mRNA的碱基顺序决定了蛋白质的氨基酸序列的顺序，依照mRNA的碱基顺序所携带的遗传密码合成蛋白质的过程就称为“翻译”。RNA分子上有4种碱基，而组成蛋白质的氨基酸有20种，在RNA分子上的3个相连的碱基决定一个蛋白质分子的一个氨基酸，这就是三联体密码。1957年，这种编码方式被M.Nirenberg和S.Ochoa用实验证实，此后，20种氨基酸的三联体密码全部得到破解并被证明在所有的生物中都是通用的。而细胞内蛋白质的合成要依靠一种细胞器——核糖体，核糖体“阅读”mRNA的遗传密码后，由另一种RNA——转移RNA（tRNA）携带各种不同的氨基酸并依次连接成肽链。
基因并不是一成不变的，有时候基因会发生突变。基因突变是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。从分子水平上看，基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定，能在细胞分裂时精确地复制自己，但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式，就是在一个位点上，突然出现了一个新基因，代替了原有基因，这个基因叫做突变基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。
例如英国女王维多利亚家族在她以前没有发现过血友病的病人，但是她的一个儿子患了血友病，成了她家族中第一个患血友病的成员。后来，又在她的外孙中出现了几个血友病病人。很显然，在她的父亲或母亲中产生了一个血友病基因的突变。这个突变基因传给了她，而她是杂合子，所以表现型仍是正常的，但却通过她传给了她的儿子。
基因突变的后果除如上所述形成致病基因引起遗传病外，还可造成死胎、自然流产和出生后夭折等，称为致死性突变；当然也可能对人体并无影响，仅仅造成正常人体间的遗传学差异，甚至可能给个体的生存带来一定的好处。
4.基因工程是怎么开始的
孟德尔提出的基因决定性状，经过100余年的研究，巳经演绎为DNA决定蛋白质。三体密码的概念，又具体生动地说明了DNA中的核苷酸与组成蛋白质的氨基酸的关系。但是，细胞学所揭示的事实是这样的：DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质主要存在于细胞质中，另外，由氨基酸合成蛋白质是在细胞质内进行的，而且DNA这种大分子不能随意进人细胞质。根据这种事实，法国的生物化学家雅各布和莫诺首先提出“位于细胞核内的DNA怎样决定蛋白质的合成”，或者说“锁在档案室中的密码如何把密码所记载的信息传递出去呢？”
在提出问题时巳经在思考答案了。他们做出这样的推理：
“档案室里的密码虽不能外借，但一定是可以翻录的，而翻录带一定可以带出档案室。”那么，细胞核里除了DNA外，有没有结构与DNA相似又能从细胞核内进人细胞质的物质呢？有，那就是核糖核酸（RNA）。RNA的结构与DNA十分相似，因为RNA也是由核苷酸连接而成的长链，这种长链也确实是按照DNA的模子，像DNA半保留复制那样形成的。即在细胞核内生命的DNA，首先双链拆成单链，然后在DNA单链的鸟嘌呤（G）处，连上一个胞嘧啶（C），在腺嘌呤（A）的地方，接上一个尿嘧啶（U），这样形成的一条新链就是RNA。由此可见，RNA与DNA相比，在碱基的种类上只是由尿嘧啶代替了DNA链中的胸腺嘧啶。此外，RNA的糖是核糖，DNA是去（脱）氧核糖，DNA是双链，RNA是单链。照着细胞核内DNA的样子，由4种核苷酸连成RNA长链，叫做转录（或翻录），可想而知，RNA是带着DNA的信息的，意思是说DNA中碱基的相互连接情况也反映在RNA的结构上，例如DNA—条链上组成密码的碱基如果是一AAC-CGG—，那么，由此链转录成的RNA链，碱基的排列为一U-UGGCC—。这种RNA长链由于带着DNA链上的信息，因此叫做信使RNA（mRNA）cmRNA能从细胞核内进人细胞质。但是，根据罗马尼亚血统的美国生物化学家帕拉德1956年用电子显微镜观察的结果，进人细胞质的mRNA是与细胞质中的小颗粒结合在一起的，这个小颗粒叫核糖体。细胞里的蛋白质都是在这个小颗粒里合成的，因此，可以说，核糖体是细胞中合成蛋白质的车间。
