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基因如何编码蛋白质 (基因系列4)

基因表达是指细胞在生命过程中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,转变成具有生物活性的蛋白质分子。也就是说基因到蛋白质有两步,第一步,是转录,第二步是翻译;

什么是转录?从下图可以看到,基因转录是从DNA到RNA的过程,这种转录是在细胞核和细胞质里面进行的,它是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程。相当于DNA是一个模板,RNA把DNA这个模板上的数据拷贝出去,转录的过程就是按照这个图纸去生产蛋白质的过程,成熟的信使mRNA最终翻译成肽链,肽链是组成蛋白质的基本结构。

图片当中左上角的X型相当于23对染色体一对中的一个染色体,基因信息就在这个染色体上,从图上所示,基因是一个双螺旋结构的,本来是AT CG配对好的,但是要到转录到RNA必需要经过解旋酶的解旋。

什么是解旋酶?我们看到DNA本身是双螺旋结构的,需要在解旋酶的作用下把双螺旋解开,成为我们下面看到的这种单独的两条链,这时,在RNA聚合酶的作用下,相应的碱基会和DNA上的碱基进行互补配对,才会从DNA拷贝到RNA,上面一条是DNA碱基排序,下面是RNA,也就是要先通过解旋酶解开,最终形成一条成熟的信使RNA链,这就是转录。

转录完之后就是翻译,RNA从细胞核里面出来到细胞质里面,翻译成蛋白,mRNA链和核糖体结合以后,在转运tRNA的作用下,把相应的氨基酸携带到mRNA链上,根据氨基酸和氨基酸之间的相互作用,连接成一条肽链,肽链最终再折叠成一个蛋白质分子。蛋白质在我们体内才可以行使它们相应的作用,这个生产蛋白质的过程叫翻译。

在我们连肉眼都看不到的细胞核里面,每时每刻都进行着如此复杂、精确的拷贝过程,真正是很神奇呢!

我们常说解码DNA,DNA上的这些遗传信息是如何存在的?要弄清楚这些,我们必须要清楚的概念就是密码子:密码子是在信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,我们称为一个密码子,比如图上所示UUA决定了一个氨基酸,人类的必需氨基酸是20种,有20种不同的排列组合,最终形成的蛋白质是不同的,不同的排列组合是由mRNA上的不同的碱基决定的。

我们说的密码子,也叫作三联子,由每三个相邻的碱基决定一个氨基酸,如果其中有一个碱基突变,就会导致氨基酸不一样,氨基酸不一样最后导致编码的蛋白质不一样,本来是要生产一部手机出来,却发现生产出来的手机没有图像,不能用。

上面是人类必需氨基酸的密码子表,一共是20种氨基酸,这20种氨基酸是和mRNA上的碱基相互对应的,比如说我们翻译的过程当中第一个碱基是U,第二个碱基是U,第三个碱基是UC的任何一种的情况下,它所编码的是苯丙氨酸。

所有的氨基酸都有他所对应的碱基组合,不同的碱基顺序所编码的氨基酸是不同的,不同氨基酸组合出的肽链是不同的,不同的肽链折叠成的蛋白质是不同的,不同的蛋白质最终行使的功能也是不同的。

那么蛋白质在我们体内是如何行使它们的功能的呢? 请关注下一篇基因系列5:蛋白质在体内的功能是什么?

作者信息:

王静敏

国家一级健康管理师

北京营养师俱乐部高级营养讲师

首都保健美食营养学会理事

北京电视台“生活面对面”“生活2016”营养嘉宾

《保健时报》、《健康时报》、《健康一点通》、《现代商业银行》、

中国第一减肥平台“瘦瘦”等多家媒体杂志特约撰稿人

电子邮箱:1531815603@qq.com

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