉的親本植株，叫父本，用符號(hào)♂表示。母本――除去雄蕊，接受異源花粉并提供雌配子的親本植株，叫母本，用符號(hào)♀表示。雜種――由具有不同遺傳性狀特征的，來自不同品系的父本與母本（例如白花豌豆和紫花豌豆）雜交產(chǎn)生的種子，以及由此種子萌發(fā)長(zhǎng)成的植株，叫作雜種。子一代――由父本植株精子與母本植株卵子結(jié)合產(chǎn)生的子代及其萌發(fā)生長(zhǎng)的植株，稱為子一代，用符號(hào)F1表示。子二代――由子一代產(chǎn)生的種子及其萌發(fā)生長(zhǎng)的植株叫子二代，用符號(hào)F2表示。其余類推。4.孟德爾的單因子豌豆雜交實(shí)驗(yàn)－－遺傳因子分離定律1856年至1863年，孟德爾在奧古斯汀修道院的后花園進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)。他首先選擇了七對(duì)區(qū)別分明而又能穩(wěn)定遺傳的性狀作仔細(xì)的觀察。這七對(duì)性狀是：花著生的部位……腋生和頂生種子的形狀……圓形和皺形種子內(nèi)部顏色……黃色和綠色花朵的顏色……紫色和白色植株莖桿長(zhǎng)度……長(zhǎng)莖和短莖成熟豆莢外形……飽滿和節(jié)縮未成熟豆莢顏色……綠色和黃色孟德爾選擇具有一種相對(duì)性狀，例如圓形種子和皺形種子的兩個(gè)豌豆品系植株進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。我們稱這種只涉及一對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)為單因子雜交實(shí)驗(yàn)。孟德爾觀察到，不論何者為父本，何者為母本，雜交得到的數(shù)百粒雜交子一代（F1）的種子，全部都是具有圓形的性狀特征。第二年，他種了253粒F1代圓形種子，并讓其自交，結(jié)果在得到的7324粒子二代（F2）種子中，有5474粒是圓形的，1850粒是皺形的種子，兩者的比例為2.96:1，極為接近3:1。下表例舉了孟德爾當(dāng)年進(jìn)行的7對(duì)單因子豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。Table1.AsummaryofthesevenpairsofcontrastingtraitsandresultsofMendel’ssevenmonohybridcrossesofthegardenpea(Pisumsativum)從中可以看到在所有的顯、隱性雜交實(shí)驗(yàn)組合中，所產(chǎn)生的子二代植株中，具顯性性狀的植株與隱性性狀植株的比例，總是穩(wěn)定地接近3:1這樣嚴(yán)格簡(jiǎn)單的整數(shù)比。后來人們稱這種比例為孟德爾3:1單因子雜交比例。顯性性狀――在雜交子一代（F1）中表現(xiàn)出來的性狀（例如紫花對(duì)白花而言），為顯性性狀。隱性性狀――在雜交子一代（F1）中沒有表現(xiàn)出來的性狀（例如白花對(duì)紫花而言），為隱性性狀。5.孟德爾單因子雜交實(shí)驗(yàn)的理論解釋－－遺傳因子假說為了解釋一對(duì)顯隱性性狀在雜交子二代有規(guī)律的分離現(xiàn)象，孟德爾提出了遺傳因子假說：a.

生物個(gè)體的所有性狀都是由遺傳因子控制的；b.

遺傳因子有顯性和隱性之分，決定一對(duì)相對(duì)性狀的顯性因子和隱性因子，叫作等位因子；孟德爾用大寫的英文字母代表顯性因子，用小寫字母代表相應(yīng)的隱性因子；c.

在體細(xì)胞中，遺傳因子是成對(duì)存在的，其中一個(gè)來自父本，一個(gè)來自母本；d.

在形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子彼此分開，因此在性細(xì)胞中，它們則是成單存在的；e.

在雜交子一代（F1）細(xì)胞中，成對(duì)的遺傳因子各自獨(dú)立，彼此保持純一的狀態(tài)；f.

由雜種形成的不同類型的配子數(shù)目相等；g.

雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)，有同等的結(jié)合機(jī)會(huì)。開紫花與開白花豌豆純系植株的單因子雜交圖釋6.孟德爾雙因子豌豆雜交實(shí)驗(yàn)－－遺傳因子的自由組合定律在孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，還進(jìn)行了同時(shí)具有兩對(duì)顯隱性相關(guān)性狀的2個(gè)豌豆品系的雜交實(shí)驗(yàn)，我們稱這種涉及2對(duì)等位因子的雜交，為雙因子雜交。將產(chǎn)生黃色圓形種子的豌豆品系，同產(chǎn)生綠色皺形種子的豌豆品系進(jìn)行雜交。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論何者為父本，何者為母本，產(chǎn)生的子一代（F1）的種子全是黃色圓形的；同時(shí)孟德爾還選用產(chǎn)生黃色皺形種子的豌豆品系，同產(chǎn)生綠色圓形種子的豌豆品系雜交。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論何者為父本，何者為母本，所產(chǎn)生的雜種子一代也全是黃色圓形的。這說明就種子顏色這一對(duì)性狀而言，黃色是顯性，綠色是隱性；而就種子性狀這一對(duì)性狀而言，圓形是顯性，皺形是隱性。孟德爾注意到，由具黃圓表型的雜種子一代（F1）植株自交產(chǎn)生的總數(shù)556粒的子二代（F2）種子中，不但存在兩種親代表型，而且還出現(xiàn)了兩種新表型。其中黃圓種子315粒，黃皺種子101粒，綠圓種子108粒，綠皺種子32粒。這4種表型的比例接近9:3:3:1。孟德爾雙因子豌豆雜交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)世代種子表型種子數(shù)量比例親代綠圓×黃皺－－F1代黃圓－－F2代黃圓3159.84黃皺1013.16綠圓1083038綠皺321.0總數(shù)556根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，孟德爾推想：由兩對(duì)等位因子雜交產(chǎn)生的雜種F1代植株，在形成配子過程中，兩對(duì)等位因子的分離是彼此獨(dú)立互不相關(guān)的，而在形成合子的過程中，不同因子之間又是自由組合的。這就是所謂的遺傳因子獨(dú)立分配律，或叫自由組合律，亦即是孟德爾第二定律。孟德爾還進(jìn)行了多因子豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果雖然比較復(fù)雜，但它同樣遵循遺傳因子的獨(dú)立分離和自由組合的原則。遺傳因子的自由組合定律：7.孟德爾遺傳定律的再發(fā)現(xiàn)令人遺憾的是，孟德爾的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和學(xué)術(shù)見解，并沒有引起同時(shí)代科學(xué)界的重視。在他的生前，既沒有受到些許的學(xué)術(shù)褒獎(jiǎng)，也沒有獲得任何榮譽(yù)頭銜。然而他堅(jiān)信自己的科學(xué)發(fā)現(xiàn)終有一天會(huì)得到社會(huì)的公認(rèn)，并預(yù)言“我的時(shí)代一定會(huì)到來”。果不其然，孟德爾學(xué)說在湮沒了三十五年之后，即1900年被荷蘭的德弗里斯、德國的科倫斯和奧地利的切爾馬克等植物學(xué)家重新發(fā)現(xiàn)。有趣的是，這三位異國同行雖互不相識(shí)，卻不約而同地，各自獨(dú)立地以豌豆為材料，做了一些與孟德爾相似的實(shí)驗(yàn)，得出了與孟德爾相似的結(jié)論，重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的遺傳定律。