美国另一位化学家霍格兰在研究细胞质中的RNA时，又发现了一种相对分子质量比mRNA小得多的RNA，后来证明，这种RNA—端能与某种特定的氨基酸结合，另一端有三个碱基组成的一个密码子，这个密码子能与mRNA相应的密码子结合，为了与mRNA上的密码子区别起见，特把这种能与氨基酸相结合的相对分子质量较小的RNA上的密码子叫“反密码子”。
实际上，这种RNA是专门“搬运”氨基酸的，所以也叫搬运RNA（tRNA）。
由于对DNA转录为RNA的研究和发现了细胞质中合成蛋白质的车间以及搬运RNA，最终阐明了DNA、RNA和蛋白质三者的关系。这三者是密切相连的，DNA上由碱基排列顺序组成的信息，先传给mRNA，再由mRNA指导蛋白质的合成。套句时髦的话说，遗传信息由DNA流向RNA，再由RNA流向蛋白质的过程，就是遗传学中的中心法则。
克里克提出的“三体密码”虽然赢得一片赞美声，但那个“密码子”代表着哪个具体氨基酸呢？这个问题吸引着一大批科学家。
1961年，美国生物学家尼伦伯格和马太合成了由许多“尿核苷酸”连结成的长链，称为“多聚尿苷酸（U—U—U—U……）”，他们把这条人工合成的长链加人含有多种氨基酸、酶、核糖体和一些合成蛋白质所需要的其他物质的溶液中。这种溶液中形成了一条只有苯丙氨酸连接而成的多肽链，这样，尼伦伯格和马太就确认苯丙氨酸的三联体密码是U—U—U。
接着尼伦伯格和奥乔亚联手进行了比第一次稍复杂的试验。首先，他们用“尿苷酸”和“腺苷酸”（A）两种核苷酸合成一条多苷酸，这条多核苷酸链中，除UUU外，当然还会有UUA、AUU、UAU等多种三联体出现。当他们把这条多核苷酸加进具有合成蛋白质一切必要物质的溶液中时，多肽链也在溶液中出现，可在这条多肽链中除苯丙氨酸外，还有亮氨酸、异亮氨酸和酪氨酸。
就是这样一步步地分析，到1967年，才写出了廿余种氨基酸的密码子，此外也发现了有些密码子另外还代表着起始、终止和标点。
DNA中核苷酸组合成的密码被破译，是一个世纪以来生命科学中最令人激动的巨大成就，但是这并不等于生命世界再也没有任何秘密。实际上，在密码被破译的时候，密码中之密码又在等待着人们去探索。
1968年，布里顿等人在用蛙和蝾螈作实验材料时，发现这些真核生物的DNA中，与大肠杆菌等原核生物不同之外是某一段上会出现同样核苷酸的重复，如某一段DNA上可能全是AAAA或ACACACAC或三个、四个等核苷酸重复，重复的次数可成千上万甚至百万。至于为什么会有这些重复，至今是一个未解之谜。
1971年，美国微生物学家内森斯和史密斯在细胞中发现了一种“限制性核酸内切酶”，这种酶能在DNA上核苷酸的特定连接处以特定的方式把DNA双链切开。此外，他们又发现了另一种“DNA连接酶”，这种酶能把二股DNA重新连接起来，从而为干预生物体的遗传物质，改造生物体的遗传特性，直至创造新生命的类型奠定了物质基础。在这样的科学背景下，基因工程应运而生了。
5.什么是人类基因组计划
HGP概述
人类基因组计划（humangenomeproject，HGP）是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全部遗传信息。与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为三大科学计划。
（1）什么是基因组（Genome）
基因组就是一个物种中所有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。
（2）为什么选^择人类的基因组进行研究
因为人类是在“进化”历程上最高级的生物，对它的研究有助于认识自身，掌握生老病死规律，疾病的诊断和治疗，了解生命的起源。
在人类基因组计划中，还包括对五种生物基因组的研究：
