什么是中心法则?
中心法则(英语:genetic central dogma),又译成分子生物学的中心教条(英语:The central dogma of molecular biology),首先由佛朗西斯·克里克于1958年提出。
中心法则是指:遗传信息的标准流程大致可以描述为DNA制造RNA,RNA制造蛋白质,蛋白质反过来协助前两项流程,并协助DNA自我复制”,或者更简单的“DNA → RNA →蛋白质”。所以整个过程可以分为三大步骤:转录、翻译和DNA复制。
1、转录。
转录(Transcription)是遗传信息由DNA转换到RNA的过程。转录是信使RNA(mRNA)以及非编码RNA(tRNA、rRNA等)的合成步骤。
转录中,一个基因会被读取、复制为mRNA;这个过程由RNA聚合酶(RNA polymerase)和转录因子(transcription factor)所共同完成。
2、剪接。
在真核细胞中,原始转录产物(mRNA前体Pre-mRNA)还要被加工:一个或多个序列(内含子)被剪出除去。
选择性剪接的机制使之可产生出不同的成熟的mRNA分子,这取决于哪段序列被当成内含子而哪段又作为存留下来的外显子。并非全部有mRNA的活细胞都要经历这种剪接;剪接在原核细胞中是不存在的。
3、转译。
最终,成熟的mRNA接近核糖体,并在此处被翻译。原核细胞没有细胞核,其转录和翻译可同时进行。而在真核细胞中,转录的场所和翻译的场所通常是分开的(前者在细胞核,后者在细胞质),所以mRNA必须从细胞核转移到细胞质,并在细胞质中与核糖体结合。
核糖体会以三个密码子来读取mRNA上的信息,一般是从AUG开始,或是核糖体连接位下游的启始甲硫氨酸密码子开始。
启始因子及延长因子的复合物会将氨酰tRNA(tRNAs)带入核糖体-mRNA复合物中,只要mRNA上的密码子能与tRNA上的反密码子配对,即可按照mRNA上的密码序列加入氨基酸。当一个个氨基酸串连成多肽的肽链后,就会开始折叠成正确的构形。
这个折叠的过程会一直进行,直到原先的多肽的肽链从核糖体释出,并形成成熟的蛋白质。在一些情况下,新合成的多肽的肽链需要经过额外的处理才能成为成熟的蛋白质。
正确的折叠过程是相当复杂的,且可能需要其他称为分子伴侣的帮忙。有时蛋白质本身会进一步被切割,此时内部被“舍弃”的部分即称为内含肽。
4、DNA复制。
作为中心法则的最后一步,DNA必须忠实地进行复制才能使遗传密码从亲代转移至子代。复制是由一群复杂的蛋白质完成的;这些蛋白质打开超螺旋结构、DNA双螺旋结构,并利用DNA聚合酶及其相关蛋白。
拷贝或复制原模板,以使新代细胞或机体能重复“DNA → RNA →蛋白质”的过程。 DNA分子存在着构型多样性,在遗传信息的传递和表达过程中,DNA构象存在着左手螺旋及右手螺旋向右手螺旋的转变过程,因此应赋有核酸构象的转换形式。
5、只有RNA基因组的病毒。
有些病毒含有整套以RNA形式编码的基因组,因此他们只有RNA→蛋白质的编译形式。
6、拟逆转录(病毒DNA整合到宿主DNA)。
近年在植物体内发现了拟逆转录病毒(pararetrovirus),这种病毒的遗传物质是双链DNA,能像逆转录病毒一样,通过把自己的DNA整合到寄主的基因组DNA中去,再进行复制。
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