孟德爾遺傳因子被正式定名為基因

1909年，丹麥的一位生物學(xué)家約翰遜，根據(jù)希臘文“給予生命之義”創(chuàng)造了“基因”這個(gè)名詞，用來代替孟德爾的“遺傳因子”。但是需要指出，約翰遜當(dāng)時(shí)所說的基因，并不代表遺傳物質(zhì)實(shí)體，只是一種與細(xì)胞的任何可見的形態(tài)結(jié)果均無關(guān)系的抽象單位，也就是遺傳性狀符號(hào)！8.孟德爾的主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)第一，提出了遺傳因子概念，即現(xiàn)代的基因概念。在孟德爾當(dāng)時(shí)的年代，學(xué)術(shù)界流行著“融合遺傳”觀點(diǎn)，認(rèn)為決定不同親本性狀的遺傳物質(zhì)，在雜種后代會(huì)被彼此融合以致逐漸消失。孟德爾沖破這些思維框框，提出“顆粒遺傳”思想，在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和縝密的邏輯推理，證明遺傳性狀是由一種獨(dú)立存在的顆粒性的遺傳因子決定的。第二，發(fā)現(xiàn)了兩條遺傳學(xué)基本定律，即遺傳因子分離定律和自由組合定律。孟德爾認(rèn)為在合子及由其發(fā)育形成的個(gè)體中，來自不同親本的等位因子并不融合，它們?cè)趥€(gè)體產(chǎn)生配子過程中，會(huì)彼此分開，分別進(jìn)入不同的配子中去；來自不同親本的非等位因子之間也沒有融合，而是可以獨(dú)立分配自由組合。孟德爾的科學(xué)發(fā)現(xiàn)為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了基礎(chǔ)，后人為緬懷孟德爾的歷史功績(jī)，稱這些定律為孟德爾定律，尊稱孟德爾為現(xiàn)代遺傳學(xué)之父。二、摩爾根的基因論1.摩爾根生平簡(jiǎn)介1866年9月25日，ThomasHantMorgan出生于美國肯塔基州的列克星敦市的一個(gè)富裕家庭。1880年，14歲的少年摩爾根考入肯塔基州立學(xué)院預(yù)科班學(xué)習(xí)，兩年后轉(zhuǎn)入本科。1886年，以全班第一名成績(jī)從肯塔基州立學(xué)院畢業(yè)，進(jìn)入約翰.霍普金斯大學(xué)從事實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)研究；1890年，在約翰.霍普金斯大學(xué)獲理學(xué)博士學(xué)位；1891～1903年，在布林莫爾女子學(xué)院任教，同時(shí)在其它一些研究機(jī)構(gòu)從事胚胎學(xué)方面的研究；1904～1928年，擔(dān)任哥倫比亞大學(xué)動(dòng)物學(xué)教授，進(jìn)行遺傳學(xué)與進(jìn)化論領(lǐng)域的科學(xué)研究；1927～1931年，擔(dān)任美國科學(xué)院院長(zhǎng)；1928年退休，同年發(fā)表名著“基因論”；1928～1945年，任加州大學(xué)生物學(xué)主任；1930年，擔(dān)任美國科學(xué)促進(jìn)聯(lián)合會(huì)主席；1933年，獲諾貝爾生理學(xué)及醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)；1945年12月4日，因動(dòng)脈血管破裂在美國加州的帕薩迪納市逝世。2.果蠅的生物學(xué)特性繁殖能力強(qiáng)，產(chǎn)卵數(shù)量多；繁殖速度快，世代時(shí)間短（9天左右）；染色體數(shù)目少，僅4對(duì)，且形態(tài)各異，易于辨認(rèn)；擁有大量的各種突變體；個(gè)體小，管理簡(jiǎn)單，對(duì)飼料無特殊要求。3.果蠅的染色體組性染色體――指與生物個(gè)體的性別決定有直接關(guān)聯(lián)的染色體。例如果蠅的X染色體和Y染色體。常染色體――除了性染色體之外的，不直接參與生物個(gè)體性別決定的染色體叫常染色體。例如果蠅的第II對(duì)，第III對(duì)染色體，均為常染色體。果蠅有4對(duì)染色體，其中1對(duì)為性染色體，其余3對(duì)為常染色體。在雌果蠅體細(xì)胞中，有1對(duì)染色體很小，呈棒狀，2對(duì)呈V形，另有一對(duì)呈棒狀，叫XX性染色體對(duì)。在雄果蠅體細(xì)胞中，前3對(duì)同雌果蠅的完全一樣，但其性染色體對(duì)是由1個(gè)棒狀的X染色體和1個(gè)J形的Y染色體組成。在雌果蠅體細(xì)胞中，一對(duì)性染色體都是X，即為XX型，因此減數(shù)分裂形成的性細(xì)胞（卵子）都只含有一個(gè)X染色體，即只產(chǎn)生一種類型的卵子。在雄果蠅體細(xì)胞中，一對(duì)性染色體是由X和Y染色體組成，因此體細(xì)胞經(jīng)減數(shù)分裂形成的性細(xì)胞（精子），有兩種不同的類型，即X型精子和Y型精子。由此可見，果蠅的性別是由雄果蠅的精子類型決定的。4.果蠅眼色基因的性連鎖遺傳1910年，摩爾根及其助手從紅嚴(yán)果蠅群體中發(fā)現(xiàn)了一只白眼的雄果蠅，他們將白眼雄果蠅同來自同一父母的姊妹紅眼雌果蠅交配，結(jié)果產(chǎn)生的F1代果蠅，無論是雄的還是雌的，無一例外都是紅眼的。這個(gè)結(jié)果說明：a.

