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《基因永生論》第四章  生命與基因運(yùn)行的內(nèi)在原理

作者：陳少華

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生命科學(xué)里有一些必須要得到解釋的難題,。要想真正理解生命的奧秘,，就必須明白以下問(wèn)題的答案。

1,、    ATP是公認(rèn)的細(xì)胞能量,。它倒底是什么東西？是怎么發(fā)揮作用的,？

2,、    導(dǎo)肽是怎么發(fā)揮作用的。為什么具有信號(hào)序列就能引導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)呢,？

3,、    內(nèi)含子有什么用。內(nèi)含子是基因里的非編碼區(qū)，不編碼蛋白質(zhì),，可以被轉(zhuǎn)錄,，之后會(huì)被加工切除。這些似乎毫無(wú)意義的內(nèi)含子卻占到基因長(zhǎng)度的95% ,。它們有什么作用呢,？

4、    為什么是三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸,？

5,、    基因的表達(dá)調(diào)控是怎樣做到的。調(diào)控序列控制各個(gè)基因在什么時(shí)間,、在生物體的什么部位以什么強(qiáng)度來(lái)表達(dá),。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子,、沉默子等,。它們是怎么發(fā)揮作用的。

6,、    受精卵是如何從一個(gè)細(xì)胞分裂成為一個(gè)復(fù)雜生命體的,。細(xì)胞是如何隨著生長(zhǎng)發(fā)育而分化的呢？細(xì)胞是如何可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候關(guān)閉某個(gè)基因,，打開(kāi)某個(gè)基因,、增強(qiáng)或衰弱某個(gè)基因的表達(dá)的呢？

只有深入了解了這些問(wèn)題背后所蘊(yùn)含的真相,，才算是對(duì)生命的內(nèi)在運(yùn)行有了一個(gè)大概的了解。本章將用淺顯易懂的語(yǔ)言,，帶您一起了解生命的原理,。

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◎1、ATP是公認(rèn)的細(xì)胞能量,。它倒底是什么東西,？是怎么發(fā)揮作用的？

ATP即腺嘌呤核苷三磷酸（簡(jiǎn)稱三磷酸腺苷）,，是一種不穩(wěn)定的高能化合物,，由1分子腺嘌呤，1分子核糖和3分子磷酸基團(tuán)組成,。又稱腺苷三磷酸,，簡(jiǎn)稱ATP。細(xì)胞內(nèi)各種代謝,，產(chǎn)生的能量會(huì)生成ATP,；當(dāng)需要能量來(lái)促成反應(yīng)或運(yùn)動(dòng)時(shí)，ATP就會(huì)被拿出來(lái)使用，供給能量,。所以ATP是細(xì)胞內(nèi)的能量貨幣,。

ATP分子的化學(xué)鍵是一種高能化學(xué)鍵。這種鍵有一個(gè)特點(diǎn),，需要很多能量才能形成,。一旦化學(xué)鍵斷裂，就會(huì)釋放很多能量,。就象是石油需要很多太陽(yáng)能量與化學(xué)能量的積累才能形成一樣,，石油蘊(yùn)含著很高的化學(xué)能量。石油一旦燃燒,，就會(huì)將能量釋放,，產(chǎn)生很高的熱量。ATP與石油有類似之處,。ATP的化學(xué)鍵斷裂,，相當(dāng)于石油的燃燒，得到ADP與磷酸,，會(huì)釋放出能量,。這種化學(xué)能會(huì)使周圍的熱能增加，熱能使得分子運(yùn)動(dòng)速度加快,，熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,。分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，運(yùn)動(dòng)速度越快,，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的速度就越大,。如果分子運(yùn)動(dòng)速度很小，那化學(xué)反應(yīng)就很難發(fā)生,。所以,，細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)很多時(shí)候如果有ATP分子的參與，反應(yīng)速度就會(huì)大大加快,。

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◎2,、導(dǎo)肽是怎么發(fā)揮作用的。

蛋白質(zhì)分子一端具有信號(hào)序列,，名為“導(dǎo)肽”,，可以指導(dǎo)分子的行為。蛋白分子因此知道自已被制造出來(lái)后的目的地是哪里,，會(huì)老老實(shí)實(shí)地趕到導(dǎo)肽所指出的地點(diǎn),。

這確實(shí)讓人費(fèi)解。為什么具有信號(hào)序列就能引導(dǎo)蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)呢,？蛋白質(zhì)分子難道有意識(shí)嗎,？

蛋白質(zhì)并沒(méi)有意識(shí),，這個(gè)信號(hào)序列要起作用，需要信號(hào)識(shí)別蛋白或受體的作用,。信號(hào)識(shí)別蛋白或受體會(huì)與信號(hào)序列結(jié)合,。每一種受體只能與一種信號(hào)序列結(jié)合,，因?yàn)閮烧咴诮Y(jié)構(gòu)上具有互補(bǔ)性,。蛋白質(zhì)分子并不需要有意識(shí),，它只需要不停地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng),，最終一定會(huì)找到跟它導(dǎo)肽信號(hào)序列結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的受體結(jié)合,。這看起來(lái)就象是導(dǎo)肽在指引著蛋白分子到達(dá)前進(jìn)目的地一樣,。

例如,，在蛋白分子進(jìn)入線粒體腔的過(guò)程里,，蛋白質(zhì)的導(dǎo)肽指導(dǎo)蛋白質(zhì)的前進(jìn)方向。導(dǎo)肽就象是火車頭,，拖動(dòng)蛋白質(zhì)前行,。在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí),，導(dǎo)肽鏈作布朗運(yùn)動(dòng)搖擺不定,，一旦前體蛋白進(jìn)入線粒體腔，立即有一分子mhsp70結(jié)合上去,，這樣就防止了前導(dǎo)肽退回細(xì)胞。接著肽鏈進(jìn)一步伸入線粒體腔,，肽鏈會(huì)結(jié)合更多的分子,。Mhsp70附著在肽鏈和線粒體膜上,，可拖動(dòng)肽鏈,。首先mhsp70以一種高能構(gòu)象結(jié)合導(dǎo)肽，然后松弛為一種低能構(gòu)象,，促使導(dǎo)肽進(jìn)入線粒體腔,，并迫使后面的肽鏈解鏈以進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)孔道,。基因融合實(shí)驗(yàn)證明,，導(dǎo)肽的不同片斷含有不同的導(dǎo)向信息,。不同的導(dǎo)肽所含的信息不同,，可使不同的線粒體蛋白質(zhì)運(yùn)送至線粒體的基質(zhì)中,，或定位于內(nèi)膜或膜間隙,。如定位于線粒體基質(zhì)中的蛋白，其導(dǎo)肽的N端帶正電荷,，含有導(dǎo)向基質(zhì)的信息,。在跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí),，首先在細(xì)胞質(zhì)hsp70的參與下解折疊為伸展?fàn)顟B(tài)，然后與膜受體結(jié)合并在接觸點(diǎn)處通過(guò)修辭格粒體膜進(jìn)入基質(zhì)，其導(dǎo)肽即被基質(zhì)中的蛋白水解酶水解,，成為成熟的蛋白質(zhì)。