大肠杆菌、酵母、线虫、果蝇和小鼠，称之为人类的五种“模式生物”。
HGP的目的是解码生命、了解生命的起源、了解生命体生长发育的规律、认识种属之间和个体之间存在差异的起因、认识疾病产生的机制以及长寿与衰老等生命现象，为疾病的诊治提供科学依据。
基因组DNA测序是人类对自身基因组认识的第一步。随着测序的完成，功能基因组学研究成为研究的主流，它从基因组信息与外界环境相互作用的高度，阐明基因组的功能。功能基因组学的研究内容：人类基因组DNA序列变异性研究、基因组表达调控的研究、模式生物体的研究和生物信息学的研究等。
基因组也涉及伦理学问题有关问题：
①“基因是人类的共同财产”还是“人类基因组实际上是个人的”。
②基因有无好坏之分？“致病基因”还是“必备基因”。
③致病基因携带者都是病人吗？
④能不能用于优生？
⑤是否必须进行基因检查？
HGP伦理、法律和社会影响研究带来的隐私问题①利用和解释遗传信息时如何保护隐私和达到公正？
②如何处理“知情同意”等问题？
③如何保护隐私？
人类基因组图谱公布后将会带来一系列的政策问题。其中最重要的是如何平衡隐私和基因组公平使用之间的关系。尽管美国的法律规定在医疗保险中不得含有任何歧视，但以后如何更有效的实施仍需要进一步的调查与研究。另外，保护厂家和研究单位进行遗传实验的政策也需要尽快出台。每个国家都应该明确哪些遗传信息应该被保护，哪些可以使用以及如何使用。
防止“遗传歧视”，保护个人和家庭基因隐私被发现的基因序列，一旦经过分离或者纯化后就成为一种新产品。
人类基因组DNA序列是全人类的共同遗产，应该由全人类所共享；对基因组基础数据的垄断，将给人类利益和科学发展带来不良后果。
6.你了解细脃吗
细胞的大小和形状
细胞是生物有机体的基本结构单位。目前已知的最小细胞为支原体，直径0.1微米，最大的为鸟类卵细胞，直径可达150毫米，植物中纤维细胞最长的可达100毫米。大多数细胞直径在10？100微米，需要借助于显微镜方能观察到。
不同的生物体所含的细胞数目各有不同。单细胞生物（原生生物）的每一个体仅有一个细胞。据估计，个体最大的多细胞生物的每一个体所含细胞可达1015个。
在各类生物或在同一生物的不同部位的细胞形状变化极大。一般说来，单个的或者游离的细胞多为球状、接近球状或其他不规则形态，结构致密的组织中细胞常为多面体或其他形态如纤维状、柱状、片状等。
细胞有两种主要类型：原核细胞与真核细胞。细菌和蓝藻都是原核细胞，细胞内的遗传物质（DNA）没有以核膜包围而形成细胞核，细胞中的其他部分也相对简单。大多数生物的细胞都是真核细胞，其结构包括如下几部分：
（1）细胞膜和细胞壁
细胞膜：也称为质膜，它位于原生质体表面，厚度7？8纳米，为单层的生物膜。生物膜的机构基础是具流动性的磷脂双分子层，蛋白质镶嵌在磷脂双分子层的中间或表面。细胞膜具选择性透性，可以控制物质进出细胞。细胞膜上有负责细胞内外物质转运的蛋白质分子，细胞膜的表面则携带有作为细胞识别的分子及某些生物活性物质如激素等的受体。
细胞壁：它是植物、细菌、真菌等所具有的细胞结构。植物细胞壁的主要成分为纤维素及半纤维素，次生加厚的细胞壁则有木质、栓质等成分；两相邻细胞壁之间为胞间层，主要成分是果胶质；相邻细胞壁间有小孔并有胞间连丝（原生质丝）穿过。细菌、真菌等虽然也有细胞壁，但其中不含纤维素成分。
（2）细胞核
细胞核是真核生物细胞中的结构，它是由核被膜将核物质包裹起来而形成的，遗传物质就主要存在于细胞核中。细胞核在细胞壁中占有显著位置，可以将其认为是细胞中最大和最重要的细胞器。大多数细胞只有一个细胞核，也有多核细胞。原核生物虽然也有核物质，但不具备细胞核这一结构。细胞核包括以下几部分：核被膜是核的外层，包括核膜和核纤层。核膜为双层的单位膜结构，两层膜间有宽10~50纳米的核周腔；外膜上常附有核糖体并与内质网相连；膜上有核孔。核膜与核孔对物质进出细胞核起选择和调控作用。核纤层位于核膜内，成分为纤维蛋白，在细胞分裂过程中对分裂形成的子细胞的核膜的重新组装起重要作用。
