当前位置：
纪实传记
> 陶冶性情的韵律——华夏艺术（下）
> 6.生命信息的中转，RNA的转录
6.生命信息的中转，RNA的转录
DNA只有遗传作用，最终执行生命功能的分子是蛋白质，蛋白质使我们的模样像我们的父母。这就是说，DNA的遗传信息必须转变为蛋白质的氨基酸顺序才能起作用。
6.1电报通信与遗传密码1943年，伟大的量子物理学家薛定谔在其名著《什么是生命》一书中提到了“遗传密码”这个概念，他把遗传物质到生命功能表现的过程看作一个通信过程，也就是说从DNA到蛋白质是一个通信过程，这个过程采用电报通信方式。
我们在电报通信中要使用密码，我国电报密码一般是4
个数字决定一个汉字，这就是四联体密码。我们很容易算出，从0到9的十个数字，每4个决定一个汉字，共可决定104个汉字。
在生命的遗传通信中，核苷酸相当于数字，共4个，氨基酸相当于汉字，共20个。遗传通信的密码是几联体呢？
假设是单联体，即一个核苷酸决定一个氨基酸，那么4种核苷酸只能决定4个氨基酸，显然是不够的；假设是二联体，
可决定42=16种氨基酸；假设是三联体，可决定43=64种氨基酸，够用了！还有剩余，这没关系，只怕少不怕多。多了的话可以多个密码决定一个汉字，如123和124决定同一个字。这样几个决定同一个字的密码被称作同义码。
这一想法首先由盖莫夫提出来，沃森-克里克发表他们的划时代的文章后同盖莫夫通过信，盖莫夫提出了上述想法，时值1954年。盖莫夫是一位物理学、著名的科普作家，
他还是宇宙大爆炸理论的提出者。
到1964年，20种氨基酸的密码全部破译出来了，其中有一个起始码，三个终止码(不决定氨基酸，相当于句号)。
尼仑伯格・柯纳拉和霍利因破译遗传密码的功劳而荣获1968年的诺贝尔生理医学奖。
6.2遗传信使mRNA
问题又来了。我们知道DNA存在于细胞核中，不能自由出入细胞核，而蛋白质是在细胞质中合成的，那么DNA遗传信息如何从细胞核传到细胞质中呢？我们知道电报是通过电波或人传送的，由此类推，细胞中也一定有一种物质把遗传信息从细胞核传到细胞质中。这种物质必须有两个特点：第一，能出入细胞核，也就是说在细胞核和细胞质中都能找到；第二，它能按某种规则把遗传密码抄录下来。第二个特点更重要。
法国噬菌体遗传学家雅各布和莫诺于1960年提出这一想法，认为这种物质应该是一种RNA，它们被称为信使RNA(mRNA)，是遗传信使的意思。我们前面已介绍了RNA，它也是一种核酸，它可以根据查伽夫原则与DNA单链互补配对合成。不过与A配对的不是T，而是U，因为RNA中只有U而没有T。
1961年，布伦纳、雅各布和梅塞森用实验证明了这一想法，并找到了mRNA。
6.3RNA的转录过程mRNA是遗传信息的传递者，是遗传信息的中转站，遗传信息从DNA到mRNA的过程被形象地称为转录，有抄录或转抄的意思。
RNA转录与DNA复制一样，遵循查伽夫原则，不过这一原则的内容已稍有修改：A-U，C-G，T-A，G-C，左边是DNA的核苷酸或碱基，右边是RNA的核苷酸或碱基。
RNA的转录由一种叫做RNA聚合酶的天使来执行，它由五个亚基(多肽链)构成，α2βσ′又称全酶。α2β′是酶的核心部位，称核心酶；σ是转录的起始因子，σ是希腊字，形状很像我们交通警察指示前进方向的手势。σ因子是转录的先遣者，它可以在DNA双链上找到特殊的结合部位，这个部位是转录的起点；一旦σ结合到DNA上，核心酶便仿佛看到了指引前进的信号(手势)，便见机行事，迅速结合到DNA双链上并解开DNA双链的氢键。这样结合着的全酶，RNA转录并不能开始，σ因子立即意识到责任在自己，
它要是再留在上面就会阻碍整个行动，使得前功尽弃，因而它知趣地退居二线。于是RNA的转录轰轰烈烈地开展起来。