毫無(wú)疑問(wèn),，DNA會(huì)指導(dǎo)RNA生成一系列蛋白質(zhì)分子,，這種分子集成了DNA的指令,，指導(dǎo)酶與蛋白質(zhì)的具體行動(dòng),。比如信號(hào)識(shí)別顆粒signalrecognition particle （SRP）在真核生物

細(xì)胞質(zhì)中一種小分子RNA和六種蛋白的復(fù)合體,，此復(fù)合體能識(shí)別核糖體

上新生肽末端的信號(hào)，順序并與之結(jié)合,，使肽合成停止,，同時(shí)它又可和ER膜上的停泊蛋白

識(shí)別和結(jié)合，從而將mRNA上的核糖體,，帶到膜上,。

蛋白質(zhì)分子會(huì)有特定的分子排列來(lái)存儲(chǔ)信號(hào)。DNA的指令也會(huì)通過(guò)不同的分子排列來(lái)存儲(chǔ)在蛋白質(zhì)分子上,。具有這種信號(hào)指令存儲(chǔ)的蛋白質(zhì)就會(huì)按照指令的要求行事,，這到底是一種什么機(jī)制呢,？

DNA通過(guò)生產(chǎn)蛋白質(zhì)分子來(lái)操縱細(xì)胞的功能行為,，能將很多的信息集成到蛋白質(zhì)分子中。這些信號(hào)序列之所以能發(fā)揮作用,，是因?yàn)檫@些信號(hào)序列擁有特定的分子結(jié)構(gòu),。每一種分子結(jié)構(gòu)，都相當(dāng)于是一把形狀不同的鑰匙,。會(huì)有一個(gè)分子形狀與其互補(bǔ)的鎖在等待著與這把鑰匙結(jié)合,。一旦兩者結(jié)合，蛋白分子就能完成相應(yīng)的功能,。

決定新合成的多肽轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的哪個(gè)部位的信息存在于多肽的本身,，如信號(hào)肽決定細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中開(kāi)始合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。而缺少信號(hào)肽的多肽,，只能在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中完成蛋白質(zhì)的合成,，然后再根據(jù)自身的其它信號(hào)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的其它部位,。除此之外，新合成的多肽會(huì)遇到如何正確地折疊成為有功能蛋白質(zhì)這一重要問(wèn)題,。同樣,，決定一條多肽如何正確折疊，何時(shí)折疊,，甚至有的多肽還需要重新折疊等,，這些信號(hào)也存在于蛋白質(zhì)氨基酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)中。

細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)分子可以識(shí)別正在合成的多肽或部分折疊的多肽,，并與多肽的某些部位相結(jié)合,，從而幫助這些多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊或裝配,，這一類分子并不能與最終產(chǎn)物的形成,，因此稱為分子伴侶。信號(hào)識(shí)別顆粒就是一種分子伴侶,，它可與信事情肽結(jié)合,，幫助多肽轉(zhuǎn)運(yùn)。

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◎3,、內(nèi)含子有什么用,。

基因包含編碼區(qū)與非編碼區(qū)，編碼區(qū)是編碼蛋白質(zhì)的,，又稱外顯子,，占整個(gè)基因數(shù)據(jù)中的3%。另外就是非編碼區(qū),。包括內(nèi)含子,、簡(jiǎn)單重復(fù)序列、調(diào)控序列等,。

一個(gè)基因,，只有3%是編碼蛋白質(zhì)的代碼，這種代碼的意義已經(jīng)被科學(xué)家了解了,。每三個(gè)堿基對(duì)應(yīng)于一個(gè)氨基酸,，依照順序來(lái)合成蛋白質(zhì)。

對(duì)于內(nèi)含子,，這種代碼會(huì)被轉(zhuǎn)錄到RNA上,，但會(huì)在翻譯為蛋白質(zhì)之前被剪除。內(nèi)含子是不能編碼蛋白質(zhì)的無(wú)意義的代碼,。

內(nèi)含子一直被認(rèn)為是無(wú)意義的垃圾代碼,。但自然從來(lái)不作無(wú)用之事。如果內(nèi)含子真的只是垃圾,，那《時(shí)空波動(dòng)論》的基礎(chǔ)——“最省力實(shí)用原理”,，將被證明是錯(cuò)誤的,。

細(xì)胞在分裂前，都需要復(fù)制DNA,。DNA高達(dá)30億個(gè)堿基,，要全部復(fù)制下來(lái)確實(shí)需要?jiǎng)佑貌恍〉馁Y源與時(shí)間。而這30億個(gè)堿基里,，真正有用的堿基不到3% ,。其它的堿基都是毫無(wú)意義的間隔序列。大自然為什么會(huì)進(jìn)化出這么浪費(fèi)的東西呢,？如果只保留有用的堿基,，那DNA將瞬間縮小數(shù)十倍，細(xì)胞的復(fù)制與分裂將非常輕松,，消耗的資源將極大減少,。人每頓飯?jiān)僖膊挥贸阅敲炊嗔耍赡芎纫槐Ｄ叹筒粫?huì)感到饑餓,。饑餓將從此遠(yuǎn)離人類,。

而現(xiàn)在由于每次細(xì)胞分裂都要將那些97%的沒(méi)有意義的代碼都復(fù)制進(jìn)新細(xì)胞，所以人總是感到累,，感到餓,。

內(nèi)含子就是這97%無(wú)意義堿基里占了挺大比重的一種代碼。其余的無(wú)意義堿基還包括間隔序列,，相當(dāng)于文章里的標(biāo)點(diǎn)符號(hào),。不過(guò)這里的間隔序列很多時(shí)候有幾M的容量，比最大的基因都大,。

內(nèi)含子絕非毫無(wú)意義的代碼,。它們有著重要的作用：降低細(xì)胞復(fù)制時(shí)的突變率，使細(xì)胞得以順利復(fù)制與增殖,。

因?yàn)榧?xì)胞的DNA在復(fù)制過(guò)程中,，決不是毫無(wú)差錯(cuò)的。事實(shí)上,，每回都會(huì)有萬(wàn)分之一的概率出錯(cuò),，這就是基因突變的來(lái)源。人類之所以能進(jìn)化出來(lái),，就是靠這種出錯(cuò)而導(dǎo)致的突變。但突變大概只有億分之一的概率會(huì)對(duì)生物體無(wú)害,，十億分之一的概率才對(duì)生物的進(jìn)化有利,。生物在發(fā)生基因突變后，絕大多數(shù)情況下都會(huì)死亡,。

