1.3.1　從一個(gè)細(xì)胞長成的人

前面我們提到過一種細(xì)胞分裂的形式——減數(shù)分裂，這是人體產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過程，所謂減數(shù)，就是分裂后的細(xì)胞中染色體的數(shù)量減少到了一半。我們的細(xì)胞進(jìn)行得更多的是一種叫做“有絲分裂”的分裂方式，這種分裂方式能保證分裂后的細(xì)胞中的染色體數(shù)量和分裂前完全一致，有絲分裂的過程是從我們還是受精卵的時(shí)候就開始了。

受精卵經(jīng)過有絲分裂一分為二，二分為四……這樣持續(xù)不斷的分裂，一個(gè)細(xì)胞變成了許許多多的細(xì)胞。在細(xì)胞數(shù)量增加的同時(shí)，另一個(gè)叫做“細(xì)胞分化”的過程也同步進(jìn)行著。我們假設(shè)人體是一個(gè)軍隊(duì)，細(xì)胞數(shù)量增加就像是通過招兵買馬讓軍隊(duì)迅速壯大起來。但是，一支軍隊(duì)必須有不同的分工才能作戰(zhàn)，因此，這隊(duì)人馬被分成偵察兵、工兵、炊事兵等等，這個(gè)過程就是“細(xì)胞分化”。我們每個(gè)人身上有著數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，雖然都來自同一個(gè)受精卵細(xì)胞，但各自的形態(tài)、功能都有所不同。有的細(xì)胞圓圓的像個(gè)盤子，隨著血液流動(dòng)，把氧氣送到身體的各個(gè)部位，并將二氧化碳從那里帶走，這就是紅細(xì)胞；有的細(xì)胞長得像梭子，一收縮就能引起骨骼的運(yùn)動(dòng)，這是肌肉細(xì)胞；有一類細(xì)胞樣子很不規(guī)則，有的長有的短，表面有像觸角一樣的東西，甚至還有許多的分支，別看它們丑陋，我們的身體要依靠它們進(jìn)行協(xié)調(diào)，因?yàn)樗鼈兪巧窠?jīng)細(xì)胞。

人體雖然有數(shù)十億個(gè)細(xì)胞，但是這些具有不同功能的細(xì)胞不是混亂的堆在身體里的。就像軍隊(duì)里有營、連、排的結(jié)構(gòu)一樣，身體也有很明確的結(jié)構(gòu)劃分。功能近似的細(xì)胞在一起組成“組織”，幾個(gè)組織在一起組成一個(gè)“器官”，多個(gè)器官在一起又組成了“系統(tǒng)”。整個(gè)人體就是由十一大系統(tǒng)組成的。正常情況下所有的這些組織、器官、系統(tǒng)，都有著各自的功能和分工，誰也不會(huì)做不該做的事情，誰也不會(huì)搶占別人的地盤。

剛才我們說過，細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂以后，新細(xì)胞和老細(xì)胞的染色體沒有改變，也就是說，不管一個(gè)受精卵發(fā)育成一個(gè)成人需要進(jìn)行多少次的有絲分裂，這個(gè)成人的每一個(gè)細(xì)胞中的染色體和當(dāng)初的受精卵是一樣的。換句話說，受精卵當(dāng)中從父母親那里來的基因，被完完全全地復(fù)制到我們身體的每一個(gè)細(xì)胞當(dāng)中了。

大家是否想過，細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂過程，一個(gè)細(xì)胞變成兩個(gè)細(xì)胞，新細(xì)胞中的染色體數(shù)量應(yīng)該是老細(xì)胞的一半才對(duì)呀，為什么會(huì)保持不變呢？其實(shí)，在老細(xì)胞進(jìn)行分裂之前，組成染色體的DNA進(jìn)行了一次自我復(fù)制的過程，使老細(xì)胞中的染色體數(shù)量變成了原來的兩倍，分裂過程中染色體被平均分配到新細(xì)胞當(dāng)中，這樣，新細(xì)胞的染色體數(shù)量就和老的一樣了。