果蠅紅眼是顯性性狀，白眼是隱性性狀；b.

親代白眼雄果蠅是隱性純合子；c.

親代紅眼雌果蠅是顯性純合子；摩爾根等人將上述所產(chǎn)生的F1代的紅眼雄果蠅同紅眼雌果蠅相互交配，產(chǎn)生的子二代（F2）果蠅中，紅眼同白眼的比例恰好為3:1。但有趣的是，所有的白眼果蠅都是雄性的，沒有一只是雌性。這說明：白眼性狀與性別有聯(lián)系，摩爾根等人推測(cè)控制果蠅的白眼隱性基因是位于X染色體上。摩爾根等人的工作，第一次將代表某一特定性狀的基因，同某一特定的染色體聯(lián)系起來了，從而建立了基因的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)，建立了基因的染色體理論，使基因?qū)W說得到了普遍的承認(rèn)。5.連鎖與交換定律基因的連鎖與交換定律，是由美國著名的遺傳學(xué)及胚胎學(xué)家摩爾根與他的學(xué)生所建立的。由于該定律極大地完善并豐富了孟德爾遺傳學(xué)理論，因此后人將它與孟德爾第一遺傳定律、第二遺傳定律并列，稱之為遺傳學(xué)第三定律。a.基因的遺傳與連鎖位于同一條染色體上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因，連系在一起共同遺傳的現(xiàn)象叫連鎖；而把分別位于一對(duì)同源染色體上的兩條子染色體上的基因，在細(xì)胞分裂過程中發(fā)生對(duì)調(diào)的遺傳現(xiàn)象，稱為交換。b.同源染色體在果蠅的體細(xì)胞中存在著4對(duì)染色體，每一對(duì)染色體的兩條子染色體中，有一條來自父本雄果蠅的精子，另一條來自母本雌果蠅的卵子。每一對(duì)染色體的兩條子染色體之間，除等位基因有顯性與隱性區(qū)別之外，在大小形狀及遺傳組成等方面均是相同的。這樣的成對(duì)染色體叫同源染色體。c.重組與交換位于一對(duì)同源染色體的兩條子染色體之間的不同對(duì)等位基因之間的重新組合現(xiàn)象叫作重組或交換。6.摩爾根的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)摩爾根及其學(xué)術(shù)的工作，第一次將代表某一特定性狀的基因，同某一特定的染色體連系了起來，從而確證了基因的遺傳物質(zhì)基因，建立了基因的染色體理論，為基因工程的建立作了卓越的貢獻(xiàn)。摩爾根生活低調(diào)，衣著樸素，熱心科研，勤奮工作，知道38歲才與其女友結(jié)婚。為了不影響科研工作，摩爾根借故沒有出席諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)典禮。他總結(jié)自己為什么會(huì)在科學(xué)研究中作出諸多發(fā)現(xiàn)的原因時(shí)說“一靠勤奮，二靠實(shí)驗(yàn)材料得當(dāng)，三靠愿意放棄沒有任何證據(jù)的假說，最后還得少開些遺傳學(xué)大會(huì)”。三、基因的載體是DNA在孟德爾和摩爾根的基因論被科學(xué)工作者廣泛接受之后，關(guān)于基因的載體（或說是化學(xué)本質(zhì)）是DNA還是蛋白質(zhì)，一直存在著兩種不同的意見。1.1944年，O.Avery等人的肺炎鏈球菌毒性轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明，基因的載體是DNA，而不是蛋白質(zhì)。S型肺炎鏈球菌――具莢膜，光滑，有毒。R型肺炎鏈球菌――無莢膜，粗糙，無毒。無論熱致死的S型肺炎鏈球菌，還是R型活的肺炎鏈球菌，單獨(dú)注射均不能使小鼠致死；將熱致死的S型肺炎鏈球菌同活的R型肺炎鏈球菌混合物，注射小鼠，可導(dǎo)致小鼠死亡；從死亡的小鼠體中分裂出了光滑型的有毒的肺炎鏈球菌；將從S型肺炎鏈球菌中提取的DNA加到R型肺炎鏈球菌培養(yǎng)物中，能使R型變成S型，表現(xiàn)出具有毒力的夾膜特征。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：結(jié)論：使肺炎鏈球菌毒力性狀發(fā)生轉(zhuǎn)化的因子是DNA，而不是蛋白質(zhì)。這有力地證明基因的遺傳載體是DNA而不是蛋白質(zhì)。2.1952年，A.DHersheyandM.Chase應(yīng)用放射性同位素雙標(biāo)記技術(shù)，證明菌體的遺傳物質(zhì)（基因的載體）也是DNA而不是蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用放射性同位素32P和35S分別標(biāo)記噬菌體的內(nèi)部DNA和外部蛋白質(zhì)，然后感染寄主細(xì)胞。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有32P標(biāo)記的DNA注入大腸桿菌細(xì)胞。結(jié)論：在噬菌體中，基因的載體也是DNA而不是蛋白質(zhì)。