核心酶推动RNA合成前进的方向也只能沿DNA模板链3′→5′进行，因为DNA双链只能有一条链转录，所以它没有交通大队长遇上的难题，也就是说只有一条行人道，而且是单行道。有转录功能的DNA链称为有意义链，没有转录功能的另一条DNA链称为无意义链。这种转录方式称为不对称转录。
转录的RNA比DNA分子要短得多，也就是说，它只能转录DNA的一部分就得停止下来。转录终止不是自动的，需要一个特殊的因子参与，这个因子就是ρ因子，ρ也是希腊字母，它的形状很像交通警察阻止车辆通行的手势。ρ因子在转录终止时结合到核心酶前面，核心酶见到“路障”，立即从DNA上撤离下来，合成的RNA也跟着撤离下来。至此，一个RNA分子合成完毕。
6.4RNA转录后加工RNA刚转录出来并没有生物活性，这种RNA叫做前体RNA。前体RNA需要加工才能变为成熟的RNA，成熟的有生物活性的RNA分为三类：一类是我们已经熟悉的mRNA；一类是“译码器”RNA，翻译蛋白质的译码器就合成蛋白质的场所核糖体，因此这类RNA又被称作核糖体RNA，简写为rRNA；还有一类是译码时查找字典用的RNA，叫做转移RNA，简写为tRNA。原核生物和真核生物的RNA加工方式不同，而它们的三类RNA的加工方式又各不相同。
原核生物的rRNA一面转录一面加工，一个前体大分子被裂解为两个小的rRNA分子，然后，它们两端一些不必要的核苷酸被酶切除。这样还不行，裸露的末端很容易受到损伤，就像我们赤膊易受伤害一样，因此它必须带上一顶帽子或穿上衣服，也就是某些碱上被加上一个叫甲基的化学基团。
原核生物的tRNA常常是几个分子连在一起转录，或者与mRNA分子连在一起转录，成为一个大前体RNA；然后在一种叫RNA内切酶的酶作用下切成单个的tRNA分子小前体，最后在叫做RNA外切酶的酶作用下逐个切除多余的核苷酸。这样还不行，还得在3′端统一加上CCAOH三个核苷酸，以表明它们是tRNA的身份。
原核生物mRNA一般不需要加工就可以直接投入使用，成为蛋白质合成的模板。当然，也有许多个mRNA分子连在一起转录的，这就只需将它们切离开来即可。
真核生物rRNA前体可以切离成三个小的rRNA分子，每大切一次后要经过一次小切，切除不必要的附加核苷酸。
真核生物tRNA也是成簇转录的，加工过程类似于原核生物，但两个tRNA分子常常有不必要的居间序列，必须首先切除才行。
真核生物mRNA的加工要比原核生物复杂得多，它的前体RNA分子极大，被称为核内不均-RNA，写成hnR-NA。hnRNA寿命很短，几分钟后至1个小时左右就会有一半被分解掉。hnRNA变成mRNA有四个步骤：第一步是在5′端加上一个帽子，这个帽子不但可以保护自己，而且有利于在翻译蛋白质前被识别作为模板，就像我们在人群中戴一顶帽子可以让我们要找的人找到自己。第二步是在另一端(3′端)加上一条尾巴，这样可为进一步加工提供信号。
第三步是在RNA内切酶作用下(识别尾巴)将hnRNA剪断，去掉中间不必要的部分，然后把剩下的RNA接上(第六章还将详细描述这一过程)。第四步就是某些核苷酸甲基化，犹如穿上衣服以防伤害。整个hnRNA只能加工成一个mRNA分子，这一点不同于原核生物。
至此，转录过程才算真正完成。在这一有着简单主题的复杂过程中，我们再次感受到了生命的严密组织性和工作的高效性，这是我们历史上任何一种社会形态所不及的。
mRNA是几种RNA中最重要的一种，从原核生物和真核生物对它的加工看来，可以看出进化的趋势。低级的原核生物mRNA几乎不需加工就能投入使用，而且一次转录许多个分子；而高级的真核生物每次只能转录一个mRNA分子，要经过复杂加工才成。联系它们的结构就可以理解这一点，原核生物结构简单，不可能复杂加工，也正因为简单，它面临环境的挑战要比真核生物强得多，它只有依靠快速和大数量才能做到保存自身，原核生物的代价是惨烈的。真核生物则可以利用自己复杂的结构精深地加工，以防环境的伤害，保证其效率和稳定。生命的进化犹如社会的发展，会越来越优秀、先进和适应变迁。