正是因?yàn)榛虻膹?fù)制風(fēng)險(xiǎn)如此巨大,，稍有不慎,，生物體就可能沒(méi)命，所以大部分生物都因此死亡了,。而生物體里有一些生物由于基因突變而擁有更大的生存優(yōu)勢(shì),，而存活下來(lái)。這些生物基因里有用的基因只占基因代碼里極少的一部分,。由于DNA復(fù)制中出錯(cuò)的概率是不變的,，如果基因代碼非常多，而里面真正有用的基因代碼卻非常少,，那每次復(fù)制,，最大的可能是那些沒(méi)有用的代碼出錯(cuò)，有用的代碼卻能保持正確,。這種基因的特點(diǎn)就被保留了下來(lái),，地球上的生命其基因都會(huì)出現(xiàn)擁有大量垃圾代碼，有用的代碼隱藏在垃圾代碼中間,。

所以超長(zhǎng)的內(nèi)含子,、巨長(zhǎng)的間隔序列并不是沒(méi)有用的。它們降低了有用基因發(fā)生突變的概率,，使生命體可以穩(wěn)定地生存下去,。

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◎4、為什么是三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸,？三聯(lián)密碼子是如何決定的,？

大家都知道DNA的密碼原理：三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸。當(dāng)然這是最合理的情況,。因?yàn)榘被嶂挥?0種,，堿基有4種，那三個(gè)堿基不同的排列組合有4³種,，也就是64種,。這比20種要多，但多得并不多,，正好合適,。仔細(xì)分析20種氨基酸的密碼子表，就可以發(fā)現(xiàn),，同一種氨基酸可以由幾個(gè)不同的密碼子來(lái)決定,，起始密碼子為AUG(甲硫氨酸) ， 另外還有UAA,、UAG,、UGA三個(gè)密碼子不能決定任何氨基酸，是蛋白質(zhì)合成的終止密碼子。

其它的情況,，如兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸,，或四個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸，都不會(huì)合適,，要么太多,，要么太少不夠用。

現(xiàn)在要問(wèn)的是,，細(xì)胞在執(zhí)行DNA指令時(shí)又是怎么知道是三個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸呢,？細(xì)胞絕對(duì)是沒(méi)有意識(shí)的。

其實(shí)這是可以解釋的,。

DNA首先會(huì)被RNA聚合酶結(jié)合,，通過(guò)轉(zhuǎn)錄，將DNA堿基代碼復(fù)制到信使RNA（MRNA）上,。MRNA會(huì)通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)游出細(xì)胞核,，同核糖體結(jié)合，形成復(fù)合體,。以MRNA為模板,，開(kāi)始翻譯。也就是往MRNA序列上插氨基酸,。

這時(shí)候需要用到轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（TRNA）,。其實(shí)，三聯(lián)子密碼,，就是由TRNA決定的,。

TRNA有一段RNA序列代碼，這段代碼會(huì)被折疊,?？瓷先ハ袢~草的葉形，其一端是攜帶氨基酸的部位,，另一端有3個(gè)堿基,。每個(gè)tRNA(transfer RNA即轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）的這3個(gè)堿基可以與mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì)，因而叫反密碼子,。正是這里是3個(gè)堿基,，所以決定了3個(gè)堿基代表一個(gè)氨基酸。

每一種TRNA由于其代碼序列不同,，會(huì)攜帶不同的氨基酸,。由于有20種氨基酸，那TRNA也是20種,。這又是什么原因呢,？

TRNA能攜帶什么氨基酸,，是由其代碼序列決定的,。有一種酶,，叫氨基酰-tRNA合成酶，這種酶家族有20種,，每一種氨基酸都有相對(duì)應(yīng)的TRNA合成酶,。比如亮氨酸TRNA合成酶，會(huì)尋找與其分子結(jié)構(gòu)配對(duì)的TRNA,。它就會(huì)找到亮氨酸TRNA,。因?yàn)閮烧叩慕Y(jié)構(gòu)是互補(bǔ)的，有很好的親和性,。于是兩者會(huì)結(jié)合,，酶的作用是催化反應(yīng)，就會(huì)有亮氨酸被酶安裝到TRNA的一端,。

亮氨酸TRNA攜帶著亮氨酸,，由于與核糖體的結(jié)構(gòu)與親和性，會(huì)進(jìn)入核糖體,。其反密碼子端會(huì)同MRNA的序列進(jìn)行配對(duì)嘗試,。如果剛好合適，亮氨酸TRNA就結(jié)合到MRNA上,，亮氨酸加入蛋白質(zhì)分子序列,。后來(lái)TRNA又會(huì)由于親和性降低而脫落，只留下亮氨酸,。

我們會(huì)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)生命活動(dòng)非常重要,。

蛋白質(zhì)具有不同的長(zhǎng)度、不同的氨基酸排列和不同的空間結(jié)構(gòu),，實(shí)驗(yàn)分析表明蛋白質(zhì)能夠形成特定的結(jié)構(gòu),。蛋白質(zhì)中相鄰的氨基酸通過(guò)肽鍵形成一條伸展的鏈，肽鏈上的氨基酸殘基形成局部的二級(jí)結(jié)構(gòu),，各種二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形成完整的折疊結(jié)構(gòu),。蛋白質(zhì)分子很大，其折疊的空間結(jié)構(gòu)會(huì)將一些區(qū)域包裹在內(nèi)部,，而將其它的區(qū)域暴露在外,。在蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)中，序列上相距比較遠(yuǎn)的氨基酸可能彼此接近,。在水溶液中,，肽鏈折疊成為特定的三維結(jié)構(gòu)。主要的驅(qū)動(dòng)力來(lái)自于氨基酸殘基的疏水性,，氨基酸殘基的疏水性要求將氨基酸疏水片段放置于分子的內(nèi)部,。

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◎5、基因的表達(dá)調(diào)控是怎樣做到的。調(diào)控序列控制各個(gè)基因在什么時(shí)間,、在生物體的什么部位以什么強(qiáng)度來(lái)表達(dá),。包括啟動(dòng)子、增強(qiáng)子,、沉默子等,。它們是怎么發(fā)揮作用的。

基因大多都會(huì)有一個(gè)調(diào)控區(qū),。調(diào)控序列控制各個(gè)基因在什么時(shí)間,、在生物體的什么部位以什么強(qiáng)度來(lái)表達(dá)。包括啟動(dòng)子,、增強(qiáng)子,、沉默子等。

