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·两种核酸·
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“伏地魔,”里德尔轻声地说,“是我的过去、现在和未来,哈利·波特……”他从口袋里抽出哈利的魔杖,在空中画了几下,写出闪闪发亮的名字:汤姆·马沃罗·里德尔。然后他把魔杖挥了一下,那些字母自动调换了位置,变成了:我是伏地魔。“看见了吗?”
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——J. K.罗琳,《哈利·波特与密室》第十七章《斯莱特林的传人》
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图2—41 “Tom Marvolo Riddle”(汤姆·马沃罗·里德尔)和“I am Lord Voldemort”(我是伏地魔)。
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图2—42 中心法则图示,红色箭头标注的部分被称为“遗传信息标准流程”。
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“中心法则”由DNA双螺旋结构的发现者弗朗西斯·克里克在1957年提出,后来成为现代分子生物学的根基理论。这乍听起来有些不可一世,但学习过高中生物的读者只消看一眼就会恍然大悟,原来都是些非常熟悉的内容,看着图2—42就能直接复述出来:
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◆ 中心法则涉及了两类物质:核酸和蛋白质,其中核酸又分成两种,即DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸);
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◆ 细胞的完整遗传信息储存在DNA上,DNA可以把这些信息复制给新的DNA;
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◆ DNA中的遗传信息经过转录,可以传递给新的RNA,再经翻译表达成各种蛋白质;
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◆ 在某些特殊情况下,RNA也可把遗传信息复制给新的RNA,甚至逆转录给新的DNA;
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◆ 各种蛋白质实现了各种生理活动,包括上述各种遗传信息的传递;
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◆ 蛋白质中的遗传信息不能传递给其他物质。
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复述不上来也没关系,下面,我们会把这些内容再捋一遍。
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图2—43 DNA与RNA的分子模型。(作者绘)
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就从本章开头那个得了诺贝尔奖的大发现开始吧。
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如图2—43,DNA有着一目了然的双螺旋结构,那互相缠绕的两条长链是磷酸与脱氧核糖聚合[7]成的骨架。而在这个骨架上,又整整齐齐成对排列着4种碱基,分别是胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)。它们的功能就像字母,沿着双螺旋的骨架一路排列下去,编码所有的遗传信息——不要担心4个字母不够用,计算机只有1和0两个符号,照样编码了辉煌的信息时代。
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实际上,我们早已清楚地破译了这些遗传信息的编码方式:在DNA上,每3个碱基构成一个密码子,每个密码子代表一种氨基酸,许许多多密码子依次排列下去,就编码了蛋白质的整个氨基酸序列。令人惊讶的是,时至今日,地球上的一切生命,用的都是同一套标准遗传密码。也就是说,随便拿来一串碱基序列,它在人体内编码了什么样的氨基酸序列,对于蜘蛛,对于萝卜,对于海带,对于蘑菇,对于大肠杆菌,甚至对于流感病毒,也编码了同样的氨基酸序列——显然,这套遗传密码是从末祖那里继承下来的。[8]
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但值得注意的是,4种碱基,每3个构成一个密码子,满打满算能够编码64种氨基酸,但实际上,标准遗传密码只编码了20种氨基酸[9],所以大量的密码都是重复的——在第四幕,我们会对此事展开很充分的讨论,探索其中隐藏了什么样的古老秘密。
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至于RNA,基本结构与DNA双螺旋中的一条链一样,也用同样的碱基序列编码了各种遗传信息,它们的不同之处只有两点:RNA的骨架由磷酸与核糖聚合而成,4种碱基中的胸腺嘧啶(T)换成了尿嘧啶(U)。但U与T的结构差异也只是U比T少了一个甲基而已,这两个碱基在遗传密码中的含义是完全一样的。由于RNA才是蛋白质的直接模板,所以我们记录遗传密码时用的是RNA的U,而不是DNA的T。
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当然,蛋白质里的遗传信息就是从头到尾的氨基酸排列次序,这没什么可说的,我们只需稍微记住这样一点区别:氨基酸缩合出来的链条,首先会被叫作“肽”,两个氨基酸缩合的叫“二肽”,三个氨基酸缩合起来的叫“三肽”,少数氨基酸缩合起来的叫“寡肽”,很多氨基酸缩合起来的就叫“多肽”。而所谓“蛋白质”,是指一条或几条多肽折叠组合,获得了生物活性的产物。对此,本章第二篇“延伸阅读”能帮你更深入地理解其中的关系。
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