6.1电报通信与遗传密码1943年，伟大的量子物理学家薛定谔在其名著《什么是生命》一书中提到了“遗传密码”这个概念，他把遗传物质到生命功能表现的过程看作一个通信过程，也就是说从DNA到蛋白质是一个通信过程，这个过程采用电报通信方式。
我们在电报通信中要使用密码，我国电报密码一般是4
个数字决定一个汉字，这就是四联体密码。我们很容易算出，从0到9的十个数字，每4个决定一个汉字，共可决定104个汉字。
在生命的遗传通信中，核苷酸相当于数字，共4个，氨基酸相当于汉字，共20个。遗传通信的密码是几联体呢？
假设是单联体，即一个核苷酸决定一个氨基酸，那么4种核苷酸只能决定4个氨基酸，显然是不够的；假设是二联体，
可决定42=16种氨基酸；假设是三联体，可决定43=64种氨基酸，够用了！还有剩余，这没关系，只怕少不怕多。多了的话可以多个密码决定一个汉字，如123和124决定同一个字。这样几个决定同一个字的密码被称作同义码。
这一想法首先由盖莫夫提出来，沃森-克里克发表他们的划时代的文章后同盖莫夫通过信，盖莫夫提出了上述想法，时值1954年。盖莫夫是一位物理学、著名的科普作家，
他还是宇宙大爆炸理论的提出者。
到1964年，20种氨基酸的密码全部破译出来了，其中有一个起始码，三个终止码(不决定氨基酸，相当于句号)。
尼仑伯格・柯纳拉和霍利因破译遗传密码的功劳而荣获1968年的诺贝尔生理医学奖。
6.2遗传信使mRNA
问题又来了。我们知道DNA存在于细胞核中，不能自由出入细胞核，而蛋白质是在细胞质中合成的，那么DNA遗传信息如何从细胞核传到细胞质中呢？我们知道电报是通过电波或人传送的，由此类推，细胞中也一定有一种物质把遗传信息从细胞核传到细胞质中。这种物质必须有两个特点：第一，能出入细胞核，也就是说在细胞核和细胞质中都能找到；第二，它能按某种规则把遗传密码抄录下来。第二个特点更重要。
法国噬菌体遗传学家雅各布和莫诺于1960年提出这一想法，认为这种物质应该是一种RNA，它们被称为信使RNA(mRNA)，是遗传信使的意思。我们前面已介绍了RNA，它也是一种核酸，它可以根据查伽夫原则与DNA单链互补配对合成。不过与A配对的不是T，而是U，因为RNA中只有U而没有T。
1961年，布伦纳、雅各布和梅塞森用实验证明了这一想法，并找到了mRNA。
6.3RNA的转录过程mRNA是遗传信息的传递者，是遗传信息的中转站，遗传信息从DNA到mRNA的过程被形象地称为转录，有抄录或转抄的意思。
RNA转录与DNA复制一样，遵循查伽夫原则，不过这一原则的内容已稍有修改：A-U，C-G，T-A，G-C，左边是DNA的核苷酸或碱基，右边是RNA的核苷酸或碱基。
RNA的转录由一种叫做RNA聚合酶的天使来执行，它由五个亚基(多肽链)构成，α2βσ′又称全酶。α2β′是酶的核心部位，称核心酶；σ是转录的起始因子，σ是希腊字，形状很像我们交通警察指示前进方向的手势。σ因子是转录的先遣者，它可以在DNA双链上找到特殊的结合部位，这个部位是转录的起点；一旦σ结合到DNA上，核心酶便仿佛看到了指引前进的信号(手势)，便见机行事，迅速结合到DNA双链上并解开DNA双链的氢键。这样结合着的全酶，RNA转录并不能开始，σ因子立即意识到责任在自己，
它要是再留在上面就会阻碍整个行动，使得前功尽弃，因而它知趣地退居二线。于是RNA的转录轰轰烈烈地开展起来。
核心酶推动RNA合成前进的方向也只能沿DNA模板链3′→5′进行，因为DNA双链只能有一条链转录，所以它没有交通大队长遇上的难题，也就是说只有一条行人道，而且是单行道。有转录功能的DNA链称为有意义链，没有转录功能的另一条DNA链称为无意义链。这种转录方式称为不对称转录。