這是一種怎樣的機(jī)制使這種調(diào)控代碼來(lái)控制基因的表達(dá)強(qiáng)度與表達(dá)時(shí)間,、地點(diǎn)的呢,？無(wú)法不為此而迷惑。這種行為使得細(xì)胞與計(jì)算機(jī)高度相似,。計(jì)算機(jī)需要中央處理器來(lái)處理軟件代碼,，細(xì)胞并沒(méi)有中央處理器，那細(xì)胞是如何完成這些代碼所代表的功能的呢,？

調(diào)控序列在細(xì)胞分化,、人體發(fā)育生長(zhǎng)過(guò)程中起到至關(guān)重要的作用。某個(gè)基因什么時(shí)候表達(dá),，表達(dá)的強(qiáng)度是多少,，都是由這個(gè)基因的調(diào)控序列來(lái)決定的。

根本而言,，調(diào)控序列就是來(lái)控制基因轉(zhuǎn)錄到RNA時(shí)的強(qiáng)度,，使基因轉(zhuǎn)化成相應(yīng)蛋白時(shí)的強(qiáng)度產(chǎn)生變化。增強(qiáng)子加強(qiáng)基因轉(zhuǎn)錄為RNA時(shí)的強(qiáng)度,，使基因被大量轉(zhuǎn)錄為RNA,，產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì)，相應(yīng)功能也得到加強(qiáng),。

弱化子使基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)強(qiáng)度降低,。

沉默子則使基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)遇時(shí)困難，無(wú)法順利轉(zhuǎn)錄,。這時(shí)基因就相當(dāng)于關(guān)閉了,，轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度為0，基因開(kāi)始變得沉默,。

這些調(diào)控序列是怎么產(chǎn)生作用的呢,？換句話說(shuō),，僅憑幾行代碼，怎么能控制基因轉(zhuǎn)錄強(qiáng)度呢,？

還是要通過(guò)蛋白分子的幫助,。

細(xì)胞內(nèi)有大量的蛋白分子在游蕩。這些蛋白質(zhì)分子當(dāng)然是由基因產(chǎn)生的,。它們具體特殊的作用——作為調(diào)控蛋白,，參與基因表達(dá)水平的調(diào)控,。細(xì)胞核會(huì)有這些蛋白分子的光顧,。某個(gè)蛋白分子與調(diào)控序列代碼有高度互補(bǔ)性，就會(huì)結(jié)合在一起,，產(chǎn)生特異性分子結(jié)構(gòu),，從而影響基因轉(zhuǎn)錄水平。

這些蛋白分子是怎么產(chǎn)生的呢,？這需要細(xì)胞表面來(lái)搜集各種生物信號(hào)與刺激信號(hào),，來(lái)確定人體是處在什么發(fā)育階段，細(xì)胞是處于人體什么位置,。細(xì)胞膜表面含有大量不同種類的蛋白受體分子,，這些信號(hào)會(huì)同受體分子結(jié)合，產(chǎn)生具有新分子結(jié)構(gòu)的蛋白分子,。這個(gè)蛋白分子就會(huì)在細(xì)胞內(nèi)四處游蕩,，并來(lái)到細(xì)胞核基因處。這種結(jié)構(gòu)的蛋白分子剛好可以同基因的調(diào)控序列相結(jié)合,。如果細(xì)胞接受到一個(gè)信號(hào),，表明這個(gè)細(xì)胞需要成為肝細(xì)胞，于是這個(gè)信號(hào)就與受體分子結(jié)合,，再在無(wú)目的布朗運(yùn)動(dòng)之后到達(dá)細(xì)胞核的基因處,，同產(chǎn)生肝功能的基因調(diào)控序列結(jié)合，使這個(gè)基因被大量轉(zhuǎn)錄翻譯,。這個(gè)細(xì)胞就會(huì)慢慢變化肝細(xì)胞,。

增強(qiáng)子是怎么起作用的呢？需要依靠蛋白質(zhì)分子,。在5′端轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游約100個(gè)核苷酸以遠(yuǎn)的位置,，有些順序可以起到增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性的作用，它能使轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)上百倍,，因此被稱為增強(qiáng)子,。當(dāng)這些順序不存在時(shí)，可大大降低轉(zhuǎn)錄水平,。研究表明,，增強(qiáng)子通常有組織特異性,，這是因?yàn)椴煌?xì)胞核有不同的特異因子與增強(qiáng)子結(jié)合，從而對(duì)不同組織,、器官的基因表達(dá)有不同的調(diào)控作用,。例如，人類胰島素基因 5′末端上游約250個(gè)核苷酸處有一組織特異性增強(qiáng)子,，在胰島素β細(xì)胞中有一種特異性蛋白因子,，可以作用于這個(gè)區(qū)域以增強(qiáng)胰島素基因的轉(zhuǎn)錄。在其他組織細(xì)胞中沒(méi)有這種蛋白因子,，所以也就沒(méi)有此作用,。這就是為什么胰島素基因只有在胰島素β細(xì)胞中才能很好表達(dá)的重要原因。

終止子是怎么起作用的呢,？在3′端終止密碼的下游有一個(gè)核苷酸順序?yàn)锳ATAAA,，這一順序可能對(duì)mRNA的加尾(mRNA尾部添加多聚U)有重要作用。這個(gè)順序的下游是一個(gè)反向重復(fù)順序,。這個(gè)順序經(jīng)轉(zhuǎn)錄后可形成一個(gè)發(fā)卡結(jié)構(gòu),。發(fā)卡結(jié)構(gòu)阻礙了RNA聚合酶的移動(dòng)。發(fā)卡結(jié)構(gòu)末尾的一串U與轉(zhuǎn)錄模板DNA中的一串A之間,，因形成的氫鍵結(jié)合力較弱,，使mRNA 與DNA雜交部分的結(jié)合不穩(wěn)定，mRNA就會(huì)從模板上脫落下來(lái),，同時(shí),，RNA聚合酶也從DNA上解離下來(lái)，轉(zhuǎn)錄終止,。AATAAA順序和它下游的反向重復(fù)順序合稱為終止子,，是轉(zhuǎn)錄終止的信號(hào)。

為什么增強(qiáng)子能夠增加基因的表達(dá)呢,？

生長(zhǎng)信號(hào)與細(xì)胞表面的受體分子結(jié)合,，形成轉(zhuǎn)錄因子蛋白分子。轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),，到達(dá)細(xì)胞核基因處,，與啟動(dòng)子結(jié)合，形成特異結(jié)構(gòu),。這種結(jié)構(gòu)可以激發(fā)RNA聚合酶的活性,。RNA聚合酶正好通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)到達(dá)基因，與這個(gè)特異結(jié)構(gòu)相結(jié)合,，RNA聚合酶于是被成功激活,，開(kāi)始對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。

