什麼是遺傳密碼？概念、功能、組成、起源和其他特徵

我們解釋什麼是遺傳密碼、它的功能、組成、起源和其他特徵。另外，它的發現情況如何。

RNA負責利用DNA密碼合成蛋白質。

遺傳密碼是什麼？

遺傳密碼是構成DNA的序列中核苷酸的特定排列。它也是一組規則，RNA根據這些規則將所述序列翻譯成胺基酸序列，以組成蛋白質。也就是說，蛋白質的合成依賴這段程式碼。

所有生物體都有組織其 DNA 和 RNA 的遺傳密碼。儘管不同生命王國之間存在明顯差異，但遺傳內容在很大程度上相似，這表明所有生命必定有一個共同的起源。遺傳密碼的微小變化就可能產生不同的物種。

遺傳密碼的序列由三個核苷酸的組合組成，每個核苷酸稱為密碼子，負責合成特定的胺基酸（多肽）。

這些核苷酸來自四種不同類型的含氮鹼基：DNA 中的腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G) 和胞嘧啶(C)，以及腺嘌呤(A)、尿液嘧啶(U)、鳥嘌呤(G) 和胞嘧啶(C) RNA 中。

透過這種方式，建構了一條最多 64 個密碼子的鏈，其中 61 個密碼子組成了程式碼本身（即它們合成胺基酸），並在序列中標記了 3 個起始和終止位置。

按照這種基因結構決定的順序，人體細胞可以聚集氨基酸並合成特定的蛋白質，從而實現體內特定的功能。

另請參閱：遺傳學

遺傳密碼的特點

遺傳密碼具有一系列基本特徵，它們是：

• 普遍性。正如我們之前所說，所有生物體都共享遺傳密碼，從病毒和細菌到人類、植物和動物。這意味著特定的密碼子與相同的胺基酸相關，無論它是哪種生物體。已知有 22 種不同的遺傳密碼，它們是標準遺傳密碼的僅一兩個密碼子的變體。

• 特異性。該密碼非常具體，即沒有密碼子編碼超過一種氨基酸，不會發生重疊，儘管在某些情況下可能存在不同的起始密碼子，這允許從相同的密碼合成不同的蛋白質。

• 連續性。密碼是連續的，沒有任何形式的中斷，是一長串密碼子，從起始密碼子到終止密碼子，總是以相同的意義和方向轉錄。

• 退化。遺傳密碼有冗餘，但絕不會有歧義，即兩個密碼子可以對應相同的胺基酸，但絕不能相同的密碼子對應兩個不同的胺基酸。因此，存在比儲存遺傳訊息所需的最低密碼子更多的不同密碼子。

遺傳密碼的發現

尼倫伯格和馬特哈伊證實每個密碼子都編碼一個胺基酸。

遺傳密碼是在1960年代發現的，當時盎格魯-撒克遜科學家羅莎琳德·富蘭克林（Rosalind Franklin，1920-1958）、弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916-2004）、詹姆斯·沃森（James Watson ，1928）和莫里斯·威爾金斯（Maurice Wilkins，1916-2004）發現了DNA的結構，開始細胞蛋白質合成的遺傳學研究。

1955 年，科學家 Severo Ochoa 和 Marianne Grunberg-Manago 成功分離出多核苷酸磷酸酶。他們發現，在任何類型的核苷酸存在的情況下，這種蛋白質都會建構出由相同的含氮鹼基組成的mRNA或信使，即單一核苷酸的多肽。這揭示了 DNA 和 RNA 的可能起源。

俄裔美國人喬治·伽莫夫（George Gamow，1904-1968）提出了由當今已知的含氮鹼基組合形成的遺傳密碼模型。然而，克里克、布倫納和他們的合作者證明密碼子僅由三個含氮鹼基組成。

1961 年，馬歇爾·沃倫·尼倫伯格 (Marshall Warren Nirenberg) 和海因里希·馬特哈伊 (Heinrich Matthaei)獲得了第一個相同密碼子與氨基酸之間對應關係的證據。

Nirenberg 和 Philip Leder應用他們的方法翻譯了剩餘密碼子中的 54 個。隨後，Har Gobind Khorana 完成了代碼的轉錄。許多參與這場破解遺傳密碼競賽的人都是諾貝爾醫學獎的得主。

遺傳密碼的功能

在核醣體中，密碼子序列被翻譯成胺基酸序列。

遺傳密碼的功能對於蛋白質的合成至關重要，也就是說，對於我們所理解的生命存在的基本元素化合物的製造來說，遺傳密碼的功能至關重要。因此，它是生物體（包括其組織及其酵素、物質和液體）生理構造的基本模式。

為此，遺傳密碼作為 DNA 中的模板，然後合成 RNA，這是一種鏡像。然後，RNA 移動到負責建構蛋白質（核醣體）的細胞器。

在核醣體中，合成依照從 DNA 到 RNA 的模式開始。因此，每個基因都與一個胺基酸相關聯，建構一條多肽鏈。這就是遺傳密碼的工作原理。

遺傳密碼的起源

遺傳密碼的起源可能是生命最大的謎團。直覺上，鑑於它是所有已知生物所共有的，它在地球上的出現早於第一個生物，即產生所有生命王國的原始細胞。

最初，它的範圍可能要小得多，只有編碼幾個氨基酸的訊息，但隨著生命的出現和進化，它會變得越來越複雜。

持續：核酸