遺傳信息及表達(dá)

1、精品資源遺傳信息的表達(dá)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程，后者是遺傳信息的表達(dá)過程。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，以其中的一條鏈為模板，聚合酶沿著該

2、鏈移動(dòng)，按著堿基配對(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 ( 或者說互補(bǔ)的 )mRNA 分子。這樣， DNA 中的遺傳信息便“轉(zhuǎn)錄”到了mRNA上 ( 圖 6-13) 。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

3、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)合成過程中，它們卻歡下載精品資源是肽鏈增長的停止信號(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盇 UG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)胞的翻譯過程證明， AUG將編碼甲酞甲硫氨酸，肽鏈開始合成后不久，甲?；鶗?huì)被甲?；盖谐?，有些原核細(xì)胞中甚至還可以切除鄰近開頭的幾個(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； 在

4、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；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，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?？梢园?tRNA 比作翻譯過程中的“譯員”?！白g員”必須“認(rèn)識(shí)”

5、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)由三個(gè)堿基組成的反密碼區(qū)，這三個(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?？梢?，tRNA 分子的特殊的結(jié)構(gòu)保證了每

6、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 tRNA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。以上介紹了遺傳密碼翻譯成蛋白質(zhì)的大致過程，這個(gè)過程可以用一個(gè)簡單的式子來表示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，到了 1970年，切敏 (Temin) 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。在這里，遺傳信息由 RNA傳向 DNA，稱為逆轉(zhuǎn)錄 ( 或反轉(zhuǎn)錄 ) 。促成這一反應(yīng)的酶，稱為逆向轉(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( 即與原來的病毒RNA一