轉(zhuǎn)錄因子如果遇上的是增強(qiáng)子,，兩者結(jié)合,，形成另一種特異結(jié)構(gòu),。這種結(jié)構(gòu)的分子與RNA聚合酶具有親和性，在一定程度上可以吸附RNA聚合酶分子,，但由于這種吸附力非常弱,，兩者并不會(huì)結(jié)合。RNA聚合酶分子在進(jìn)行無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中,，會(huì)因?yàn)檫@種吸附力而滯留,，大量的RNA聚合酶因此被聚集到增強(qiáng)子附近。增強(qiáng)子離啟動(dòng)子很近,，這些酶不久就會(huì)遇到不遠(yuǎn)處啟動(dòng)子代碼,。啟動(dòng)子可以同RNA聚合酶緊密結(jié)合，開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,?；虻霓D(zhuǎn)錄次數(shù)將因?yàn)楦浇傅臐舛仍黾佣岣吆芏啾丁?/p>

為什么轉(zhuǎn)錄因子能夠影響基因的轉(zhuǎn)錄頻率呢？因?yàn)镽NA聚合酶同基因的結(jié)合并不是非常穩(wěn)固的,，由于結(jié)構(gòu)上并非完全一互補(bǔ)，這種結(jié)合有成功的可能,，也有不成功的可能,。有些情況下，RNA聚合酶會(huì)從基因上脫落,，使轉(zhuǎn)錄失敗,。而且，RNA聚合酶并沒(méi)有眼睛去觀看基因的情況,，來(lái)決定是否上前結(jié)合,。在隨機(jī)的無(wú)目的的熱運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，RNA聚合酶同基因的接觸只是很短一剎那,，由于結(jié)構(gòu)上并非結(jié)合得天衣無(wú)縫,，很多情況下雙方都會(huì)無(wú)法順利結(jié)合。轉(zhuǎn)錄因子正好就是解決這一問(wèn)題的,，一旦轉(zhuǎn)錄因子這種蛋白分子同基因的啟動(dòng)子序列里的增強(qiáng)子結(jié)合,，就會(huì)產(chǎn)生新結(jié)構(gòu)的復(fù)合物，這種復(fù)合物將同RNA聚合酶完美地結(jié)合在一起,，結(jié)合十分有力,，無(wú)法分開(kāi)，成功率接近百分之百,。所以轉(zhuǎn)錄因子能夠大大增加基因轉(zhuǎn)錄的頻率,。

有的基因在特定條件下會(huì)被誘導(dǎo)開(kāi)始表達(dá)。在特定條件下,，某些轉(zhuǎn)錄因子會(huì)被激活,。一些轉(zhuǎn)錄因子并非時(shí)刻都是有活性的,，如果被磷酸化，或溫度,、PH值不合要求,，就會(huì)失活。如果外界條件變化,，給予轉(zhuǎn)錄因子相應(yīng)的刺激,，轉(zhuǎn)錄因子就會(huì)被激活，而擁有可以同基因啟動(dòng)子序列結(jié)合的能力,。有的基因平時(shí)由于阻遏蛋白結(jié)合在基因沉默子序列上,，或其它原因，而無(wú)法同RNA聚合酶結(jié)合,。轉(zhuǎn)錄因子將同啟動(dòng)子結(jié)合,，改變基因構(gòu)象，使阻遏蛋白無(wú)法繼續(xù)同基因結(jié)合,，脫落出去,。RNA聚合酶就可以同基因結(jié)合，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄表達(dá),。有的基因原本就無(wú)法同RNA聚合酶結(jié)合,，必須要有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到啟動(dòng)子上，改變基因結(jié)構(gòu),，才會(huì)被RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合,。

通過(guò)以上分析，可以知道,，基因的調(diào)控,，首先基因上有調(diào)控序列，可以被蛋白質(zhì)分子結(jié)合,，來(lái)改變基因的結(jié)構(gòu),。這些調(diào)控序列主要是啟動(dòng)子區(qū)，包括啟動(dòng)子,、增強(qiáng)子,、弱化子、沉默子等,。

其次,，需要有能與基因調(diào)控序列結(jié)合的蛋白質(zhì)分子如轉(zhuǎn)錄因子、激素等,。這些蛋白分子同基因調(diào)控序列結(jié)合,，改變基因結(jié)構(gòu)，使基因被RNA聚合酶結(jié)合或無(wú)法結(jié)合,。

這樣,，就達(dá)到了調(diào)控基因表達(dá)的效果,。

轉(zhuǎn)錄因子就是通過(guò)改變基因的結(jié)構(gòu)，來(lái)改變基因?qū)NA聚合酶的親和力,。就象是膠水的粘度影響兩張紙結(jié)合的牢固度一樣,。膠水粘度越大，兩張紙結(jié)合得越緊密,。轉(zhuǎn)錄因子就象是膠水,，涂在基因上，RNA聚合酶經(jīng)過(guò)時(shí),，如果膠水很粘,，立刻就將酶粘住，兩者緊密結(jié)合,。如果不夠粘,，那酶只稍微停留一下，就脫落了,。不同的轉(zhuǎn)錄因子能賦予基因不同的粘度,，同RNA聚合酶結(jié)合的能力也不同。如果膠水很粘,，那酶轉(zhuǎn)錄工作完成脫落后,，下一個(gè)酶立刻就會(huì)被粘上開(kāi)始新一輪轉(zhuǎn)錄，這樣基因的轉(zhuǎn)錄頻率就會(huì)變得很高,。也就是說(shuō)，基因同酶的結(jié)合能力越強(qiáng),，結(jié)合越緊密,，那轉(zhuǎn)錄頻率就越大。

有時(shí),，轉(zhuǎn)錄因子是通過(guò)調(diào)節(jié)RNA聚合酶的活性來(lái)改變基因的轉(zhuǎn)錄活性,。轉(zhuǎn)錄因子同基因結(jié)合，其復(fù)合物一旦同RNA聚合酶結(jié)合,，會(huì)影響酶的活性,。有時(shí)增加其活性，使轉(zhuǎn)錄順利完成,，有時(shí)減少其活性,，使轉(zhuǎn)錄無(wú)法完成。有時(shí),，轉(zhuǎn)錄因子直接同RNA聚合酶結(jié)合,，來(lái)改變酶的活性。

