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分子遺傳學(xué)認(rèn)為,生物的遺傳性狀是以遺傳信息或遺傳密碼的形式主要編排在DNA分子上的,表現(xiàn)為特定的堿基排列順序。生物的遺傳信息,一方面通過(guò)DNA的復(fù)制,一代一代地傳遞下去；另一方面在后代的個(gè)體發(fā)育中,它又以一定方式反映到蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)上,導(dǎo)致后代表現(xiàn)出與親代相似的性狀。前者是遺傳信息的傳遞過(guò)程,后者是遺傳信息的表達(dá)過(guò)程。1。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄 所謂“轉(zhuǎn)錄”是指遺傳信息由DNA傳遞到mRNA上。遺傳信息的轉(zhuǎn)錄過(guò)程是在RNA聚合酶的催化作用下進(jìn)行的。當(dāng)RNA聚合酶與DNA分子的某一起動(dòng)部位相結(jié)合時(shí),DNA的這一特定片段的雙股螺旋解開(kāi),以其中的一條鏈為模板,聚合酶沿著該鏈移動(dòng),按著上述堿基配對(duì)法則,使細(xì)胞里已經(jīng)制成的四種核苷酸(分別含有堿基A、G、C、U)聚合成與該片段相對(duì)應(yīng)的(或者說(shuō)互補(bǔ)的)mRNA分子。這樣,DNA中的遺傳信息便“轉(zhuǎn)錄”到了mRNA上。tRNA和rRNA的合成方式與mRNA相似,所不同的是mRNA可以翻譯成蛋白質(zhì),而tRNA和rRNA則不再翻譯成相應(yīng)的蛋白質(zhì)了。2。遺傳信息的翻譯 所謂“翻譯”就是將mRNA上的遺傳密碼翻譯為蛋白質(zhì)的過(guò)程。在64個(gè)密碼子中有61個(gè)是各種氨基酸的密碼子。一種氨基酸可以只有一個(gè)密碼子,如色氨酸只有UGG一個(gè)密碼子也可以有數(shù)個(gè)密碼子,如蘇氨酸有4個(gè)密碼子,ACU、ACC、ACA、ACG。一種氨基酸可以由幾種不同的密碼子決定,這種情況叫做密碼子的兼并性。此外,還有三個(gè)密碼子UAA、UAG、UGA,它們并不決定任何氨基酸,但在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中,它們卻是肽鏈增長(zhǎng)的停止信號(hào),所以又把這三個(gè)密碼子叫做終止密碼子。另外,密碼子AUG和GUG除了分別決定甲硫氨酸和纈氨酸以外,還是翻譯的起始信號(hào),叫做起始密碼子。應(yīng)該指出,當(dāng)AUG和GUG不在起始點(diǎn)時(shí),編碼甲硫氨酸和纈氨酸在起始點(diǎn)時(shí),原核細(xì)胞的翻譯過(guò)程證明,AUG將編碼甲酰甲硫氨酸。肽鏈開(kāi)始合成后不久,甲酰基會(huì)被甲酰基酶切除掉,有些原核細(xì)胞中甚至還可以切除鄰近開(kāi)頭的幾個(gè)氨基酸。至于GUG作為起始密碼子,到目前為止只在一種噬菌體的蛋白中發(fā)現(xiàn)過(guò)在正常情況下,它是纈氨酸的密碼子,但當(dāng)缺失正常起始密碼子時(shí),可由它充當(dāng)。遺傳密碼的整個(gè)翻譯過(guò)程包括:起譯、接肽和終止三個(gè)階段。但完成翻譯工作要先做兩件事:一是把氨基酸活化起來(lái)二是把氨基酸送到“裝配”蛋白質(zhì)的“機(jī)器”(核糖體)上去。在蛋白質(zhì)合成之前,細(xì)胞內(nèi)的各種氨基酸,首先在某些酶的催化作用下,與ATP結(jié)合在一起,形成帶有許多能量的活化氨基酸。然后,這些被激活的氨基酸與特定的tRNA結(jié)合起來(lái),被運(yùn)送到核糖體上去。tRNA是運(yùn)載氨基酸的工具。有20多種氨基酸,就有20多種tRNA。每一種氨基酸相應(yīng)地有一種tRNA。可以把tRNA比做翻譯過(guò)程中的“譯員”。“譯員”必須“認(rèn)識(shí)”兩種文字。一方面它要能夠認(rèn)識(shí)mRNA上的密碼子文字另一方面它還要能夠認(rèn)識(shí)氨基酸文字。那么,tRNA具有怎樣的結(jié)構(gòu)才能使它完成這一運(yùn)載任務(wù)呢tRNA是一種相對(duì)分子質(zhì)量低的RNA,一般由75個(gè)核苷酸組成。核苷酸鏈的一端總有CCA這樣的堿基序列,氨基酸就附在有CCA的這一端上。tRNA核苷酸鏈的另一端有一個(gè)由3個(gè)堿基組成的反密碼區(qū),這3個(gè)堿基與mRNA上相應(yīng)的密碼子成互補(bǔ)關(guān)系,可以配對(duì),稱(chēng)為反密碼子。例如,密碼子是UCU,反密碼子是AGA。反密碼子與mRNA上的密碼子配對(duì),就保證了tRNA所攜帶的氨基酸在合成蛋白質(zhì)時(shí)被放到正確的位置上。可見(jiàn),tRNA分子的特殊的結(jié)構(gòu)保證了每一種tRNA只能夠運(yùn)載一種特定的氨基酸分子到mRNA上特定的位置上去。例如丙氨酸t(yī)RNA就只能接受活化的丙氨酸,并且把它送到mRNA上相應(yīng)的位置上去。3。遺傳信息的傳遞方向 這就是20世紀(jì)50年代末到60年代初確立的蛋白質(zhì)合成的中心法則。后來(lái),到了1970年,特明(H。M。Temin,1934c)等人發(fā)現(xiàn)在一些RNA病毒感染的細(xì)胞中出現(xiàn)了以病毒RNA為模板合成的DNA(具體情況參看下述的“逆轉(zhuǎn)錄”問(wèn)題)。在這里,遺傳信息由RNA傳向DNA,稱(chēng)為逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)。促成這一反應(yīng)的酶,稱(chēng)為逆向轉(zhuǎn)錄酶(反轉(zhuǎn)錄酶)。隨后又發(fā)現(xiàn)只含RNA的病毒侵染細(xì)胞以后,它的RNA本身可以作為“模子合成一條負(fù)鏈的RNA,然后再由負(fù)鏈的RNA合成更多正鏈(即與原來(lái)的病毒RNA一樣)的RNA。以后人們又在真核細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。這些情況說(shuō)明,DNA、RNA與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系是錯(cuò)綜復(fù)雜的。。