DNA控制遗传信息传递的过程

第四节　DNA控制遗传信息传递的过程

遗传信息怎样传递，这在实验中是很难根据直接观察到的现象去进行说明，它必须借助于思维的创造性——联想、想象、推理。特别是还需要把这个结果用人们可以理解的语言概念进行表现出来，这也需要专家来动用多元化知识结构，从传统学科中去移植能够被人们理解的概念。于是就产生了下边一系列新概念，诸如：表达、转录、翻译……等。

RNA是另外一种核酸——核糖核酸（RNA）。与DNA相比，RNA中成分中含有核糖，而不含有脱氧核糖（可以看作是DNA的脱氧核糖经过氧化后蜕变而来），并且RNA分子中不是一分子核糖，而是许多分子的核糖。另外，RNA的碱基是A，U，C，G，而不是A，T，C，G。这就是说，在RNA中，以U（尿嘧啶）代替了DNA中的T（胸腺嘧啶）。总之，RNA分子由许多分子的磷酸、核糖和含氮碱基组成，是更大的分子。

RNA与DNA的关系。

蛋白质是组成生物体的重要成分，生物体的形状性质主要是通过蛋白质来体现的。这里讲的体现就是生物学上讲的表达。因为DNA是遗传物质，它的基本功能有两个方面：一是通过复制，在生物传宗接代过程中传递遗传信息；二是在后代的个体发育中，能使遗传信息得以表达。表达要通过蛋白质来体现，生物体内大部分化学反应离不开叫作“酶”的蛋白质进行催化。因此，基因对性状的决定作用是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。但是，遗传信息并不能直接由DNA传递给蛋白质。这是因为DNA主要存在于细胞核中，而蛋白质的合成是在细胞质中进行的。那么，DNA所携带的遗传信息，怎样从细胞核中传递到细胞质中去呢？这就需要另一种核酸——核糖核酸（RNA）来充当媒介物。这很相似于社会市场中的中介机构、经纪人、媒婆等，它们能起到牵线搭桥的媒介作用。

基因控制蛋白质合成的过程，包括“转录”和“翻译”两个重要步骤。(www.xing528.com)

转录是在细胞核内进行的，它是以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。由于RNA没有碱基T，而有碱基U，因此，在合成RNA时，就以U代替T与A配对。在DNA双螺旋结构图中，T用黑体表示，就是意味着T有被U代替的意思。可见，通过转录，DNA的遗传信息就传递到RNA上，这种RNA叫作信使RNR（mRNA），它比DNA更大、更接近蛋白质分子规模。

翻译是在细胞质中进行的，它是以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。信使RNA形成后，就从细胞核中出来，进入细胞质，与核糖体结合起来。核糖体是细胞内将氨基酸合成蛋白质的场所。那么氨基酸是怎样被送到核糖体中信使RNA上去的呢？这需要运载工具，这种工具就叫转移RNA（tRNA）。一种转移RNA只能转运一种特定的氨基酸。当转移RNA运载着氨基酸进入核糖体以后，就以信使RNA为模板，把氨基酸一个个连接起来，合成为具有一定氨基酸顺序的蛋白质。

蛋白质不仅是有一定氨基酸排列顺序的多肽链，它还必须按一定方式卷曲、折叠，形成特定的空间结构，才能表现出特定的功能。总而言之，遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，进行转录和翻译。换言之，子代以DNA为模板合成信使RNA，再以信使RNA为模板，以转移RNA为运载工具，使氨基酸在核糖体中按照一定顺序排列起来，合成了与亲代一样的蛋白质。

遗传信息的传递、转录、翻译、复制过程叫“中心法则”。在中心法则里，DNA决定RNA的性质是遵循着碱基互补配对原则的。那么，RNA是如何决定蛋白质性质的呢？

蛋白质是20种氨基酸按照一定的顺序连接起来。不同的蛋白质有各自特定的排列顺序。而RNA只有四种核苷酸，以四种碱基A，G，C，U来代表，这就发生了四种核苷酸如何决定20种氨基酸的问题。如果一种碱基决定一种氨基酸；那么，四种碱基就只能决定四种氨基酸。如果两种碱基决定一种氨基酸，那么有4²＝16种组合。有人推测，每三个碱基决定一种氨基酸，这样碱基组合可以达到4³＝64种组合。20世纪60年代，这种推测已经被实验所证实。遗传学上把信使RNA上决定一种氨基酸的三个相邻的碱基叫作“密码子”。1966年破译了全部密码子。如果每种蛋白质是由20种氨基酸组成，那么，64种氨基酸就可以组成64²⁰种蛋白质。这就可以解释，各种食物的味道为什么会有不同，其原因是各种动物和植物的生物蛋白质不同所致，显然64的20次方是个天文数字。