還有一種調(diào)節(jié)方式,，一些小分子阻遏劑分子是通過(guò)改變轉(zhuǎn)錄因子的分子結(jié)構(gòu),，來(lái)影響基因的表達(dá),。轉(zhuǎn)錄因子因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)改變，與基因的結(jié)合或更加緊密,，或不再順利,，或結(jié)合后的復(fù)合物由于結(jié)構(gòu)變化影響到與RNA聚合酶的結(jié)合度。

這是另一種調(diào)節(jié)方式：信號(hào)蛋白分子與受體結(jié)合,，使受體被激活,。復(fù)合物同基因增強(qiáng)子結(jié)合，使rna聚合酶活性增加,，或使酶與基因結(jié)合更加緊密,，基因表達(dá)增加，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物開(kāi)始增多,。

另一種調(diào)節(jié)方式：轉(zhuǎn)錄因子原本無(wú)活性,。轉(zhuǎn)胞內(nèi)的某種成份增加，這種成份同轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,，使轉(zhuǎn)錄因子激活,，同基因調(diào)控序列結(jié)合，阻遏或加強(qiáng)基因的表達(dá),。這種方式可以根據(jù)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)成份的變化來(lái)改變基因的表達(dá)水平,。

衰減子起作用是因?yàn)榛蚶镉芯幋a衰減蛋白的系列。這種蛋白分子易形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),，阻止轉(zhuǎn)錄的進(jìn)一步進(jìn)行,。這種分子結(jié)合力弱，使RNA鏈容易從MRNA模板上脫落,。要形成發(fā)夾結(jié)構(gòu),，需要細(xì)胞某成份增加。如果這個(gè)成分不增加,，那發(fā)夾結(jié)構(gòu)無(wú)法形成,，衰減子就會(huì)失效。所以,，這個(gè)成份在控制衰減子是否起作用,。

DNA分子與組蛋白結(jié)合，形成核小體,，核小體是染色質(zhì)的組成成份,。組蛋白被磷酸化、甲基化,、乙?；紩?huì)改變組蛋白電荷的性質(zhì)，降低組蛋白與DNA的結(jié)合,。從而有利于DNA的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制,。這一事實(shí)可以提醒我們，DNA上的增強(qiáng)子,、弱化子序列是如何發(fā)揮作用的,。

與增強(qiáng)子序列結(jié)合的蛋白質(zhì)分子，如激素,、轉(zhuǎn)錄因子,、剌激性號(hào)與受體的結(jié)合物等，會(huì)將阿爾法螺旋插入到DNA的大溝中,。這大溝在哪里呢,？DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)大家都見(jiàn)過(guò)，扭來(lái)扭去的,。這個(gè)結(jié)構(gòu)曲曲折折的,，大溝就是這些凹凸不平的溝一樣的東西。同核苷酸分子形成復(fù)合物,。這將改變組蛋白的性質(zhì),，降低組蛋白與DNA的結(jié)合，有利于DNA的轉(zhuǎn)錄與復(fù)制,。這樣基因的轉(zhuǎn)錄速度會(huì)加快,，轉(zhuǎn)錄次數(shù)會(huì)提高。

復(fù)合物結(jié)構(gòu)與RNA轉(zhuǎn)錄酶更加互補(bǔ),，同RNA轉(zhuǎn)錄酶將更加牢固地結(jié)合,，從而更迅速地進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。RNA轉(zhuǎn)錄酶在進(jìn)行無(wú)序熱運(yùn)動(dòng)時(shí),，能更傾向于同此種復(fù)合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合,。使得這種復(fù)合物比其它基因擁有更多的與RNA轉(zhuǎn)錄酶結(jié)合的機(jī)會(huì)，從而轉(zhuǎn)錄次數(shù)大大增加,。

弱化子序列剛好相反。蛋白分子同弱化子序列結(jié)合后生成的復(fù)合物結(jié)構(gòu),，使RNA轉(zhuǎn)錄酶同基因的結(jié)合非常困難,。轉(zhuǎn)錄速度變慢。由于結(jié)合困維,，RNA轉(zhuǎn)錄酶同這種基因結(jié)合的可能大為下降,，轉(zhuǎn)錄的頻率減少。

總結(jié)：

基因表達(dá)調(diào)控可以用一個(gè)很好理解的比喻來(lái)解釋,。每一個(gè)基因上都有啟動(dòng)子,、增強(qiáng)子、衰減子、終止子等調(diào)控元件,，調(diào)節(jié)蛋白比如轉(zhuǎn)錄因子就是通過(guò)與這些調(diào)控元件進(jìn)行結(jié)合,，來(lái)調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。調(diào)節(jié)蛋白就象是一種液體,，抹到調(diào)控元件,，有的可以讓調(diào)控元件變得有粘性，有的讓調(diào)控元件變得滑溜異常,，有的讓調(diào)控元件長(zhǎng)出尖角,。RNA聚合酶首先與啟動(dòng)子序列結(jié)合，然后必須通過(guò)基因調(diào)控區(qū),，如增強(qiáng)子,，衰減子，終止子之后,，才能對(duì)基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,。調(diào)控區(qū)原本沒(méi)有粘性，這種結(jié)合成功概率不高,。與增強(qiáng)子結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白,，使增強(qiáng)子序列變得有粘性，可以順利結(jié)合RNA聚合酶完成轉(zhuǎn)錄,。這會(huì)使基因轉(zhuǎn)錄頻率大大提高,。與衰減子結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白，使衰減子序列變得滑溜,，RNA聚合酶通過(guò)時(shí)結(jié)合的難度加大,，很容易就脫落下來(lái)，使轉(zhuǎn)錄頻率下降,。與終止子結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白,，使終止子序列長(zhǎng)出尖角，象是路障,，阻擋RNA聚合酶的通過(guò),，從而使基因無(wú)法被轉(zhuǎn)錄。

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◎6,、受精卵是如何從一個(gè)細(xì)胞分裂成為一個(gè)復(fù)雜生命體的,。細(xì)胞是如何隨著生長(zhǎng)發(fā)育而分化的呢？細(xì)胞是如何可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候關(guān)閉某個(gè)基因,，打開(kāi)某個(gè)基因,、增強(qiáng)或衰弱某個(gè)基因的表達(dá)的呢？

細(xì)胞是如何隨著生長(zhǎng)發(fā)育而分化的呢,？細(xì)胞是如何可以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候關(guān)閉某個(gè)基因,，打開(kāi)某個(gè)基因,、增強(qiáng)或衰弱某個(gè)基因的表達(dá)的呢？

