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中心法则

遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则。克里克(F.H.Crick)于1956~1958年提出核酸及蛋白质之间信息传递顺序遵守中心法则。其内容包括以下几点:①DNA链上的核苷酸有一定顺序。这顺序就是遗传信息;②DNA复制。即DNA双链拆开,以每条单链为模板,按照核苷酸互补原则,合成新的互补链;③转录。即以DNA双链中的一条为模板

遗传信息在细胞内的生物大分子间转移的基本法则。

克里克(F.H.Crick)于1956~1958年提出核酸及蛋白质之间信息传递顺序遵守中心法则。其内容包括以下几点:①DNA链上的核苷酸有一定顺序。这顺序就是遗传信息;②DNA复制。即DNA双链拆开,以每条单链为模板,按照核苷酸互补原则,合成新的互补链;③转录。即以DNA双链中的一条为模板,通过碱基配对原理合成信使RNA(mRNA),mRNA上带有DNA链确定的编码多肽的全部遗传信息;④转译。即以三个核苷酸决定一个氨基酸的方式,根据mRNA的核苷酸顺序合成多肽。中心法则强调生物的遗传信息由RNA传向DNA,或由DNA传向RNA,mRNA作为指导蛋白质合成的直接模板,将DNA上储存的遗传信息传递给蛋白质,遗传信息一旦转移到蛋白质分子之后,就不能再从蛋白质分子中转移给蛋白质,或由蛋白质传向DNA或RNA。克里克最初认为遗传信息在不同的大分子之间的转移都是单向的,不可逆的(见图)。

中心法则示意图

随着分子生物学研究的深入,中心法则的内容有了新的发展。可概括为以下几个方面:①以RNA为模板的RNA合成。很多RNA病毒,如小儿麻痹症病毒、流行性感冒病毒、双链RNA噬菌体和大多数单链RNA噬菌体等,在感染宿主细胞后,以RNA为模板在RNA多聚酶或复制酶的催化下,进行RNA复制;②以RNA为模板的DNA合成。1970年,泰明(H.M.Temin)和巴尔蒂莫(D.Baltimore)发现一些RNA致癌病毒如Rous、肉瘤病毒在宿主细胞中的复制过程是先以病毒的RNA分子为模板经逆转录酶催化,合成一个DNA分子,再以DNA分子为模板,合成新的病毒RNA,即遗传信息从RNA逆向传递到DNA,这是在中心法则提出后的一个重要的新发现。克里克在1970年提出了更为完整的中心法则图解形式(见图)。图中实线箭头表示三种遗传信息的传递方向,即DNA→DNA(DNA复制)、DNA→RNA(RNA转录)、RNA到蛋白质蛋白质转译),普遍存在于绝大多数生物细胞中。虚线箭头表示RNA→RNA(RNA复制)和RNA→DNA(逆转录),是特殊情况下的遗传信息转移,在极少数生物如RNA病毒中存在。而遗传信息从DNA直接到蛋白质的转移仅是一种理论上的可能性,在活细胞中尚未发现。

克里克提出的分子生物学的中心法则揭示了生物遗传信息的传递方式,合理地阐明了在细胞的生命活动中两大类分子的联系及分工,核酸的功能是储存和转移遗传信息,将遗传信息传递给子代的细胞,并通过转录和转译过程指导和控制蛋白质的合成,而蛋白质的主要功能是参与新陈代谢活动和作为细胞结构的组成成分。修改后的中心法则,丰富了人们对生物遗传信息传递方式的认识,还促进了分子生物学、生物化学和病毒学的研究,并为肿瘤防治提供了新的线索。