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生物密码造福人类受用无限

作者:李兴    来源:不详    点击数:
 

  遗传密码的本质

  所有的生物包括动植物,都有遗传物质,而遗传物质中就包含了丰富多彩的遗传信息。人的遗传物质就是细胞核,在人身上表现为23 对(46 条)染色体,其中22 对是常染色体,另一对是性染色体,男性的性染色体为Y染色体,女性为X染色体。可以说生命的所有信息和密码都贮藏在这23 对染色体中。因此染色体(细胞核)就是产生一切东西的“道”和生产一切物质的玄而又玄的众妙之门。
任何一条染色体如果把它牵拉开,是一种具有多种形态的多核苷酸链,多核苷酸又是由单核酸组成的。每个单核苷酸又由磷酸、戊糖(又称为五碳糖)和碱基组成。这几种物质都由一定的方式和分子键连接在一起。人体核酸中的碱基有四种,即胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),而且它们之间的排列方式只能是下面几种:A-T、G-C、T-A和C-G。
  通常情况是磷酸、戊糖和碱基共同形成核苷酸链,磷酸和戊糖排在链的外侧,碱基则以上述变换的组合方式排列在核苷酸链的内侧,然后整个核苷酸呈现两条双螺旋的结构,中间由碱基结合缠结在一起,就是DNA双螺旋结构。发现这一核苷酸双螺旋结构密码的沃森和克里克也因此而获得1953 年的诺贝尔生理学或医学奖。
  平常所说的基因就是一段包含了某种遗传密码的DNA片断,而基因组就是人的染色体上的所有基因。人类基因组也指人的所有DNA或所有染色体上的基因,也就是人的所有遗传信息或密码。
  人的遗传物质还包括核糖核酸(RNA),它们在生命的产生和遗传物质的传递中也起到重要的作用。一般情况RNA的组成与DNA大致相同,但是其戊糖不同于DNA 的脱氧核糖,而是核糖。此外RNA中的碱基是胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)、腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G),即将DNA中的胸腺嘧啶(T) 换成了尿嘧啶(U)。RNA 一般位于细胞的细胞质中,它的功能是从DNA中转录和转移遗传信息并合成蛋白质。因此RNA的功能是帮助DNA 并以DNA 的遗传信息为基础,合成具有各种形状和各式功能的蛋白质,从而复制、保持、传递遗传信息,使生命延绵不绝。今天破译人类基因组的科学家对人的23 对染色体中的所有DNA的30 亿个碱基对的排列组合作了测序,也就是知道了在正常情况下它们是怎样排列的。这是破译生命密码的第一步。


  遗传密码的操作

  每个具体的人都与他人是不一样的,包括相貌、肤色、身高、性格,而且每个人都会得各种疾病,并且有体强体弱之分,所有这些主要都是因为碱基密码的排序不同造成的,这种不同也称为单核苷酸或碱基多态性(SNP)。人与人、人与动物、动物与动物有时的基因差异并非很大,例如人与黑猩猩的基因差异只有约2%,人与人之间的基因差异只有0.1%,也就是说每一千个碱基对才有一个有差异。
  但正是这种单核苷酸多态性奠定了一个人不同于他人的基础。因此知道了碱基的排序,也即密码,就可能知道生命的本质和其他秘密,包括疾病产生的原因、人可能长多高、可以活多长时间等,也能找到治疗和预防疾病的方法。
  遗传密码是一组规则,将DNA序列与蛋白质序列对应起来,并且用于蛋白质合成。几乎所有的生物都使用同样的遗传密码,称为标准遗传密码,但是也有少数生物使用一些稍微改变的遗传密码。
  一个生物体携带的遗传信息,即基因组被记录在一个DNA分子中。此分子的每个有功能的单位被称作基因。每个基因可以转录为一小段对应的信使RNA(mRNA) 模板。在核糖体和转运RNA(tRNA) 以及一些酶的作用下,由mRNA模板翻译成为氨基酸组成的链( 多肽),然后经过翻译后修饰形成蛋白质。DNA中的基因序列以及对应的mRNA由密码子单位组成。
  也就是说,碱基不同构成了不同的单核苷酸。而基因编码和生成蛋白质是由初始化密码子( 起始密码子) 开始,并且需要初始化序列诱导转录为mRNA并和核糖体结合。
  而密码子就是生物密码的核心所在。信使RNA分子上的3 个相邻的碱基能决定一个氨基酸,这种决定一个氨基酸的相邻的3 个碱基就称做一个“密码子”,亦称3 联体密码。构成RNA的碱基有四种,每3 个碱基决定一个氨基酸。从理论上分析碱基的组合有4 的3 次方,即64种,64 种碱基的组合即64 种密码子。仔细分析20 种氨基酸的密码子表就可以发现,同一种氨基酸可以由几个不同的密码子来决定,另外还有UAA、UAG、UGA三个密码子不能决定任何氨基酸,是蛋白质合成的终止密码子。
  因此,遗传信息就是指DNA分子中基因上的脱氧核苷( 碱基) 排列顺序。密码子是指信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基的排列顺序,反密码子是指转运RNA上的一端的三个碱基排列顺序。它们的联系是:DNA( 基因) 的遗传信息通过转录传递到信使RNA上,转运RNA一端携带氨基酸,另一端反密码子与信使RNA上的密码子( 碱基) 配对。
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