DNA與RNA
DNA渤涌,全寫為** 脫氧核糖核酸 佩谣,和蛋白質(zhì)一樣,也是一種生物大分子实蓬,它的功能是 存儲(chǔ)遺傳信息 **茸俭。
其實(shí)DNA和蛋白質(zhì)的組成原理有一些相似,DNA也是由一種小分子安皱,脫氧核糖核苷 酸構(gòu)成的调鬓,簡記為DN(這里沒有A!),氨基酸有20種不同的R基團(tuán)酌伊,所以有20種不同的氨基酸腾窝。對(duì)于DN來說,這樣的體現(xiàn)差異的基團(tuán)不再叫做R基團(tuán)腺晾,而是有個(gè)特有的名字燕锥,叫做堿基。DN上的堿基只有四種悯蝉,記作A归形,T,C鼻由,G暇榴。
再用一個(gè)比喻來說明:有一排** 外星人 **小人,手拉手站在一起蕉世,他們的身體和雙手都一模一樣蔼紧,只有腦袋不同,而這些不同的腦袋也只有四種狠轻。至此為止奸例,這一排DN小人和昨天的氨基酸小人很相似(不同的是氨基酸小人有20種腦袋)。這里要注意一下向楼,我說的相似是指原理上相似(人類小人可以手拉手站一排查吊,外星人小人也可以手拉手站一排,但是你不能說人類小人和外星人小人的手是一樣的)湖蜕。
接下來就是外星人小人的獨(dú)特之處了逻卖,他們的四種腦袋(四種堿基A,T昭抒,C评也,G)炼杖,存在一種有趣的特性,A和T會(huì)互相吸引盗迟,C和G會(huì)互相吸引坤邪。這樣一來,兩條相互對(duì)應(yīng)的隊(duì)伍就會(huì)吸引在一起诈乒。假設(shè)有一條隊(duì)伍AGACTTA罩扇,就可以和TCTGAAT吸引在一起。這就是DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)怕磨。見下圖:
至于RNA喂饥,全寫為核糖核酸,在生命體合成蛋白質(zhì)過程中起到了橋梁的作用肠鲫,之后再談這一點(diǎn)员帮。先談?wù)凴NA的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)上导饲,RNA和DNA比較相似捞高,區(qū)別在于RNA是單鏈的,其中的堿基也不再是A渣锦,T硝岗,C,G袋毙,而是A型檀,U,C听盖,G胀溺,也就是說,一共有五種堿基皆看,其中的A仓坞,C,G存在于DNA和RNA中腰吟,而T只存在于DNA中无埃,U只存在于RNA中。
這里突然想起來一件事毛雇,今年回老家的時(shí)候录语,聽爺爺說“XX中含有嘌呤,不能多吃”禾乘。平時(shí)也經(jīng)常聽到“XX含有XX化學(xué)物質(zhì),不能吃“這樣的話虽缕,我一直感到十分不解始藕。沒錯(cuò)蒲稳,高嘌呤會(huì)導(dǎo)致尿酸升高,可能引起痛風(fēng)伍派,我也不是說不用注意飲食江耀。我的感覺是,化學(xué)物質(zhì)這個(gè)詞被過分妖魔化了诉植。公眾經(jīng)常談化學(xué)色變祥国,聽到任何復(fù)雜的化學(xué)式或者詞匯本能地抗拒,誰之過晾腔?
為什么會(huì)想到嘌呤這個(gè)東西呢舌稀?因?yàn)槲宸N堿基的全寫是這樣的:
- A:腺嘌呤
- T:胸腺嘧啶
- C:胞嘧啶
- G:鳥嘌呤
- U:尿嘧啶
還有一個(gè)有趣的事實(shí):腺嘌呤以前也稱為維生素B4,是不是聽起來 “健康” 了許多呢灼擂?
