中心法则

中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即转录和翻译，也可从DNA传递给DNA，即DNA的复制。某些病毒中的RNA自我复制和某些病毒能以RNA为模板逆转录成DNA是对中心法则的补充。

中心法则的主要内容：DNA是自身复制的模板，DNA通过转录作用将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质。中心法则的补充：1、在某种情况下，RNA可以像DNA一样进行复制。2、遗传信息从DNA向RNA的定向转移不是绝对的，反转录可以使RNA序列作为遗传信息使用。3、RNA可以不通过蛋白质而直接表现出本身的某种遗传信息，而这种信息并不以核苷酸三联体来编码。4、DNA作为遗传信息载体，为行使细胞的某种特殊功能，可以发生基因重排。5、RNA编辑，改变原DNA模板的遗传信息，翻译出不同于基因编码的氨基酸序列。6、一个基因的外显子和内含子共同转录在一条转录产物中，然后将内含子去除而将外显子连接起来形成成熟的RNA分子。

1957年，克里克提出了著名的“中心法则”——一个基因（一小段DNA）上的每3个碱基代表1个氨基酸；DNA把信息传递给RNA，然后RNA按照碱基的排列顺序把一个个氨基酸连接起来，从而制造出蛋白质。DNA正是通过制造特定蛋白质的方法控制着生命的运作。 中心法则是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。RNA的自我复制和逆转录过程，在病毒单独存在时是不能进行的，只有寄生到寄主细胞中后才发生。逆转录酶在基因工程中是一种很重要的酶，它能以已知的mRNA为模板合成目的基因。在基因工程中是获得目的基因的重要手段。 遗传物质可以是DNA，也可以是RNA。细胞的遗传物质都是DNA，只有一些病毒的遗传物质是RNA。这种以RNA为遗传物质的病毒称为反转录病毒(retrovirus)，在这种病毒的感染周期中，单链的RNA分子在反转录酶(reverse transcriptase)的作用下，可以反转录成单链的DNA，然后再以单链的DNA为模板生成双链DNA。双链DNA可以成为宿主细胞基因组的一部分，并同宿主细胞的基因组一起传递给子细胞。在反转录酶催化下，RNA分子产生与其序列互补的DNA分子，这种DNA分子称为互补DNA(complementary DNA)，简写为cDNA，这个过程即为反转录(reverse transcription)。 由此可见，遗传信息并不一定是从DNA单向地流向RNA，RNA携带的遗传信息同样也可以流向DNA。但是DNA和RNA中包含的遗传信息只是单向地流向蛋白质，迄今为止还没有发现蛋白质的信息逆向地流向核酸。这种遗传信息的流向，就是克里克概括的中心法则(central dogma)的遗传学意义。 任何一种假设都要经受科学事实的检验。反转录酶的发现，使中心法则对关于遗传信息从DNA单向流入RNA做了修改，遗传信息是可以在DNA与RNA之间相互流动的。那么，对于DNA和RNA与蛋白质分子之间的信息流向是否只有核酸向蛋白质分子的单向流动，还是蛋白质分子的信息也可以流向核酸，中心法则仍然肯定前者。可是，病原体朊粒(Prion)的行为曾对中心法则提出了严重的挑战。 朊粒是一种蛋白质传染颗粒(proteinaceous infectious particle)，它最初被认识到是羊的瘙痒病的病原体。这是一种慢性神经系统疾病，在200多年前就已发现。1935年法国研究人员通过接种发现这种病可在羊群中传染，意味着这种病原体是能在宿主动物体内自行复制的感染因子。朊粒同时又是人类的中枢神经系统退化性疾病如库鲁病(Kuru)和克—杰氏综合征(Creutzfeldt-Jacobdisease，CJD)的病原体，也可引起疯牛病即牛脑的海绵状病变(bovin spongiform encephalopathy，BSE)。以后的研究证明，这种朊粒不是病毒，而是不含核酸的蛋白质颗粒。一个不含DNA或RNA的蛋白质分子能在受感染的宿主细胞内产生与自身相同的分子，且实现相同的生物学功能，即引起相同的疾病，这意味着这种蛋白质分子也是负载和传递遗传信息的物质。这是从根本上动摇了遗传学的基础。 实验证明，朊粒确实是不含DNA和RNA的蛋白质颗粒，但它不是传递遗传信息的载体，也不能自我复制，而仍是由基因编码产生的一种正常蛋白质的异构体。 哺乳动物细胞里的基因编码产生一种糖蛋白PrP。人的PrP基因位于20号染色体短臂，PrP由253个氨基酸残基组成，在氨基端有22个氨基酸组成的信号 肽。在正常脑组织中的PrP称为PrPc，相对分子质量为33 000～35 000，对蛋白酶敏感。在病变脑组织中的PrP称为PrPsc，相对分子质量为27 000～30 000，是PrPc中的一段，蛋白酶对其不起作用。现在知道，PrPc和PrPsc是PrP的两种异构体，氨基酸组分和线性排列次序相同，但是三维构象不同。PrPc的结构中。螺旋占42％，β片层占30％；PrPsc则是。螺旋占30％，β片层占43％。PrPc的4条。螺旋可以排列成一个致密的球状结构，这个结构的随机涨落(stochastic fluctua—tion)会长成部分折叠的单体PrP*，这是一种中间体，即PrP*可以生成PrPc，也可以生成PrPsc。一般情况下，PrP*的含量极少，所以生成的PrPsc极少。可是外源的PrPsc可以促使PrP*变成PrPsc。PrPsc的不溶性使生成PrPsc过程成为不可逆转。PrPsc在神经细胞里大量沉积，引起神经细胞的病变，破坏了神经细胞功能。因此，PrPsc感染正常细胞后，可以促使细胞内生成更多的PrPsc，PrPsc逐渐积累，需要有一个时间过程才会引发疾病，这也就是这种神经退化性疾病有一个很长的潜伏期的原因。所以说，PrPsc进入宿主细胞并不是自我复制，而是将细胞内基因编码产生的PrPc变成PrPsc。由此可见，中心法则是正确的，至少在目前还是无需修正的。