3.1953年，J.Watson和F.Crick建立了DNA的雙螺旋模型；1958年，M.Meselson和F.W.Stahl在此基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了DNA分子半保留復(fù)制機(jī)理。從而解決了基因的自我復(fù)制和代代相傳的問題。至此，基因的分子本質(zhì)是DNA而不是蛋白質(zhì)已是不爭(zhēng)的事實(shí)！

DNA分子的半保留復(fù)制模型四、基因的編碼產(chǎn)物基因是細(xì)胞中所有RNA及蛋白質(zhì)分子的“藍(lán)圖”，有些基因編碼的最終產(chǎn)物是RNA分子，例如rRNA基因、tRNA基因及其它小分子量的RNA基因等；而其它一些基因編碼的最終產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)是通過mRNA中介合成的。1.1941年，G.W.Beadle和E.L.Tatum建立了“Onegene－Oneenzyme”理論。根據(jù)上述發(fā)現(xiàn)推導(dǎo)出如下這樣的假說：一種基因負(fù)責(zé)合成一種酶，如果這種基因是缺陷的，那么這種酶也是缺陷的。X－射線誘導(dǎo)Neurosporecrassa產(chǎn)生許多突變體鑒定出營養(yǎng)缺陷型突變體（Auxotrophicmutant），這些突變體在補(bǔ)加有相應(yīng)營養(yǎng)物質(zhì)的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，便可得到富集。因此便于對(duì)某一種生化缺陷進(jìn)行研究。關(guān)于這些營養(yǎng)缺陷突變體的遺傳分析表明，其中每一種突變體都是由于單個(gè)基因缺陷（singlegenedefect）所致。2.1957年，V.Zngram對(duì)鐮形細(xì)胞貧血癥（sicklecellanemia）的研究中進(jìn)一步直接證明蛋白質(zhì)與基因之間的直接關(guān)系。這主要得益于剛剛發(fā)明的氨基酸序列分析法，分析成年人血紅蛋白的α鏈和β鏈，證明鐮形血紅蛋白α鏈中沒有任何變化，但β鏈與野生型相比，在其氨基端第6個(gè)氨基酸由纈氨酸取代了正常的谷氨酸。這表明基因的突變會(huì)直接影響到它編碼的蛋白質(zhì)多肽鏈成分的改變，從而證實(shí)了“一種基因一種酶”的假說是正確的。3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究多體蛋白質(zhì)（multimericproteins）：由數(shù)個(gè)亞基組成。a.

各種亞基相同的蛋白質(zhì)叫作同型多體蛋白質(zhì)（homomultimer），由一種基因編碼。b.

由不同的亞基構(gòu)成的多體蛋白質(zhì)叫作異型多體蛋白質(zhì)（heteromultimer），由多種基因編碼。因此“一種基因一種酶”這一理論便被修正為“一種基因一種多肽鏈”（Onegene－Onepolypeptidechain）。4.基因與蛋白質(zhì)數(shù)量的關(guān)系基因是遺傳信息，基因功能的展現(xiàn)，取決于基因編碼的蛋白質(zhì)，它是生命活動(dòng)