转录的RNA比DNA分子要短得多，也就是说，它只能转录DNA的一部分就得停止下来。转录终止不是自动的，需要一个特殊的因子参与，这个因子就是ρ因子，ρ也是希腊字母，它的形状很像交通警察阻止车辆通行的手势。ρ因子在转录终止时结合到核心酶前面，核心酶见到“路障”，立即从DNA上撤离下来，合成的RNA也跟着撤离下来。至此，一个RNA分子合成完毕。
6.4RNA转录后加工RNA刚转录出来并没有生物活性，这种RNA叫做前体RNA。前体RNA需要加工才能变为成熟的RNA，成熟的有生物活性的RNA分为三类：一类是我们已经熟悉的mRNA；一类是“译码器”RNA，翻译蛋白质的译码器就合成蛋白质的场所核糖体，因此这类RNA又被称作核糖体RNA，简写为rRNA；还有一类是译码时查找字典用的RNA，叫做转移RNA，简写为tRNA。原核生物和真核生物的RNA加工方式不同，而它们的三类RNA的加工方式又各不相同。
原核生物的rRNA一面转录一面加工，一个前体大分子被裂解为两个小的rRNA分子，然后，它们两端一些不必要的核苷酸被酶切除。这样还不行，裸露的末端很容易受到损伤，就像我们赤膊易受伤害一样，因此它必须带上一顶帽子或穿上衣服，也就是某些碱上被加上一个叫甲基的化学基团。
原核生物的tRNA常常是几个分子连在一起转录，或者与mRNA分子连在一起转录，成为一个大前体RNA；然后在一种叫RNA内切酶的酶作用下切成单个的tRNA分子小前体，最后在叫做RNA外切酶的酶作用下逐个切除多余的核苷酸。这样还不行，还得在3′端统一加上CCAOH三个核苷酸，以表明它们是tRNA的身份。
原核生物mRNA一般不需要加工就可以直接投入使用，成为蛋白质合成的模板。当然，也有许多个mRNA分子连在一起转录的，这就只需将它们切离开来即可。
真核生物rRNA前体可以切离成三个小的rRNA分子，每大切一次后要经过一次小切，切除不必要的附加核苷酸。
真核生物tRNA也是成簇转录的，加工过程类似于原核生物，但两个tRNA分子常常有不必要的居间序列，必须首先切除才行。
真核生物mRNA的加工要比原核生物复杂得多，它的前体RNA分子极大，被称为核内不均-RNA，写成hnR-NA。hnRNA寿命很短，几分钟后至1个小时左右就会有一半被分解掉。hnRNA变成mRNA有四个步骤：第一步是在5′端加上一个帽子，这个帽子不但可以保护自己，而且有利于在翻译蛋白质前被识别作为模板，就像我们在人群中戴一顶帽子可以让我们要找的人找到自己。第二步是在另一端(3′端)加上一条尾巴，这样可为进一步加工提供信号。
第三步是在RNA内切酶作用下(识别尾巴)将hnRNA剪断，去掉中间不必要的部分，然后把剩下的RNA接上(第六章还将详细描述这一过程)。第四步就是某些核苷酸甲基化，犹如穿上衣服以防伤害。整个hnRNA只能加工成一个mRNA分子，这一点不同于原核生物。
至此，转录过程才算真正完成。在这一有着简单主题的复杂过程中，我们再次感受到了生命的严密组织性和工作的高效性，这是我们历史上任何一种社会形态所不及的。
mRNA是几种RNA中最重要的一种，从原核生物和真核生物对它的加工看来，可以看出进化的趋势。低级的原核生物mRNA几乎不需加工就能投入使用，而且一次转录许多个分子；而高级的真核生物每次只能转录一个mRNA分子，要经过复杂加工才成。联系它们的结构就可以理解这一点，原核生物结构简单，不可能复杂加工，也正因为简单，它面临环境的挑战要比真核生物强得多，它只有依靠快速和大数量才能做到保存自身，原核生物的代价是惨烈的。真核生物则可以利用自己复杂的结构精深地加工，以防环境的伤害，保证其效率和稳定。生命的进化犹如社会的发展，会越来越优秀、先进和适应变迁。