中心法则（英语：genetic central dogma），又译成分子生物学的中心教条（英语：The central dogma of molecular biology） ，首先由佛朗西斯·克里克于1958年提出，并于1970年[2]在《自然》上的一篇文章中重申：“The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred from protein to either protein or nucleic acid. （分子生物学的中心法则旨在详细说明连串信息的逐字传送。它指出遗传信息不能由蛋白质转移到蛋白质或核酸之中。）是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。中心法则经常遭到误解，尤其与遗传信息“由DNA到RNA到蛋白质”的标准流程相混淆。有些与标准流程不同的信息流被误以为是中心法则的例外，其实朊病毒是中心法则现时已知的唯一例外。遗传信息的标准流程大致可以这样描述：“DNA制造RNA，RNA制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助DNA自我复制”.

中心法则的主要内容：DNA是自身复制的模板，DNA通过转录作用将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译作用将遗传信息表达成蛋白质。中心法则的补充：1、在某种情况下，RNA可以像DNA一样进行复制。2、遗传信息从DNA向RNA的定向转移不是绝对的，反转录可以使RNA序列作为遗传信息使用。3、RNA可以不通过蛋白质而直接表现出本身的某种遗传信息，而这种信息并不以核苷酸三联体来编码。4、DNA作为遗传信息载体，为行使细胞的某种特殊功能，可以发生基因重排。5、RNA编辑，改变原DNA模板的遗传信息，翻译出不同于基因编码的氨基酸序列。6、一个基因的外显子和内含子共同转录在一条转录产物中，然后将内含子去除而将外显子连接起来形成成熟的RNA分子。