這個(gè)謎一直在困撓著我,。但我相信,，只要努力，就沒(méi)有解不開(kāi)的難題,。終于,，我理解了細(xì)胞分化的奧秘。

生命體在每個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段,，都會(huì)有一個(gè)標(biāo)志性的蛋白質(zhì)分子——生長(zhǎng)因子出現(xiàn),。這與細(xì)胞分裂周期有類似之處。細(xì)胞分裂分G1,、S,、G2、M期等,。每一個(gè)時(shí)期,，細(xì)胞都會(huì)出現(xiàn)一種標(biāo)志性的生長(zhǎng)因子，表明細(xì)胞是處于這個(gè)階段,。這個(gè)生長(zhǎng)因子出現(xiàn)后,，會(huì)同其它酶相互作用，激活相應(yīng)的酶,，完成細(xì)胞在此階段的活動(dòng),。當(dāng)該時(shí)期活動(dòng)結(jié)束時(shí)，這個(gè)生長(zhǎng)因子會(huì)水解消失,。一直被這個(gè)生長(zhǎng)因子抑制的另一個(gè)生長(zhǎng)因子就會(huì)被解放出來(lái),，開(kāi)始發(fā)揮作用，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入下一個(gè)時(shí)期,。

生長(zhǎng)發(fā)育的原理跟這個(gè)是一樣的,。每一個(gè)發(fā)育階段，都會(huì)有一個(gè)標(biāo)志性的生長(zhǎng)因子出現(xiàn),。它可能本來(lái)就存在,，但一直沒(méi)有活性，現(xiàn)在被解放出來(lái),，因?yàn)閴褐扑顾セ钚缘纳弦黄谏L(zhǎng)因子已經(jīng)水解消失了,。也可能它是被新制造出來(lái)。這個(gè)制造過(guò)程可以是這樣的：某個(gè)生長(zhǎng)因子在完成使命時(shí),，細(xì)胞會(huì)制造出一種標(biāo)志性的蛋白分子，這種蛋白分子的出現(xiàn),，標(biāo)志著這一輪生命周期的結(jié)束,，應(yīng)該進(jìn)入下一個(gè)生命階段了。這種蛋白分子將會(huì)做兩件事，首先是使完成使命的生長(zhǎng)因子失活或水解消失,，第二件事是同基因區(qū)結(jié)合,，激活生長(zhǎng)因子基因，使基因表達(dá),，制造出下一個(gè)生命階段的生長(zhǎng)因子,。

這個(gè)生長(zhǎng)因子會(huì)激活很多的酶，會(huì)同一些受體結(jié)合為復(fù)合體,。這些酶與復(fù)合體又會(huì)去DNA區(qū),，同具有互補(bǔ)結(jié)構(gòu)的DNA結(jié)合。由此一些DNA被關(guān)閉了,，另一些DNA則被打開(kāi)了,，或加強(qiáng)了。這樣細(xì)胞就會(huì)開(kāi)始分化,，成為具有特定功能的細(xì)胞,。當(dāng)需要進(jìn)入到下一個(gè)發(fā)育階段，需要啟動(dòng)新的基因表達(dá)時(shí),，這個(gè)生長(zhǎng)因子就會(huì)被磷酸化,，失去活性?；蛩庀?。一直被這個(gè)生長(zhǎng)因子抑制的下一時(shí)期的生長(zhǎng)因子才能開(kāi)始具有活性，發(fā)揮作用,，使新的基因開(kāi)始啟動(dòng)并表達(dá),。

細(xì)胞開(kāi)始啟動(dòng)某些基因，關(guān)閉一些基因時(shí),，分化就開(kāi)始了,。這時(shí)細(xì)胞內(nèi)會(huì)出現(xiàn)標(biāo)志性的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)是啟動(dòng)的基因表達(dá)出來(lái)的,。這種蛋白質(zhì)分子就是這個(gè)細(xì)胞分化類型的標(biāo)志,。如血紅蛋白之于紅細(xì)胞，胰島素之于胰島素細(xì)胞,。產(chǎn)生這種蛋白分子的基因就是分化主導(dǎo)基因,。細(xì)胞能夠被這種蛋白質(zhì)分子的信息分泌出去，同時(shí)接受鄰近細(xì)胞的信息,，這些信息都必須是一致的,，表明這個(gè)細(xì)胞團(tuán)隊(duì)都是一種類型，細(xì)胞才能繼續(xù)活動(dòng)下去,。否則表明細(xì)胞是分化錯(cuò)誤,，會(huì)啟動(dòng)凋亡程序,。

細(xì)胞究竟選擇分化成什么類型的細(xì)胞，是由附近細(xì)胞發(fā)出的信息決定的,。如果附近都是肝細(xì)胞,，那這個(gè)細(xì)胞就會(huì)選擇分化為肝細(xì)胞。如果附近細(xì)胞都還是未分化細(xì)胞,，那又該如何決定呢,？受精卵在開(kāi)始分裂后不久，會(huì)形成三個(gè)區(qū)域,。每個(gè)區(qū)域的細(xì)胞都分化成不同的器官,。細(xì)胞雖然還沒(méi)有分化，但對(duì)自身處于哪個(gè)區(qū)域,，還是會(huì)了解的,。不同的區(qū)域，細(xì)胞會(huì)收到不同的信號(hào)分子,。信號(hào)分子同細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后,，將運(yùn)動(dòng)到DNA區(qū)來(lái)選擇打開(kāi)或關(guān)閉基因。如果附近細(xì)胞都沒(méi)有分化,，那這個(gè)細(xì)胞就會(huì)做第一個(gè)分化的決定者,，選擇成為一種類型的細(xì)胞。并把這個(gè)決定用蛋白質(zhì)分子的形式分泌出去,，送到周圍的細(xì)胞鄰居處,。這樣鄰居們都會(huì)按照這個(gè)決定來(lái)成為同樣的細(xì)胞。

這樣,，細(xì)胞的基因就從時(shí)間與空間上被決定了分化的去向,。

受精卵發(fā)育的開(kāi)始首先是分形成三個(gè)區(qū)域。最初的分裂期是隨機(jī)性的分配細(xì)胞內(nèi)的資源,。結(jié)果有的細(xì)胞資源多,，有的細(xì)胞資源少。資源多的細(xì)胞就準(zhǔn)備形成這個(gè)區(qū)域比較復(fù)雜的器官,，資源少的細(xì)胞就準(zhǔn)備形成這個(gè)區(qū)域里比較簡(jiǎn)單的器官,。

