关于高中生物RNA类型及作用的延伸探讨

基因“表达”决定了蛋白质的合成，最终决定了细胞是形成肺、肝、脑，还是其他组织。研究什么因素会激活基因表达、什么因素会抑制基因表达，对认识生命本身的生物过程至关重要。生物分子水平的研究价值便体现了出来。这就是我们所说遗传与表现的根本是什么？很显然是基因，各种基因指导蛋白的合成，蛋白又经过一系列折叠弯曲形成一定的空间结构，最后不同结构的蛋白组成不同功能的组织，进而形成各种生物。

这体现了无论是分子水平的生物研究还是高中生物学习中的基本思路，基因的类型决定结构，结构决定功能。由此类推，每个生物中都存在“类型- - - -结构- - - -功能”三级结构，这种结构就形成了高中生物中对于单个生物体研究的切入方向，和答题思路。三级结构是横向的去研究生物，那么在纵向研究中仍然以三级结构为基础，但是由于组成基因的核酸顺序不同造成了多米诺的累加效应，形成了生物间的千差万别。而生物间核酸是一样的，显然易见生物是统一的。所以生物间存在统一性与多样性。

我们可以从蛋白合成过程中来延伸RNA的类型及作用

一、RNA主要是有三种类型组成的：TRNA，MRNA，RRNA

首先为了基因的准确表达，我们要将DNA含基因的区段取下来，这就需要转运RNA，就是MRNA。上面的核酸存在序列编码和非序列编码，大约只有25%的编码指导氨基酸的合成。可见生物是有无限潜力的，同时生命也是一个有机的整体，绝不存在浪费。剩下的75%无序编码，是一定会被利用的，也许是没有发现的基因，也有可能是其他的用处。生命远不是你们想的那么简单。

为了保证高效的来进行生命的代谢，TRNA以它的特殊结构承担了这个责任，弯曲的多肽链，使其具有了很强的转化功能。一端是磷酸，一端连着氨基酸中的羧基。很显然要存在这种功能取决于TRNA环中的类型，首先有反密码子环，其实是三个翻转突出的的碱基。其余的环上也应该有关于筛选不同碱基的物质。当然作为基本的RNA只是单链弯曲形成的，即二级结构。每一个微观总会有宏观与之对应，TRNA的表现也暗含着人类的下意识。世界上总有大众所认同的事物，就如同大多数生物会明显偏好编码同一个氨基酸的数个密码子中的其中一个。其实这是因为TRNA作为媒介的翻译速率受MRNA中冗余密码子的影响，所谓冗余密码子就指表现性不变但重复的密码很多，但这和简短密码子表达的效果却是一样的。打个比方，这就如同你在给你的朋友发短信：Excuse me.同样的阅读速度，很显然如果缩写成“EM”那么阅读会更快。这就很好的解释了自然的选择，有的人觉得这影响应该微乎其微吧。其实不然。就如同人类的习惯一样，这会使蛋白的生产速率降到正常的十分之甚至更低。但不要担心这只是会在小段序列编码DNA中出现，不会对大面积的翻译速度造成影响。

在说完trna后，咱们来说说他的“兄弟”。RNA的重要成员，RRNA，这是组成核糖体的基本结构。众所周知蛋白是生命活动主要承担者，没有RRNA的核糖体会发生塌陷。根据它具有识别MRNA和合成单链的功能，但是他有大部分是核糖体的组成单位，所以它具有广泛的双链结构。但值的一提的是，RRNA所谓双链的排列方式是有末端迂回的，这和DNA的双联螺旋结构有些不同。也就是他的单链会在末端进行掉头，并与他本身的另一螺旋化链之间用碱基链接。这也就是发夹式螺旋结构。这是为了RRNA纵向结构更加稳定，利于支撑RRNA。那么其余的单链就引导MRNA和TRNA的翻译。

