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(2010-09-08)
酶是由20种不同的氨基酸以特定顺序链接在一起而形成的?下面我们要提一个问题:如何从仅由4种核苷酸构成的DNA中提取包含20种不同氨基酸的酶?该问题有两种答案:
一种称为核糖体的极其复杂且奇特的酶,可以读取通过DNA生成的信使RNA,然后将其转化成氨基酸链。
为提取合适的氨基酸,核糖体将以三个一组的形式提取核苷酸,以便为20种氨基酸编码。
这意味着,DNA链中的每3个碱基对都可为酶中的一个氨基酸编码。因此,DNA链上排成一排的三种核苷酸又称为密码子。由于DNA由四种不同的碱基构成,并且密码子中有3个碱基,4×4×4=64,每个密码子有64种可能的图谱。由于只有20种可能的氨基酸,因此这意味着存在某种冗余,即某些不同的密码子可为同一氨基酸编码。此外,还有一个终止密码子,用于标记基因的末尾。综上所述,在一个DNA链中,有一组数量为100至1,000的密码子(300至3,000个碱基)用于指定要形成特定酶的氨基酸。另外,还有一个终止密码子用于标记DNA链的末尾。链的开头是称为启动子的碱基部分。因此,基因是由启动子、特定酶中氨基酸的一组密码子以及终止密码子组成的。这是基因的所有组成部分。
E基因由启动子、酶的密码子和终止密码子组成。上图显示了两个基因。大肠杆菌中的DNA长链可为大约4,000个基因编码,在任何时候,这些基因可以在大肠杆菌细胞的细胞质中指定大约1,000个酶。许多基因都是重复的。
要制造酶,细胞必须首先将DNA中的基因转录成信使RNA。该转录过程是由一种称为RNA聚合酶的酶执行的。RNA聚合酶在启动子处与DNA链结合,并断开两条DNA链的链接,然后使其中一条DNA链的互补基因拷贝成RNA链。RNA,又称核糖核酸,与DNA极其相似,不同之处在于,前者非常适宜在单链状态下存活(这与DNA适合形成互补双链螺旋的情况相反)。因此,RNA聚合酶的功能就是将DNA中的基因拷贝成为单链信使RNA(mRNA)。
然后,信使RNA链将漂浮到大概是自然界最奇妙的酶——核糖体上。核糖体将在信使RNA链中寻找第一个密码子,找到适合该密码子的氨基酸并将其控制住;然后寻找第二个密码子,找到适合的氨基酸并将其与第一个氨基酸链接;然后继续寻找第三个密码子,以此类推。换句话说,核糖体将读取密码子,将其转换成氨基酸,然后将这些氨基酸链接起来,形成一条长链。当核糖体获得最后一个密码子(即终止密码子)时,将会释放该链。当然,该氨基酸长链就是酶。该链将折叠成独特的形状并自由漂浮,然后开始执行酶所执行的各种反应.