接合和遗传学

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接合和遗传学之间的区别

接合 vs. 遗传学

接合（英文：Conjugation，又译结合），又称为接合作用、细菌接合，是发生于原生动物间的现象，指的是两个细菌之间发生的一种遗传物质交换现象，属于细菌有性生殖的一个重要阶段。在接合现象发生时，两个细胞直接接合或者通过类似于桥一样的通道接合，并且发生基因的转移。这种现象是在1946年被Joshua Lederberg和Edward Tatum所发现，接合与转化和转导都被称作基因水平转移机制，注意的是这种机制并不一定需要两个细胞-细胞间的直接接触。 接合经常被认为是细菌中有性生殖，相当于动物间的交配，因为它有涉及到基因的交换。在接合的过程中的供体细胞提供了一种結合或者可移动的遗传成分，这些成分一般是质粒或转座子。大多数接合质粒有一个确保受体细胞并不含有相似的遗传成分的系统。 遗传信息的转移通常对受体是有益的。好处包括获得抗生素耐药性，或者获得其他的特异性以应对环境的变化。这种对受体有益的质粒可以被视作内共生生物然而从别的方面来看，细菌的寄生和接合可以作为细菌的一种进化方式使它们得到个体的繁衍与基因的扩散。. 遗传学是研究生物体的遗传和变异的科学，是生物学的一个重要分支Hartl D, Jones E (2005)。史前时期，人们就已经利用生物体的遗传特性通过选择育种来提高谷物和牲畜的产量。而现代遗传学，其目的是寻求了解遗传的整个过程的机制，则是开始于19世纪中期孟德尔的研究工作。虽然孟德尔并不知道遗传的物理基础，但他观察到了生物体的遗传特性，某些遗传单位遵守简单的统计学规律，这些遗传单位现在被称为基因。 基因位于DNA上，而DNA是由四类不同的核苷酸组成的链状分子，DNA上的核苷酸序列就是生物体的遗传信息。天然DNA以双链形式存在，两条链上的核苷酸互补，而每一条链都能够作为模板来合成新的互补链。这就是生成可以被遗传的基因的复制方式。 基因上的核苷酸序列可以被细胞翻译以合成蛋白质，蛋白质上的氨基酸序列就对应着基因上的核苷酸序列。这种对应性被称为遗传密码。蛋白质的氨基酸序列决定了它如何折叠成为一个三维结构，而蛋白质结构则与它所发挥的功能密不可分。蛋白质执行细胞中几乎所有的生物学进程来维持细胞的生存。DNA上的一个基因的改变可以改变其编码的蛋白质的氨基酸，并可能改变此蛋白质的结构和功能，进而对细胞甚至整个生物体造成巨大的影响。 虽然遗传学在决定生物体外形和行为的过程中扮演着重要的角色，但此过程是遗传学和生物体所经历的环境共同作用的结果。 例如，虽然基因能够在一定程度上决定一个人的体重，人在孩童时期的所经历的营养和健康状况也对他的体重有重大影响。.

基因

基因一词来自希腊语，意思为“生”。是指控制生物性状的遗传信息，通常由DNA序列来承载。基因也可视作基本遗传单位，亦即一段具有功能性的DNA或RNA序列。弄清其序列本身的过程叫基因测序。基因的结构由增强子,启动子及蛋白编码序列组成：即基因产物可以是蛋白质（蛋白质编码基因）及RNA，从而控制生物个体的性状（差異）表现。在一个个体当中所有的基因总和叫基因组。在一个物种中所有等位基因的总合叫基因库。在大多数真核生物中，基因分为细胞核基因及线粒体基因，绿色植物的叶绿体也含有独立于细胞核的叶绿体基因组。人類約有一万九千至兩萬两千個基因。 在真核生物中，染色体在体细胞中是成对存在的。每条染色体上都带有一定数量的基因。一个基因在细胞有丝分裂时有两个对列的位点，称为等位基因，分别来自父与母。依所攜帶性状的表現，又可分为显性基因和隐性基因。 一般来说，同一生物体中的每个细胞體都含有相同的基因（除了已经分化的免疫细胞），但并不是每个细胞中的所有基因携带的遗传信息都会被表現出来。控制基因表达的因素分为传统的遗传学（增强子，启动子序列相关）因素及表观遗传学（DNA甲基化，组蛋白乙酰化和脱乙酰化及RNA干扰相关）因素。職司不同功能的細胞或不同的细胞类型中，活化而表現的基因也不同。在某一细胞类型当中所有被表达的基因叫转录组，所有编码蛋白质的基因叫蛋白质组。通过即时聚合酶链式反应或染色质免疫沉淀-测序可得到转录组及蛋白质组的信息。用电脑处理基因序列的学科叫生物信息学。 人类基因组计划（human genome project, HGP）是一项规模宏大，跨国跨学科的生物信息学项目。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）的30亿个碱基对形成的核苷酸序列，从而繪製人类基因组圖譜，並且辨識其载有的基因，达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划起始于1990年于2000年完成。.

