书城科普读物站在巨人肩上-从米歇尔谈生物化学
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第13章 核酸

现代生物学告诉我们,所有的生物体都是由“细胞”构成的。人类的细胞数约为60万亿个,而每一个细胞平均以200天为一个周期更新。

精子和卵子相结合后,就开始进行细胞分裂。它们一分为二,二分为四,四分为八……一直分裂到三万亿个细胞时,新的生命才会平安地来到世上。

当新的生命来到世上之后,细胞又要继续分裂,细胞的分裂过程,就是生命的成长过程,最后一直分裂到在约60万亿个细胞时,人体就发育成熟了。

由许多核苷酸聚合而成的生物大分子化合物,成为生命的基础物质。1868年,米歇尔在脓细胞中发现并将它们分离出来。核酸在所有动物、植物细胞、微生物内、生物体内都广泛存在着,核酸常与蛋白质结合形成核蛋白。不同的核酸,其化学组成、核苷酸排列顺序等不同。根据化学组成不同,核酸可分为核糖核酸,简称RNA和脱氧核糖核酸,简称DNA。DNA是储存、复制和传递遗传信息的主要物质基础,RNA在蛋白质的合成过程中起着重要作用,其中转移核糖核酸,简称tRNA,起着携带和转移活化氨基酸的作用;信使核糖核酸,简称mRNA,是合成蛋白质的模板;核糖核酸的代谢体的核糖核酸,简称rRNA,是细胞合成蛋白质的主要场所。核酸不仅是基本的遗传物质,而且在蛋白质的生物合成上也占重要位置,因而在生长、遗传、变异等一系列重大生命现象中起决定性的作用。

细胞的更新就是一个细胞一分为二,制造出与自己完全相同的细胞来。旧的细胞死亡,而剩下的细胞会重新产生新的细胞,然后死亡。

这就是我们经常说的“新陈代谢”,而担当这一责任的就是“核酸”。

细胞分裂制造出与自己完全相同的细胞,因为细胞分裂完全是承袭其父母的“遗传基因”,并在此基础上进行,是先天的,不可变异的。

脱氧核糖核酸存在于“细胞核”中,核糖核酸存在于细胞周围的“细胞质”中,二者成为一组,负责细胞分裂的任务,而它们均呈现酸性,所以称为核酸。

DNA带有承袭父母的遗传信息,指示蛋白质的合成。RNA则接受DNA的信息,实际进行蛋白质的合成。简单地说,DNA是制造蛋白质的设计师,RNA则是按照设计师的设计来制造蛋白质。

蛋白质是构成人体的基础,人体的肌肉、脏器、皮肤、头发的颜色、眼睛的晶状体等,都由蛋白质构成。在食物转换为热量时,需要与组成蛋白质相同的氨基酸所组成的酶来催化。

也就是说,DNA、RNA是制造人体的“基础”。

简单地说:核酸就是基因的本体,基因就是核酸分子链上的功能片断。核酸在细胞里,当然基因就是细胞核里的核心。

核酸是一类物质的总称。它可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。DNA是细胞染色体中的遗传基因,其分子的各个片段就代表各个遗传信息。而RNA则是DNA信息指令的携带者和执行者。

核酸对实际应用也有着重要意义。现已发现近2000种遗传性疾病都和DNA结构有关。如人类镰刀形红血细胞贫血症是由于患者的血红蛋白分子中一个氨基酸的遗传密码发生了改变,白化病患者则是DNA分子上缺乏产生促黑色素生成的酷氨酸酶的基因所致。肿瘤的发生、病毒的感染、射线对机体的作用等都与核酸有关。20世纪70年代开始兴起的遗传工程,使人们可用人工方法改组DNA,从而有可能创造出新型的生物品种。如应用遗传工程方法已能使大肠杆菌产生胰岛素、干扰素等珍贵的生化药物。