遺傳信息遺傳信息
遺傳信息是指每次每個細胞分裂時，為了復制與自身相同的東西，生物體從雙親或從壹個細胞到另壹個細胞傳遞給後代的信息。從歷史上看，首先是G.J .孟德爾(1866)的研究形成了這個概念，即各種生物性狀所對應的因子(現在稱為基因)包含著相應的信息(後來G.Beadle等人(1941)發起了遺傳生物化學的研究，並畫出了這樣壹個大綱:關於基因的化學性質，根據O.T.Avery等人(1944)進行的轉化實驗和性狀隨著附加DNA結構研究的發展，基因所擁有的信息可以表征DNA的堿基排列的概念已經確立。表達信息時，先把DNA的堿基排列轉錄成RNA的堿基排列，再根據這種排列合成蛋白質。某些病毒遺傳信息的載體是RNA而不是DNA。遺傳信息不僅包括蛋白質對應的遺傳信息，還包括讀取信息、控制信息表達所必需的信息以及生物體復制與自身相同結構所必需的全部信息。
遺傳信息的表達
分子遺傳學認為，生物的遺傳性狀主要以遺傳信息或遺傳密碼的形式排列在DNA分子上，表現為特定的堿基排列順序。壹方面，生物遺傳信息通過DNA復制代代相傳；另壹方面，在後代的個體發育中，以壹定的方式體現在蛋白質的分子結構中，導致後代表現出與父母相似的性狀。前者是遺傳信息的傳遞過程，後者是遺傳信息的表達過程。
1.遺傳信息的轉錄所謂“轉錄”，是指遺傳信息從DNA到mRNA的傳遞。遺傳信息的轉錄是在RNA聚合酶的催化下進行的。當RNA聚合酶與DNA分子的起始位點結合時，這個特定DNA片段的雙鏈螺旋被解開，聚合酶以其中壹條鏈為模板沿著這條鏈移動。根據上述堿基配對規則，細胞中已經制造的四個核苷酸(分別含有堿基A、G、C和U)聚合成對應於該片段(或互補)的mRNA分子。這樣，DNA中的遺傳信息就被“轉錄”成了mRNA。
tRNA和rRNA的合成方式與mRNA類似，但不同的是mRNA可以翻譯成蛋白質，而TRNA和rRNA不再翻譯成相應的蛋白質。
2.遺傳信息的翻譯所謂“翻譯”，就是將mRNA上的遺傳密碼翻譯成蛋白質的過程。64個密碼子中，61是各種氨基酸的密碼子。壹個氨基酸可以只有壹個密碼子，比如色氨酸只有壹個UGG密碼子或者幾個密碼子，比如蘇氨酸有四個密碼子，ACU、ACC、ACA、ACG。壹個氨基酸可以由幾個不同的密碼子決定，稱為密碼子合並。此外，還有三個密碼子UAA、UAG和UGA，它們不決定任何氨基酸，但卻是蛋白質合成過程中肽鏈生長的終止信號，所以也叫終止密碼子。另外，密碼子AUG和GUG除了分別決定蛋氨酸和纈氨酸外，還是翻譯的起始信號，稱為起始密碼子。需要指出的是，當AUG和GUG不在起點，而蛋氨酸和纈氨酸在起點時，原核細胞的翻譯過程證明AUG會編碼甲酰蛋氨酸。肽鏈合成後不久，甲酰基就會被甲酰化酶去除，甚至在壹些原核細胞中可以去除靠近開頭的幾個氨基酸。至於GUG作為起始密碼子，到目前為止只在壹種噬菌體蛋白中發現過。正常情況下是纈氨酸的密碼子，但當正常起始密碼子缺失時，可以作為它使用。
遺傳密碼的整個翻譯過程包括三個階段:初始翻譯、肽嫁接和終止。但要完成翻譯工作，必須做兩件事:壹是激活氨基酸，二是把氨基酸送到“組裝”蛋白質的“機器”(核糖體)。
在蛋白質合成之前，細胞中的各種氨基酸首先在壹些酶的催化下與ATP結合，形成具有多種能量的活性氨基酸。然後，這些被激活的氨基酸與特定的tRNA結合，被轉運到核糖體。
TRNA是氨基酸的載體。氨基酸有20多種，tRNA有20多種。每個氨基酸都有相應的tRNA。TRNA可以比作翻譯過程中的“翻譯”。壹個“口譯員”必須“懂得”兩種語言。壹方面要能識別mRNA上的密碼子字符，另壹方面要能識別氨基酸字符。那麽，tRNA有什麽樣的結構才能使它完成這種運載任務呢？
TRNA是壹種分子量相對較低的RNA，壹般由75個核苷酸組成。在核苷酸鏈的壹端總是有壹個堿基序列，如CCA，氨基酸通過CCA連接到這個末端。在tRNA核苷酸鏈的另壹端，有壹個由三個堿基組成的反密碼子區域，與mRNA上相應的密碼子互補，可以配對，稱為反密碼子。例如，密碼子是UCU，反密碼子是AGA。將反密碼子與mRNA上的密碼子配對，確保了合成蛋白質時tRNA攜帶的氨基酸放在正確的位置。可以看出，tRNA分子的特殊結構保證了每壹個tRNA只能攜帶壹個特定的氨基酸分子到mRNA上的特定位置。比如丙氨酸tRNA只能接受激活的丙氨酸，並將其送到mRNA上相應的位置。
3.遺傳信息的傳遞方向這是20世紀50年代末60年代初確立的蛋白質合成的中心原理。後來在1970年，H.M. Temin (1934c)等人發現，以病毒RNA為模板合成的DNA出現在壹些被RNA病毒感染的細胞中(詳見下文“逆轉錄”的問題)。在這裏，遺傳信息從RNA傳遞到DNA，這被稱為逆轉錄(或反轉錄)。促成這個反應的酶叫做逆轉錄酶(逆轉錄酶)。後來發現，只含有RNA的病毒感染細胞後，其RNA本身可以作為“模型合成壹個負鏈RNA，然後從負鏈RNA合成更多的正鏈RNA(即與原病毒RNA相同)。後來在真核細胞中也發現了逆轉錄。這些事實表明，DNA、RNA和蛋白質之間的關系是復雜的。