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生命的法则 升明/文

人们有时也会产生这样的疑问:既然已经破译了DNA结构和生命的“密码子”,那么生物学家能否像阿基米德从“金冠沉水”的现象在中找出求浮力的方法、牛顿从“苹果落地”的遐想中发现万有引力一样,得出一条适用于所有生物的法则呢?其实,英国科学家克立克在破译DNA分子结构后不久,便提出了解释生命的公式——中心法则(如图一)

生命的法则 升明/文

图一

中心法则是生命科学的一个极为重要的学说,它认为决定生物形态特征和生命活动的遗传信息就蕴藏在绞成双螺旋的两段DNA中。DNA通过两个过程来控制细胞活动:DNA分子指导RNA分子合成的转录过程和RNA指导蛋白质合成的翻译过程。这种“DNA——

RNA——蛋白质”历程几乎可以在一切生物中见到。此外,当细胞分裂时,DNA分子还能通过自我复制的方式形成两条完全相同的DNA分子,并且还有在将两条DNA分配到每一个子细胞中去时,保持两个细胞同时具有相同遗传信息的特性。

DNA的自我拷贝

俗话说,百闻不如一见。假设我们具有“变身术”,可以将自己的身体缩小约100万倍,那么,我们就可以随科学家一起“进入”细胞中去“看”个究竟,“目睹”DNA的复制是怎样进行的,DNA是怎样将它的密码传递给RNA以及RNA又是怎样将密码翻译成蛋白质的。不过你得注意,你在“变身”之前应首先掌握两点重要的背景知识:一是碱基互补(A=U,A=T,C=G)和DNA的双螺旋分子结构,二是密码子的组成。

我们先跟科学家一起来到细胞核。DNA的复制是在细胞核内进行的。DNA分子边解旋边复制:首先是解旋,DNA利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条扭成螺旋状的双链解开并拉伸成线状。然后,在已形成线状的DNA处,一种被称为DNA聚合酶的“小精灵”开始了工作。“小精灵”能够以已经呈线性两条DNA链(科学家称母链)为模板,以其周围游离的脱氧核酸为原料,按碱基配对的原则,合成与母链互补的两条新链(又称子链)。随着解旋过程的进行,新合成的子链不断延伸,同时每条子链与其对应的母链也相互盘旋成螺旋结构,形成一个新的双螺旋分子。实际上,我们也可以认为新的双螺旋分子是由一条“老”DNA链和一条“新”合成DNA链“组装”而成的。这样,一个DNA分子就完成了“自我拷贝”的任务,形成了两个完全相同的DNA分子。当然,它们还不会就此罢休,而是根据需要继续工作。DNA复制不仅需要“模板”,也需要原料、能量和酶等基本条件。

(未完待接续)