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基因座

在生物學與演化運算（evolutionary computation）中，基因座（locus），也称为“基因位点”或“位点”，是指染色體上的固定位置，例如某個基因的所在。而基因座上的DNA序列可能有許多不同的變化，各種變化形式稱為等位基因（allele）。基因座在基因組中的排列位置稱為基因图谱（genetic map），基因作圖（Gene mapping）則是測定基因座與特定性狀關係的過程。 二倍體與多倍體細胞的某些染色體上，在同一基因座上有相同的等位基因，這類細胞稱為纯合子/同型合子（homozygous）。若是相同基因座上含有不同的等位基因，則稱作杂合子/異型合子（heterozygous）。.

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大腸桿菌

大腸桿菌（學名：Escherichia coli，通常簡寫：E.

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碱基对

碱基对是形成核酸DNA、RNA单体以及编码遗传信息的化学结构。组成碱基对的碱基包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）、尿嘧啶（U）。在DNA或某些双链RNA分子结构中，由于碱基之间的氢键具有固定的数目和DNA两条链之间的距离保持不变，使碱基配对遵循一定的规律，腺嘌呤一定与胸腺嘧啶或者在RNA中的尿嘧啶配对，鸟嘌呤与胞嘧啶配对。这就是碱基互补配对原则。它常被用来衡量DNA和RNA的长度（尽管RNA是单链）。它还与核苷酸互换使用，尽管后者是由一个五碳糖、磷酸和一个碱基组成。 鹼基對通常簡寫做bp（base pair）；千鹼基對 為kbp，或簡寫作kb（對於雙鏈核酸。對於單鏈核酸，kb指千鹼基）；兆鹼基对即百萬對鹼基簡寫作Mbp。 人类也成功的将人造碱基对加入到了DNA中。.

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细菌

細菌（学名：Bacteria）是生物的主要類群之一，屬於細菌域。也是所有生物中數量最多的一類，據估計，其總數約有5×1030個。細菌的個體非常小，目前已知最小的細菌只有0.2微米長，因此大多--能在顯微鏡下看到它們；而世界上最大的細菌可以用肉眼直接看見，有0.2-0.6毫米大，是一種叫納米比亞嗜硫珠菌的細菌。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核以及膜狀胞器，例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵，細菌屬於原核生物。原核生物中還有另一類生物稱做古細菌，是科學家依據演化關係而另闢的類別。為了區別，本類生物也被稱做真細菌（Eubacteria）。古細菌與真細菌在生活環境、營養方式以及遺傳上有所不同。細菌的形狀相當多樣，主要有球狀、桿狀，以及螺旋狀。 細菌廣泛分佈於土壤和水中，或著與其他生物共生。人體身上也帶有相當多的細菌。據估計，人體內及表皮上的細菌細胞總數約是人體細胞總數的十倍。此外，也有部分種類分布在極端的環境中，例如溫泉，甚至是放射性廢棄物中，它們被歸類為嗜極生物，其中最著名的種類之一是海棲熱袍菌，科學家是在意大利的一座海底火山中發現這種細菌的。甚至在太空梭上也能生長。然而，細菌種類是如此多，科學家研究過並命名的種類只佔其中的小部份。細菌域下所有門中，只有約一半能在實驗室培養的種類。 細菌的營養方式有自养及异养，其中异养的腐生細菌是生态系统中重要的分解者，使碳循環能順利進行。部分細菌會進行固氮作用，使氮元素得以轉換為生物能利用的形式。細菌也對人類活動有很大的影響。一方面，細菌是許多疾病的病原體，包括肺結核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由細菌所引發。然而，人類也時常利用細菌，例如乳酪及酸奶和酒釀的製作、部分抗生素的製造、廢水的處理等，都與細菌有關。在生物科技領域中，細菌有也著廣泛的運用。 總的來說，這世界上約有5×1030 隻細菌。其生物量遠大於世界上所有動植物體內細胞數量的總和。細菌還在營養素循環上扮演相當重要的角色，像是微生物造成的腐敗作用，就與氮循環相關。而在海底火山和在冷泉中，細菌則是靠硫化氫和甲烷來產生能量。2013年3月17日，研究者在深約11公里的馬里亞納海溝中發現了細菌。其他研究則指出，在美國西北邊離岸2600米的海床下580米深處，仍有許多的微生物根據這些研究人員的說法：「你可以在任何地方找到他們，他們的適應力遠比你想像的還要強，可以在任何地方存活。.

