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遗传信息

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遗传信息概述编辑本段

生物信息存在于DNA脱氧核糖核酸)或RNA核糖核酸)上。各种生物都有由特异碱基序列构成的DNA或RNA。这些遗传物质有一定的化学结构和特殊的空间结构。每个DNA分子都由两条长链盘旋成为规则的双螺旋结构。这两条长链的外侧由脱氧核糖和磷酸组成,长链之间的每个横档由一对碱基组成。每对碱基通过氢键相连并相互对应,即腺嘌呤(A)一定与胸腺嘧啶(T)配对,鸟嘌呤(G)一定与胞嘧啶(C)配对。这些碱基严格的配对的规律以及它们在长链上的有序排列蕴藏了全部遗传信息。由于碱基对排列顺序不同,就构成了DNA分子的多样性。

DNA通过复制转录合成互补的RNA,把遗传信息编码mRNA的碱基序列中,进而通过细胞蛋白质合成机构把mRNA翻译成特异的蛋白质。虽然每个多细胞生物所有的细胞都来自同一个细胞——受精卵,具有同样的遗传信息,却可以有肝细胞和神经细胞等的分化,这是由于在发育过程中遗传信息在转录和翻译上严密有序的调节控制形成的。同样也可由DNA、RNA的碱基序列的突变选择和积累演化出形形色色的生物种类。

历史与定义编辑本段

遗传信息指生物为复制与自己相同的东西、由亲代传递给子代、或各细胞每次分裂时由细胞传递给细胞的信息,即碱基对的排列顺序(或指DNA分子的脱氧核苷酸的排列顺序)。从历史上看,首先是由G.J.Mendel(1866)的研究形成了概念,即相应于生物各种性状的因素(现在称为基因)中包含着相应的信息(以后G.Beadle等人(1941)所开创了遗传生物化学的研究,描绘出这样一个轮廓:基因和决定生物结构与功能的蛋白质之间具有一对一的对应关系。关于基因的化学本质方面,根据O.T.Avery等(1944)进行的转化实验,以及A.Hershey和M.Chase(1952)用大肠杆菌噬菌体的DNA进行的性状表达实验,已阐明DNA是遗传信息的载体。附着DNA结构研究的进展,现在已经确立了这样的概念,即基因所具有的信息可将DNA的碱基排列进行符号化。信息在表达时,DNA的碱基排列首先被转录成RNA的碱基排列,然后再根据这种排列合成蛋白质。有的病毒的遗传信息的载体不是DNA,而是RNA。遗传信息不仅有相应于蛋白质的基因信息,也包括对信息解读所必需的信息、控制信息表达所必需的信息,以及生物为了复制与自己相同结构所必需的一切信息。

遗传信息的流动规律编辑本段

生物体遗传信息的传递的几种类型:中心法则及其补充内容告诉了我们遗传信息的流动方向。其分解过程包含了如下6点:DNA的复制,遗传信息流动方向由DNA→DNA;DNA的转录,遗传信息流动方向由DNA→RNA;翻译,遗传信息流动方向由RNA→蛋白质;RNA的复制,遗传信息流动方向由RNA→RNA;RNA的逆转录,遗传信息流动方向由RNA→DNA;蛋白质的复制,遗传信息流动方向由蛋白质→蛋白质。但是究竟在生物体中遗传信息的传递应该包含其6点内容中的几种呢?不同类型的生物,遗传信息的传递过程也有所差异。生物体遗传信息的传递大致分为如下类型:

类型遗传信息流动方向代表性生物
DNA复制DNA→DNA(复制),DNA→RNA→蛋白质(转录与翻译)绝大多数动、植物,噬菌体病毒
RNA复制型RNA→RNA(复制),RNA→蛋白质(翻译)烟草花叶病毒、脊髓灰质炎病毒
RNA复制型(仅有复制)RNA→RNA(复制)SARS病毒、流感病毒等
RNA逆转录型RNA→DNA(逆转录),DNA→RNA(转录),RNA→蛋白质(翻译)致癌病毒、HIV
蛋白质复制型蛋白质→蛋白质(复制)朊病毒疯牛病病毒)

参考资料编辑本段

  • 吴乃虎. 基因工程原理. 科学出版社, 2001.
  • 朱玉贤, 李毅. 现代分子生物学. 高等教育出版社, 2013.
  • Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 6th ed. Garland Science, 2014.
  • Watson JD, Baker TA, Bell SP, et al. Molecular Biology of the Gene. 7th ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2013.

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