理论教育 DNA规制的生物化学过程的优化方法

DNA规制的生物化学过程的优化方法

时间:2023-07-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:DNA作为一个微细物质实体,一种生物大分子结构从而具有体形与体量。DNA一旦生成就进行着自我复制的运动。mRNA对DNA的转录的化学活动具有高度精确性,错误率为1/10000。遗传是生命体运动和变化的特殊形式,它表明始原DNA对子代、孙代,即后裔体性的规制作用。DNA分子既有稳定性,又存在变异性,在内外环境发生变化的情况下,可以引起DNA结构发生变异。

DNA规制的生物化学过程的优化方法

正如经济学对国民财富的理论分析要从它的简单的形式——商品着手一样,我们对生命体的理论分析是从生物细胞内的微细物质DNA的性质及其运动特征开始。

DNA是位于细胞核深处部位的高分子聚合物,更具体地说,它是一个由4种碱基配对、联结、排列而成的双螺旋结构。这种带有遗传信息的DNA片段称为基因。带有生物遗传信息和遗传密码的基因支持着生命的基本构造和性能,储存着种族、血型、性别、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息,演绎着生命的繁衍细胞分裂蛋白质合成等重要生理过程。地球上每一个生物种都有着与其他生物种不相同的、独自的基因结构。基因结构是生命体的“精髓”。它决定生物体的性状和生长、衰亡,并且把遗传信息传递到下一代。

DNA作为一个微细物质实体,一种生物大分子结构从而具有体形与体量。大肠感菌基因组的大小为4.6mb,人体基因组大小为3200mb。[8]

基因组中只有部分基因参与生命活动,即进行“基因表达”。单细胞生物由于其极简单的生命形式,只需动用少许DNA分子(基因)参与表达。“一种低等的细菌在特定的时间里也只表达某些基因——保证可以合成某些酶以代谢它所遇到的营养物,同时却不合成其他营养物所需要的酶。”[9]这就是蓝菌以及微生物保持着很少量基因结构的原因。

DNA是一个具有稳定性的微物质结构,具有体形、质量、能量等物质属性,又有储蓄遗传信息、携带遗传密码、指令蛋白质合成的生物属性。这些属性规定生命体的体性。DNA一旦生成就进行着自我复制的运动。在遭受外在破坏性作用,DNA“原初结构”被“撕裂”时,还能进行自我修复。上述情况表明,DNA已经是初始的生命体,只不过它还采取“体之精髓”“体性密码”的质态,还未与蛋白质载体相结合,完成“对象化”和“实体化”。只是在mRNA发挥职能,进行转录、翻译将DNA嵌入和编码蛋白质体后,才完成了实在的“有血有肉”“有精有体”的DNA-蛋白质复合体的塑造,完成了地球有生命物质体的生成。

生命体的创生开始于DNA的生成,继起于RNA转录、翻译功能,最终完成于DNA-蛋白质体的形成。这是一组特殊生化物质分子——核糖核酸、核苷酸、酶、氢链、氨基酸分子间开展的生物化学过程。在这一系列极其复杂的生化物质的分解、化合中创生出一种已具有生命特性的新物质体——脱氧核糖核酸(DNA)。(www.daowen.com)

DNA生成后,它就犹如一个稳定的带有特定的遗传信息的,可以进行复制的“模板”,RNA单链体本身是按DNA的模板复制的。mRNA的翻译机制,体现出按照DNA的体性和要求,进行核酸分子与氨基酸分子的合成。mRNA对DNA的转录的化学活动具有高度精确性,错误率为1/10000。在mRNA的翻译进程中,“mRNA也会以一定频率出现突变和损伤,这样的缺陷mRNA可能产生不完整和不正确的蛋白质。它们可能给细胞带来负面作用,翻译过程可以识别缺陷的mRNA并予以去除,或将其蛋白质产生去除”[10]

转录和翻译过程中出错的自我校正、修复机制,体现了DNA对核苷酸分子与氨基酸分子相结合的一系列复杂的化学活动的规制作用。生物化学家将这一系列有规制的分子生物学活动称为“DNA编码蛋白质”,这时又称为DNA在蛋白质产品中获得“忠实的表达”。

生命体通过生殖进行着父(母)体和子(女)体的代际轮替。代际轮替中DNA结构保持不变,也就是始原DNA结构向下代遗传。遗传是生命体运动和变化的特殊形式,它表明始原DNA对子代、孙代,即后裔体性的规制作用。遗传机制保证了地球上生物物种的长期稳定性。科学家发现距今20万年前的尼安德特人的DNA结构和现代人的DNA结构的差异只不过是1%~2%范围。

DNA分子既有稳定性,又存在变异性,在内外环境发生变化的情况下,可以引起DNA结构发生变异。这种变异包括结构良变或恶变。地球上生命体产生以来在漫长过程中出现的良性演化,意味着生命体对环境的适应性的增加。在有利的外来因素出现,或是生存资源减少、生存竞争加剧的条件下发生DNA的优化组合,体现的是细胞内更多潜在基因获得调动和参与组合,其表现是生物肢体、脏器、皮肤等的发育和生理机制的多样化与完善化。

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