遺傳密碼儲存於DNA中,要將DNA上的遺傳信息傳給蛋白質,還需要一個“密碼譯員”充當“印刷”蛋白質的直接“翻譯模板”。
別看DNA與蛋白質的關係密不可分,可它們在生物細胞中卻各有自己的“居所”。DNA主要存在於細胞核中,而蛋白質的合成地點卻在細胞質中。像DNA這樣的大分子是無法隨意進入細胞質中的,它肩負的使命如此重要,要是隨意走動,丟失了遺傳信息可不得了。
科學家們推測,一定有一些傳遞信息的使者,從DNA那裏拷貝了一份遺傳信息,並把它帶入細胞質中,翻譯成蛋白質。
經過研究,科學家們發現,這個使者不是別人,正是生物體內的另一類核酸分子——信使RNA,簡寫成mRNA。信使RNA的個頭比DNA分子小多了,它們可以把DNA的遺傳信息經過“轉換”,儲藏在自己的堿基順序中,然後經過細胞核膜這道“籬笆牆”,從細胞核內進入到細胞質中,在那裏作為合成蛋白質的模板,實現對DNA遺傳信息的翻譯。
所以,我們看到的密碼字典顯示的是信使RNA從DNA上拷貝的一套遺傳信息,由於RNA上的堿基是由U代替了DNA上的T,我們當然會發現T不見了,而U出現了。
參加翻譯工作的還有另外兩種RNA:一種是轉運RNA,簡寫成tRNA,它的功能是作為能識別信使RNA信號的氨基酸的“專車”,及時將特定的氨基酸運到信使RNA那裏,源源不斷地供應蛋白質合成的原料。還有一種就是核糖體RNA,簡寫成rRNA,它的功能是作為蛋白質合成的場所。
這3種RNA分工合作,有條不紊地完成整個翻譯工作。
當細胞製造蛋白質時,細胞核裏的雙螺旋DNA解開,成為兩條單鏈,以其中一條鏈為模板,按照堿基配對的原則合成信使RNA,即G和C配,U和A配。這樣,DNA上的堿基順序被記錄在信使RNA的堿基順序中,使遺傳密碼得以傳遞。信使RNA被派往蛋白質的合成地——細胞質中,與核糖體相結合,自己作為蛋白質合成的直接模板。轉運RNA能識別不同的氨基酸,還能識別信使RNA上的遺傳密碼,充當“譯員”的角色,在細胞裏穿梭,把相應的氨基酸“領到”核糖體那裏,使不同的氨基酸在信使RNA上“對號入座”。眾多的氨基酸手拉手連在一起,就是一個蛋白質。
這樣,DNA的遺傳密碼就準確地反映在蛋白質的氨基酸順序中。換句話說,由此合成的蛋白質是特異的,它上麵“印著”模板RNA的遺傳密碼。
RNA合成蛋白質的速度十分驚人,每分鍾可連接起1000多個氨基酸。
在DNA的指導下,由4種核苷酸連接成,RNA長鏈,把DNA的遺傳信息“轉換”到信使:RNA上,這個過程叫做“轉錄”。由信使RNA作模板合成蛋白質的過程叫“翻譯”。
遺傳信息由DNA流向信使RNA,再由信使RNA流向蛋白質,同時DNA還可以進行自我複製,從而將遺傳信息傳遞給新生成的細胞。這就是生物學中非常重要的“中心法則”。幾乎所有的生物都遵循這個重要的法則。
隨著研究的深入,科學家們發現,以上講的遺傳信息的傳遞路線,並不是惟一的。人們在病毒裏發現了逆轉錄酶,在它的幫助下,可以實現以信使RNA為模板合成DNA的逆轉錄路線。某些病毒,如流感病毒、小兒麻痹病毒等,RNA是遺傳信息的攜帶者。這些看起來與“中心法則”相矛盾,實際上是完善了遺傳信息的傳遞路線,是對“中心法則”的重要補充。