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质粒

質體（英語：Plasmid）是附加到細胞中的非细胞的染色体或核区DNA原有的能够自主复制的較小DNA分子（即細胞附殖粒、又胞附殖粒；辭源：plasm為生殖質，-id表示粒）。大部分的質粒雖然都是環狀構形，然而目前也發現有少數的質粒屬於線性構形，它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，乃至於植物的粒線體等胞器中。天然質粒的DNA長度從數千鹼基對至數十萬鹼基對都有。質粒天然存在於這些生物裡面，有時候一個細胞裡面可以同時有一種乃至於數種的質粒同時存在。質粒的在細胞裡從單一到數千都有可能。有時有些质粒含有某种抗药基因（如大肠杆菌中就有含有抗四环素基因的质粒）。有一些質粒攜帶的基因則可以賦予細胞額外的生理代謝能力，乃至於在一些細菌中提高它的致病力。一般来说，质粒的存在与否对宿主细胞在良好環境下的生存没有决定性的作用。它是基因工程最常见的运载体。.

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轉化 (生物)

轉化（transformation，又譯轉型）即細胞通過攝取外源遺傳物質(DNA或RNA)而發生遺傳學改變的過程。在转化过程中，转化的DNA片段称为转化因子。受体菌只有处在感受态时才能够摄取转化因子。转化因子通常是质粒DNA。而质粒融合或病毒感染是导致引入外源DNA的原因。動物細胞的轉化又被稱爲轉染(transfection)。转基因植物的产生通常也被认为是一种转化。 在分子生物学实验中，細胞通過特殊處理後可變成感受態細胞（competent cells），即可以接受外源DNA。有兩种常用方法：.

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有性生殖

有性生殖是生殖的一种类型，它导致了后代加强基因多样化。它可以用两个进程刻画。第一个是减数分裂，涉及将染色体个数减半。第二个是受精，它使得两个配偶子融合，并恢复原来的染色体个数。在减数分裂时，每对染色体通常交叉以达到基因重组。 性的演变是现代演化生物学的重大谜团。最早的有性繁殖的生物的化石证据是来自狭带纪的真核细胞，距今约12到10亿年。有性生殖是绝大多数可见生命体的繁殖形式，包括几乎所有的动物和植物。细菌接合（bacterial conjugation），也就是两个细菌之间的DNA转移，有时被错误地视为有性生殖，因为机理其实很相似。 当代进化论观点提出了为何虽然单性生殖在有些方面是更强的生殖形式，但有性生殖依然持续存在的一些理由。有性生殖可能是因为在进化树本身上的压力而保持下来 - 因为通过有性重组比单性繁殖更能产生适应变化的环境的分支，並有效處理突變與寄生蟲而将物种散布出去。或者，有性生殖可能像'棘轮'那样控制了进化发展的速度，因为一个进化枝会和另一个竞争有限的资源。.

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