復(fù)制壁查,轉(zhuǎn)錄,與翻譯
復(fù)制
DNA復(fù)制的過程比較好理解:在一定條件的作用下剔应,一條雙鏈DNA逐漸打開睡腿,還記得吸在一起的兩排外星人小人嗎,他們從一端開始峻贮,逐漸打開席怪,然后相對(duì)應(yīng)的小人一個(gè)一個(gè)再吸引上來,以此往下直到結(jié)束纤控,兩排外星人小人就變成了四排挂捻,也就是兩條雙鏈DNA。這里可能表達(dá)的不太清楚嚼黔,不過這張圖應(yīng)該能很清晰地說明這個(gè)過程细层。
轉(zhuǎn)錄
解釋一下這張圖片,DNA部分解旋后唬涧,以一條鏈為模板疫赎,合成對(duì)應(yīng)的RNA,這里模板的意思不是說合成的RNA和原來的一條DNA鏈一模一樣碎节,而是對(duì)應(yīng)關(guān)系捧搞。這里有個(gè)小細(xì)節(jié),記得RNA里沒有T嗎狮荔?DNA里A對(duì)應(yīng)T胎撇,那么轉(zhuǎn)錄后的RNA上A對(duì)應(yīng)的是什么呢?沒錯(cuò)殖氏,就是RNA獨(dú)有的U晚树。聽起來有點(diǎn)拗口,就是說轉(zhuǎn)錄后的RNA雅采,和其模板DNA的另一條鏈不是完全一樣的爵憎,相當(dāng)于把其中的T全都換成U慨亲。舉個(gè)例子,假設(shè)一條雙鏈DNA中的其中一條的一部分是:
ATTCGTAC
那么這一條雙鏈DNA的另一條上就是:
TAAGCATG
如果把前一條DNA的這一小段轉(zhuǎn)錄宝鼓,得到的一段RNA就是:
UAAGCAUG(就是把另一條中的T換成U)刑棵。
一句話總結(jié)就是:轉(zhuǎn)錄過程把DNA上的遺傳信息傳遞到了信使RNA上。
翻譯
翻譯是這三個(gè)過程中相對(duì)最復(fù)雜愚铡,最精妙的一種蛉签。如此精巧的機(jī)制,世上最高超的鐘表匠也只能自嘆不如沥寥。
先介紹一種神奇的分子:轉(zhuǎn)運(yùn)RNA碍舍,和信使RNA不同,這種RNA承擔(dān)了轉(zhuǎn)運(yùn)的功能营曼。如果把DNA比作工程師乒验,信使RNA比作工頭,那么轉(zhuǎn)運(yùn)RNA就是“搬磚的”蒂阱。工程師可以將技術(shù)代代相傳(DNA復(fù)制)锻全,但工頭只會(huì)照搬工程師的指令(轉(zhuǎn)錄),至于搬磚的录煤,只會(huì)照著工頭從工程師那復(fù)制來的指令鳄厌,讓他搬哪就搬哪。馬上就會(huì)看到妈踊,這個(gè)“搬磚的”的比喻了嚎,在這里是十分恰當(dāng)?shù)摹?/p>
還記得磚是什么嗎?在這個(gè)比喻中廊营,磚仍然是不同的氨基酸歪泳,這些磚共有20種。至于我們的搬磚工人露筒,他們干活的方式有些特殊呐伞,這些工人也分為20種,每種工人負(fù)責(zé)一種磚慎式,而且每個(gè)工人都能非常準(zhǔn)確的識(shí)別出自己該負(fù)責(zé)的磚(更確切地說伶氢,他們只能“看見”自己負(fù)責(zé)的磚,其它的磚一律視而不見)瘪吏。
好了癣防,開始干活,先看一眼工頭布置的任務(wù):要在位置1放下磚塊8掌眠,好蕾盯,工人8背著磚塊8放在位置1。接下來蓝丙,位置2應(yīng)該放下磚塊14级遭,工人14背著磚塊14放在位置2香嗓,位置3應(yīng)該放下磚塊2,工人2背著磚塊2放在位置3……
以此操作下去装畅,一面墻就砌好了,其實(shí)這個(gè)過程中還需要一個(gè)刷水泥的來把磚粘合沧烈,細(xì)胞中也確實(shí)有類似功能的細(xì)胞器(核糖體)掠兄,不過不是我們討論的內(nèi)容了。
經(jīng)過翻譯锌雀,一條肽鏈就合成了蚂夕,再經(jīng)過一系列加工,蛋白質(zhì)就成功合成了!
為保證嚴(yán)謹(jǐn)腋逆,再描述一下實(shí)際的情況婿牍。每一個(gè)氨基酸都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的密碼子,密碼子由三個(gè)堿基形成的序列組成惩歉。比如說CUU代表亮氨酸等脂,GCU代表丙氨酸。每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA同時(shí)攜帶著自己的氨基酸和一組反密碼子撑蚌,轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在信使RNA上附近移動(dòng)上遥,當(dāng)反密碼子與信使RNA上的密碼子符合時(shí),轉(zhuǎn)運(yùn)RNA在這個(gè)位置停留争涌,核糖體移動(dòng)到下一個(gè)位置粉楚,下一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA到達(dá)下一個(gè)位置后,兩個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA攜帶的氨基酸相互連接亮垫,然后前一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA從信使RNA上脫離模软,后一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA繼續(xù)等待下一個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA到來。確實(shí)很拗口饮潦,所以還是接受搬磚工人的版本吧燃异。
總結(jié)
還是那個(gè)比喻,DNA作為總工程師害晦,在指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的同時(shí)特铝,向“弟子”傳遞自己的技術(shù)。