三、基因的表達
分散在細胞質中的氨基酸是怎樣被運送到核糖體中的mrna上去的呢?
這需要有運載工具。經科學研究表明,這種工具也是一種rna,叫做轉運rna,簡寫為trna。trna與密碼子一樣種類很多,也有61種。但是,每一種轉運rna只能識別并轉運一種氨基酸。
trna的結構
科學研究表明,trna一般由75個核苷組成,其形態為三葉草形。它的一端是攜帶氨基酸的部位,另一端有三個堿基,都只能專一地與mrna上的特定的三個堿基配對。trna的功能運載氨基酸和識別mrna上的密碼子。
我們可以把trna比作翻譯過程中的“譯員”。“譯員”必須“認識”兩種文字。一方面它能夠認識mrna上的密碼子文字;另一方面它還要能夠認識氨基酸文字。⑤翻譯的過程(起譯—肽鏈增長—終止)(見上冊錄像帶)
當轉運rna運載著一個氨基酸進入到核糖體以后,就以信使rna為模板,按照堿基互補配對原則,把轉運來的氨基酸放在相應的位置上。轉運完畢以后,轉運rna離開核糖體,又去轉運下一個氨基酸。當核糖體接受兩個氨基酸以后,第二個氨基酸就會被移至第一個氨基酸(的位置)上,并通過肽鏈與第一個氨基酸連接起來,與此同時,核糖體在信使rna上也移動三個堿基的位置,為接受新運載來的氨基酸。上述過程如此往復地進行,肽鏈也就不斷地延伸,直到信使rna上出現終止密碼子為止。
肽鏈合成以后,從信使rna上脫離開來,再經過細胞質內的某些細胞器(如內質網、高爾基體等)的加工如盤曲折疊螺旋,最終合成一個具有一定氨基酸順序的。有一定功能的蛋白質分子。
由上述過程可以看出:基因的表達過程本質上是基因、mrna、核糖體、trna協同作用的結果。dna分子上的基因,其脫氧核苷酸的排列順序決定了mrna中核糖核苷酸的排列順序, mrna中核糖核苷酸的排列順序又決定了氨基酸的排列順序,氨基酸的排列順序最終決定了蛋白質的結構和功能的特異性,從而使生物體表現出各種遺傳性狀。從另一角度講,基因的表達過程也反映出了遺傳信息的傳遞規律。(四)遺傳信息的傳遞方向----信息流與中心法則
1、信息流在遺傳學上,把遺傳信息的流動方向叫做信息流。信息流的方向可以用科學家克里克提出的“中心法則”來表示。2、中心法則
(課本p17,中心法則圖解)
從中心法則圖解中可以看出,遺傳信息流可以從dna流向dna,即完成dna的自我復制過程,在傳種接代過程中傳遞遺傳信息;也可以從dna流向rna,進而流向蛋白質,即完成遺傳信息的轉錄和翻譯過程。表明了dna分子(基因)上的遺傳特異性,通過mrna的媒介,決定了蛋白質的特異性。可以說,中心法則反映了整個生物界的蛋白質合成的一般規律。3、對中心法則的補充
在本世紀70年代初,一些科學家研究發現,一些rna病毒在感染某些細胞時,在病毒蛋白質的合成過程中,rna也可以自我復制,并能在逆轉錄酶的作用下由rna合成dna。上述逆轉錄過程以及rna自我復制過程的發現,是對中心法則的補充和發展。(五)基因對性狀的控制
生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的,大致可以分為兩種情況。1、基因通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物的性狀在生物體內,基因對性狀的控制往往要經過一系列的代謝過程,而代謝過程中的每一步化學反應都需要酶來催化和激素來調節。因此,有一些基因就是通過控制酶和激素的合成來控制代謝過程,從而控制生物性狀的。例如,正常人的皮膚、毛發等處的細胞中有一種酶,叫做酪氨酸酶,它能夠將酪氨酸轉變為黑色素。如果一個人由于基因不正常而缺少酪氨酸酶時,這個人的體內就不能合成黑色素,而表現出白化病。(課本p17,圖6-11白化癥患兒)