中心法则（英语：genetic central dogma），又译成分子生物学的中心教条（英语：The central dogma of molecular biology），首先由佛朗西斯·克里克于1958年提出。中心法则是指：遗传信息的标准流程大致可以描述为DNA制造RNA，RNA制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助DNA自我复制”，或者更简单的“DNA → RNA →蛋白质”。所以整个过程可以分为三大步骤：转录、翻译和DNA复制。1、转录。转录（Transcription）是遗传信息由DNA转换到RNA的过程。转录是信使RNA（mRNA）以及非编码RNA（tRNA、rRNA等）的合成步骤。转录中，一个基因会被读取、复制为mRNA；这个过程由RNA聚合酶（RNA polymerase）和转录因子（transcription factor）所共同完成。2、剪接。在真核细胞中，原始转录产物（mRNA前体Pre-mRNA）还要被加工：一个或多个序列（内含子）被剪出除去。选择性剪接的机制使之可产生出不同的成熟的mRNA分子，这取决于哪段序列被当成内含子而哪段又作为存留下来的外显子。并非全部有mRNA的活细胞都要经历这种剪接；剪接在原核细胞中是不存在的。3、转译。最终，成熟的mRNA接近核糖体，并在此处被翻译。原核细胞没有细胞核，其转录和翻译可同时进行。而在真核细胞中，转录的场所和翻译的场所通常是分开的（前者在细胞核，后者在细胞质），所以mRNA必须从细胞核转移到细胞质，并在细胞质中与核糖体结合。核糖体会以三个密码子来读取mRNA上的信息，一般是从AUG开始，或是核糖体连接位下游的启始甲硫氨酸密码子开始。启始因子及延长因子的复合物会将氨酰tRNA（tRNAs）带入核糖体-mRNA复合物中，只要mRNA上的密码子能与tRNA上的反密码子配对，即可按照mRNA上的密码序列加入氨基酸。当一个个氨基酸串连成多肽的肽链后，就会开始折叠成正确的构形。这个折叠的过程会一直进行，直到原先的多肽的肽链从核糖体释出，并形成成熟的蛋白质。在一些情况下，新合成的多肽的肽链需要经过额外的处理才能成为成熟的蛋白质。正确的折叠过程是相当复杂的，且可能需要其他称为分子伴侣的帮忙。有时蛋白质本身会进一步被切割，此时内部被“舍弃”的部分即称为内含肽。4、DNA复制。作为中心法则的最后一步，DNA必须忠实地进行复制才能使遗传密码从亲代转移至子代。复制是由一群复杂的蛋白质完成的；这些蛋白质打开超螺旋结构、DNA双螺旋结构，并利用DNA聚合酶及其相关蛋白。拷贝或复制原模板，以使新代细胞或机体能重复“DNA → RNA →蛋白质”的过程。 DNA分子存在着构型多样性，在遗传信息的传递和表达过程中，DNA构象存在着左手螺旋及右手螺旋向右手螺旋的转变过程，因此应赋有核酸构象的转换形式。5、只有RNA基因组的病毒。有些病毒含有整套以RNA形式编码的基因组，因此他们只有RNA→蛋白质的编译形式。6、拟逆转录（病毒DNA整合到宿主DNA）。近年在植物体内发现了拟逆转录病毒（pararetrovirus），这种病毒的遗传物质是双链DNA，能像逆转录病毒一样，通过把自己的DNA整合到寄主的基因组DNA中去，再进行复制。扩展资料：克里克在上述那篇1970年的文章中指出，中心法则虽然对指导实验很有用，但不应该被当成教条。自从克里克发表1970年那篇文章以来，很多新发现说明了中心法则补充和发展的必要。1、转译后修饰对于大部分的蛋白质来说，这是蛋白质生物合成的最后步骤。蛋白质的翻译后修饰会附上其他的生物化学官能团、改变氨基酸的化学性质，或是造成结构的改变来扩阔蛋白质的功能。酶可以从蛋白质的N末端移除氨基酸，或从中间将肽链剪开。举例来说，胰岛素是肽的激素，它会在建立双硫键后被剪开两次，并在链的中间移走多肽前体，而形成的蛋白质包含了两条以双硫键连接的多肽链。其他修饰，就像磷酸化，是控制蛋白质活动机制的一部分。蛋白质活动可以是令酶活性化或钝化。2、蛋白质的内含子蛋白质有自剪接现象，与mRNA相同，一些蛋白质前体具有内含子（intein）序列，多肽序列中间的某些区域被加工切除，剩余部分的蛋白质外显子（extein）重新连接为蛋白质分子。3、DNA甲基化表观遗传学研究在没有细胞核DNA序列改变的情况时，基因功能的可逆的、可遗传的改变。这些改变包括DNA的修饰（如甲基化修饰）、RNA干扰、组蛋白的各种修饰等。也指生物发育过程中包含的程序的研究。在这两种情况下，研究的对象都包括在DNA序列中未包含的基因调控信息如何传递到（细胞或生物体的）下一代这个问题。其主要研究内容包括大致两方面内容。一类为基因选择性转录表达的调控，有DNA甲基化，基因印记，组蛋白共价修饰，染色质重塑。另一类为基因转录后的调控，包含基因组中非编码的RNA，微小RNA，反义RNA，内含子及核糖开关等。4、DNA甲基化DNA甲基化为DNA化学修饰的一种形式，能在不改变DNA序列的前提下，改变遗传表现。为外遗传编码（epigenetic code）的一部分，是一种外遗传机制。DNA甲基化过程会使甲基添加到DNA分子上，例如在胞嘧啶环的5"碳上：这种5"方向的DNA甲基化方式可见于所有脊椎动物。5、蛋白质可作为合成DNA的模板来自美国Mount.Sinai医院的研究人员发现了一种叫Rev1 DNA聚合酶的蛋白质，它可以为DNA复制提供编码信息。许多致癌物质会倾向于破坏DNA的鸟嘌呤（G），或者是破坏鸟嘌呤与胞嘧啶（C）的配对，这些都会导致DNA错配的发生。新发现的蛋白质可以以自身为模板在复制链上加一个胞嘧啶，这个胞嘧啶无论鸟嘌呤是否在DNA链中存在都会被Rev1加上去的，在DNA复制时可以利用一条单链，根据碱基配对原则复制出新的DNA链。细胞利用这种崭新的机制在含有致癌物质的情况下对受损的DNA进行复制。这是第一次发现蛋白质可以作为一种合成DNA的模板。6、朊病毒。朊病毒是通过改变其他蛋白质的构象来进行自身精确复制的一类蛋白质。也就是：蛋白质→蛋白质。这种具有感染性的因子主要由蛋白质组成。具有感染性的因子PrpSC与正常因子PrPC在形状上有一点不同。科学家推测这种变形的蛋白质会引起正常的PrPC转变成具有感染性的蛋白质，这种连锁反应使得正常的蛋白质和致病的蛋白质因子都成为新病毒。参考资料来源：百度百科-中心法则