1.3.2　基因—蛋白質(zhì)—功能

現(xiàn)在我們要解釋基因是如何控制人體的了，這是大家都非常感興趣的問題。事實(shí)上，基因只是一個(gè)“幕后策劃者”，在人體的構(gòu)成和生長發(fā)育中真正起作用的是蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)有很多種，在人體中的作用主要可以分成兩大類。一類是我們身體的建筑材料，一個(gè)體重100斤的人身體里面起碼有45斤是蛋白質(zhì)。它組成了我們的肌肉、皮膚、內(nèi)臟，甚至毛發(fā)。這些蛋白質(zhì)有的柔軟、有的堅(jiān)韌、有的還可以運(yùn)動(dòng)，可以說是變化多端。還有一類蛋白質(zhì)叫作酶，以前也有人叫它“酵素”。酶的作用可大了，我們身體正常的生長發(fā)育必須依賴各種酶的正常工作，酶又是很脆弱的，當(dāng)人體發(fā)高燒到42度以上時(shí)很多酶就會(huì)失去作用，這樣，就有生命危險(xiǎn)了。另外，參與生長調(diào)節(jié)的激素，參與免疫反應(yīng)的一些大分子，主要也都是蛋白質(zhì)。可以說，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。

那么為什么說基因是“幕后策劃者”呢？

蛋白質(zhì)是由氨基酸構(gòu)成的，氨基酸中共有20種，無論哪一種蛋白質(zhì)分子，都是由20種氨基酸排列組成，只是不同的蛋白質(zhì)分子氨基酸的排列順序不同。氨基酸的排列順序是由組成基因的堿基順序決定的。還記得堿基有哪幾種嗎？對(duì)了，一共有四種：A、T、G、C?？茖W(xué)家們經(jīng)過研究還發(fā)現(xiàn)，氨基酸本身也是由堿基決定的。3個(gè)堿基可以組成一個(gè)密碼來決定一種氨基酸。

圖1-2　蛋白質(zhì)合成示意圖

在小小的細(xì)胞里面有一個(gè)細(xì)胞核，帶有遺傳信息的DNA就住在細(xì)胞核里。而核的外面是細(xì)胞質(zhì)，蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)里生產(chǎn)的。DNA個(gè)頭太大了，不能跑到細(xì)胞質(zhì)里去的，那么，是誰把DNA上面的遺傳信息帶到細(xì)胞質(zhì)里了呢？原來，還有一類叫做RNA的核酸分子在起這樣的作用（如圖1-2所示）。

RNA也是由四種堿基組成的，和DNA不同的是，RNA的堿基中沒有T，而是用U代替了。RNA又可以分成三種，一種叫信使RNA，負(fù)責(zé)把DNA上面的遺傳信息“復(fù)制”下來，并帶出細(xì)胞核；一種叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA，負(fù)責(zé)把組成蛋白質(zhì)的原料“轉(zhuǎn)運(yùn)”過來；還有一種叫核糖體RNA，提供了組成蛋白質(zhì)的工作場地。整個(gè)過程當(dāng)有一個(gè)非常非常重要的原則叫做“堿基配對(duì)原則”，DNA和RNA上的堿基必須是G和C配對(duì)，U和A配對(duì)，這樣才能保證遺傳信息精確無誤地傳 遞。

現(xiàn)在我們看看自己的細(xì)胞里，這些小家伙們是怎樣繁忙地工作的：首先，細(xì)胞核里像油條一樣的雙螺旋DNA解開，成為兩條單獨(dú)的油條——DNA單鏈，以其中一條鏈作為模板，按照堿基配對(duì)原則合成信使RNA。這樣，DNA上的堿基順序被記錄在信使RNA的堿基順序當(dāng)中，使遺傳信息得以傳遞。信使RNA被派到細(xì)胞質(zhì)里面，與核糖體RNA結(jié)合，自己成了蛋白質(zhì)合成的直接模板。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA認(rèn)識(shí)信使RNA上面的堿基順序——遺傳信息，同時(shí)也認(rèn)識(shí)不同的氨基酸，它就充當(dāng)了“翻譯”的角色，在細(xì)胞里到處穿梭，把相應(yīng)的氨基酸帶到核糖體里面，使不同的氨基酸在信使RNA上面“對(duì)號(hào)入座”。眾多的氨基酸手拉手連在一起，就組成了一個(gè)蛋白質(zhì)分子。這樣，DNA上面所帶的遺傳信息就準(zhǔn)確地反映在蛋白質(zhì)的氨基酸順序中了。換句話說，特定的遺傳信息，合成了特定的蛋白質(zhì)?；蛲ㄟ^參與合成蛋白質(zhì)而參與了幾乎所有的生命活動(dòng)。