提到引导，就必须说一下16sRRNA，引入一个量：沉淀系数，就是s，s是一个常量，s前边这个数越大说明沉淀所用的时间越少，也就越先沉淀。现在对核糖体的的RRNA的研究的少，但是16srRNA是有承前启后的意义的。其单链既有引导的作用，后双链又有在大小亚基上固定其他rRNA的作用。在分子水平的生物研究上，分子大部分是具有对称美的。就如同世间万物有始有终，课本中提到了mrna的终止密码，延伸它是有起始密码的。起始密码中存在大量的嘌呤这正好可以和16srRNA中含大量嘧啶的末端吻合。这即是16srRNA的承前功能，更重要的是它与激发蛋白的开始复制有关系。这在基因工程中开始翻译的位点有很大关系，这我们在后面会提到。

转录物的副产品：miRNA：

总而言之它是通过调和靶细胞内MRNA碱基配对程度不同而间接通过影响物质的合成来调节内环境稳态。他的前提是DNA的转录物，经过Dicre（这是属于RNA酶III家族成员）酶剪切而成的，这种酶最先是在果蝇的身体中发现的。后来的研究发现它广泛存在于人、真菌等真核生物中。正是由于对靶细胞合成蛋白的控制性，才会在发育、病毒防御、造血过程等方面发挥作用。

现已知，人的基因组中有222个编码miRNA的基因，可以编程207种miRNA，虽然这只占人基因序列的3%左右。但其合成种类已远超氨基酸的种类，但根据研究估计实际数目起码要超出一倍，这样说来，miRNA发挥这么大作用也是理所当然的了。

二、其它RNA

1、小分子RNA。其實miRNA也具有这种功能，也可以归为小分子RNA。这类RNA一般也就几百个到几十个核苷酸，这和蛋白质比起来真是小巫见大巫了。但“小巫”却有着大角色。它可通过互补序列的结合反作用于DNA，从而关闭或调节基因的表达。甚至某些小分子RNA可以通过指导基因的开关来调控细胞的发育时钟，他可以让基因悄悄地“沉默”。这是相当有意义的，因为控制了一类细胞的周期就意味着控制了这个生物的发育。

2、反义RNA与非编码RNA。反义RNA，这与前面所说的miRNA作用相似。中学翻译蛋白所用的都是单链模板。但基因也不能保证时刻不变，总会出错。这就需要有调控蛋白合成的物质。这就是反义RNA的作用机理：与mRNA配对，来调控蛋白的合成，这是控制生物基因表达的一种方式。那么能够抑制某些特定基因的表达，是否可以寻找病毒的反义RNA来抑制病毒在人体内恶性增殖，来治愈癌症呢？

答案是肯定的，这就需要我们来引入另一种RNA。号称生物遗传学界的“暗物质”。话归正题，每个人身体中都有原癌基因和抑癌基因。非编码RNA既然能调控很多方面，既然也能调控这两种基因的表达。一旦调控失衡就有可能导致一些重大疾病。这就需要特定的反义RNA来对这种失调进行控制，这种反义RNA已经能治愈小鼠的肝炎。他的好处在于能够使病毒中失调的非编码RNA在源头上“沉默”，这项技术在将来有望在源头上控制艾滋病，重点是有可能使艾滋病的基因突变“失效”，不再让医学的发展赶不上生物的变化。

3、核酶与端体酶RNA。高中生物基因工程这本书中，如何在对基因进行人工操控？这里面一定有一种拥有RNA的结构同又有酶的催化功能。这就是核酶，基因“切割”的本质是水解，那么核酶通过催化转和磷酸二酯键水解反应参与RNA自身剪切、加工过程。他的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。

其实这两种核酸酶是有共性的，之所以对核酶和端体酶具有划分，是因为前者作用具有普遍性，而后者主要作用于端粒。重要的是端粒酶作用间接关系生物的寿命，在高中指出了人的衰老与端粒的长短有关。端粒和蛋白共同组成了染色体的尾部结构，作用是保持染色体的完整性和控制细胞的分裂周期。细胞分裂次数每增多一次，端体酶就会使端粒少一段，久而久之，端粒消耗殆尽，细胞就会自动凋亡，大面积的端粒耗尽就会导致生物衰老。

人的生命有时就是一个从小到大再从大到小的一个过程，有些细节能影响全局，就如同一个RNA能影响并贯穿生命的一生。不负生命，我们要不断在细节上寻求突破，既然基因所指导组成的生命的精密程度超过任何一件人工物品，我们又有什么理由不去塑造精彩的人生。

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