[S02] 082 蛋白质和基因谁先出现

一、内含子-那些无意义的片段

1、在1970年后人们发现DNA序列真正可以合成蛋白质的只占序列的不到10%，大部分区域充满了无意义的片段。这些片段在转译的时候甚至被剪切掉，那些没有被剪切掉的，送去核糖体的部分叫做外显子，剪切掉的部分叫做内含子。

2、内含子在基因中的位置有高度的相似性，甚至是跨物种的相似性，比如凝血蛋白的基因和免疫细胞的一种基因的内含子位置也高度吻合。

3、在微生物携带基因10亿年漫长过程中，内含子默默处于不动的位置让人们怀疑他应该有一些重要意义才没被淘汰，甚至位置都没变。

4、现在可以找到的证据就是内含子对基因表达强弱的影响，比如人体的β-globin基因，在有内含子存在时产生的mRNA的量就很多，这是一种促进。人体胶原蛋白中一个基因，有一段长长的内含子序列，如果把他剪掉，转录时的效率就大大增加。这是一种抑制。

5、外显子洗牌效应是从宏观上解释内含子的意义：空位多了以后在切断的时候很少伤及有功能的基因，有利于促进优势基因的重组，出现新功能新蛋白质。

二、核糖体：制造蛋白质的工人

1、mRNA从细胞核中跑出来，在细胞质中和核糖体遇到，核糖体分两部分，把mRNA夹住后读取上面的碱基序列，3个一组读取。起始位从AUG开始，按照对应关系，t-RNA把氨基酸运过来。

2、每生成一个氨基酸就用肽键把他们串起来，读取到UAA时，不再有氨基酸来，而是来了一个蛋白质：释放因子，把氨基酸链切断，这个过程就是转译。

3、转译后的肽链会折叠成蛋白质，除了环境因素外，还有其他的酶参与折叠，做形状上的修饰，修饰也很重要，保证蛋白质功能正常。

4、转译的过程很像计算机程序，所以这部分已经成了考试出题者最爱的，满足了应试教育的考核各种标准。

5、也许新的教育理念是让学生更频繁的接触新逻辑，读懂新逻辑，而不是对某一个逻辑读懂后，训练他们的熟练度。

三、先有基因，还是先有蛋白？

1、一条mRNA要出现，经历了解旋，转录，转译，折叠，这些过程都需要蛋白质执行具体工作，而要产生蛋白质必须先有基因图谱，那么是基因先出现的，还是蛋白质先出现的呢？

2、支持基因先出现的，叫做RNA世界假说，支持蛋白质先出现的叫做蛋白质世界假说，现在前者成为生物学的主流。

3、RNA世界假说认为最早是RNA完成的复制工作，在1980年两位美国分子生物学家找到了可以做这些工作的RNA，起名核酶，这两位科学家凭借这个获得了1989年诺贝尔生理学医学奖。

4、在2009年剑桥大学的约翰·萨瑟兰在实验中证明，氰化氢、硫化氢和紫外线，这3种在原是地球大量存在的物质可以在特定金属催化的作用下发生化学反应，生成RNA的四种碱基。又为RNA世界假说找到了重要支持。有了碱基、糖、磷酸，就能出现RNA了。

5、RNA世界假说面对最大的挑战是RNA很容易分解，甚至在室温下的水里都会降解，但是科学家们也在模拟原始地球环境中找到了可以让RNA稳定的环境。

6、蛋白质世界假说的论点也有证据，因为在模拟原始地球环境中可以出现氨基酸，甚至已经模拟出生命必须的20种氨基酸中的17种，所以很可能20种都能出现。

7、科学家们用计算机模拟了100个长度序列的氨基酸链，随机排序了一万亿种，其中只出现了7种有功能的蛋白质。可一个生命个体至少也要有几千种功能性的蛋白质，所以只利用蛋白质出现生命概率太低了。

8、还有一种和稀泥假说，认为RNA和蛋白质是分别单独出现的，而且机缘巧合的合作起来，出现了生命。