這時(shí)細(xì)胞里的基因還大多不能夠被表達(dá)?；蛞磉_(dá),，需要有調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等的幫助,。細(xì)胞間也會(huì)有信號(hào)分子相互傳遞,。某個(gè)細(xì)胞這時(shí)會(huì)收到信號(hào)分子，與受體結(jié)合后,，進(jìn)入細(xì)胞核,，開(kāi)啟某個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄,，產(chǎn)生調(diào)節(jié)蛋白。這個(gè)蛋白會(huì)調(diào)節(jié)更多的基因開(kāi)啟與關(guān)閉,，同時(shí)會(huì)分泌到細(xì)胞外面，進(jìn)入鄰居細(xì)胞,，來(lái)控制它們的基因開(kāi)啟與表達(dá),。這樣就會(huì)有更多的調(diào)節(jié)蛋白被生產(chǎn)出來(lái)，加入到控制細(xì)胞分化行列中,。這個(gè)細(xì)胞開(kāi)始分裂,，將調(diào)節(jié)蛋白與已調(diào)節(jié)好的基因傳遞給下一代的兩個(gè)細(xì)胞。每一代細(xì)胞都會(huì)比上一代細(xì)胞多出一些調(diào)節(jié)蛋白與被調(diào)控好的基因,。不過(guò)這兩個(gè)細(xì)胞并不會(huì)完全一樣,。調(diào)節(jié)蛋白會(huì)在兩個(gè)細(xì)胞之間不對(duì)稱不平均地分配。結(jié)果兩個(gè)細(xì)胞會(huì)有并不相同的調(diào)節(jié)蛋白,，而成為不同的細(xì)胞類型,。隨著多個(gè)調(diào)切蛋白被一個(gè)細(xì)胞綜合起來(lái)處理后，其結(jié)果就是細(xì)胞成為一個(gè)特定類型的分化后的終末細(xì)胞,。

細(xì)胞在分化時(shí),，會(huì)接受鄰居細(xì)胞的提示信號(hào)來(lái)決定分化方向。在胚胎時(shí)期,，鄰居細(xì)胞都差不多,，大家都沒(méi)有分化。這時(shí)細(xì)胞主要是接受上一級(jí)細(xì)胞的分化指令信號(hào),。比如,，中胚層的脊索誘導(dǎo)其表面覆蓋的外胚層形成神經(jīng)板?；旧隙际窍确只募?xì)胞來(lái)指導(dǎo)后分化的細(xì)胞,。

從受精卵形成三個(gè)外中內(nèi)胚層開(kāi)始，每個(gè)細(xì)胞都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)志性的蛋白,，代表其所處的位置,。隨著細(xì)胞分化，每一個(gè)細(xì)胞標(biāo)志性的位置蛋白會(huì)越來(lái)越多,。上一個(gè)位置蛋白將激活基因,，生產(chǎn)下一下最新的位置描述蛋白。當(dāng)最新的位置蛋白產(chǎn)生并激活時(shí),，其余的位置蛋白便會(huì)水解或失活,。通過(guò)這一機(jī)制，細(xì)胞始終都有一個(gè)明確的位置標(biāo)志,。這個(gè)位置蛋白將激活相應(yīng)的基因,，使細(xì)胞分化成與其位置相稱的功能類型細(xì)胞,。

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◎結(jié)語(yǔ)：

我們可以得出結(jié)論，細(xì)胞內(nèi)這一整套精密的貌似有程序在控制的行為,，都是由分子的結(jié)構(gòu)特異性來(lái)決定和完成的,。也唯有這一機(jī)制才是可行的。中央處理器在細(xì)胞里是不存在的,。細(xì)胞唯有非常微小,，這一機(jī)制才能起作用。原因在于,，上萬(wàn)種的有機(jī)分子必須能在短時(shí)間內(nèi)就可以周游遍整個(gè)細(xì)胞找到可以與其分子結(jié)構(gòu)相配對(duì)互補(bǔ)的對(duì)象分子,，使反應(yīng)可以進(jìn)行，完成生命活動(dòng),。一個(gè)太大的細(xì)胞是不適合的,。

既然細(xì)胞沒(méi)有意識(shí)，蛋白質(zhì)或DNA并無(wú)生命,，故只能用分子結(jié)構(gòu),、熱運(yùn)動(dòng)、親水與疏水,、濃度,、電勢(shì)差等物理特性來(lái)解釋生命，才是行得通的,。生命得以產(chǎn)生,，是在一團(tuán)亂麻雜亂無(wú)章里，通過(guò)酶的分門別類,，將不同的活動(dòng)區(qū)分開(kāi),，統(tǒng)一進(jìn)行。這也說(shuō)明了生命科學(xué)同物理學(xué)的內(nèi)在關(guān)系,。物理學(xué)家進(jìn)行生命科學(xué)探索,，所具有的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，就是可以自然而然地用物理學(xué)原理來(lái)解釋生命現(xiàn)象,，而不會(huì)覺(jué)得困惑,。

親水與疏水。這是兩個(gè)能使蛋白分子產(chǎn)生特定運(yùn)動(dòng)的特性,。在細(xì)胞多水的環(huán)境里,，親水的蛋白分子一般會(huì)在胞內(nèi)水內(nèi)運(yùn)動(dòng)，疏水的蛋白分子則會(huì)因?yàn)橛憛捤阍诓粫?huì)接觸到水的角落,，如細(xì)胞膜內(nèi),。細(xì)胞膜由脂雙層組成。脂雙層分為兩頭，疏水的一頭與親水的一頭,。

濃度不同,，會(huì)驅(qū)使離子或分子從濃度高的地方運(yùn)動(dòng)到濃度低的地方。

電勢(shì)差會(huì)驅(qū)使離子從電勢(shì)高的地方運(yùn)動(dòng)到電勢(shì)低的地方,。

弄清楚了細(xì)胞內(nèi)的各種原理,，我們就可以人工制造出一個(gè)簡(jiǎn)單的細(xì)胞。

一個(gè)杯子里的溶液,，放上各種不同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子,。人體的蛋白分子有上萬(wàn)種，那就把這些蛋白質(zhì)都放進(jìn)這個(gè)杯里,。那這些蛋白質(zhì)分子幾乎肯定會(huì)自動(dòng)完成種種生命活動(dòng)。它們會(huì)尋找與其結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的分子,，進(jìn)行各種新陳代謝,。每一種分子的中心區(qū)域都會(huì)搜集一些特定的有機(jī)分子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，完成特定功能,。它們就是酶,。

當(dāng)然，光是我們添加還是太麻煩,。如果能讓溶液自已制造這些蛋白質(zhì)就更方便了,。我們就在溶液中心部位放上一個(gè)有各種小孔的核，作為細(xì)胞核,。里面是一些核酸分子,，這就是細(xì)胞的DNA。之所以選擇核酸分子,，是因?yàn)檫@種分子非常穩(wěn)定,。核酸分子由一個(gè)個(gè)堿基組成。這些堿基分為4種,，A,、T、C,、G,。每三個(gè)堿基組成一個(gè)密碼，代表一種氨基酸,。人體蛋白質(zhì)雖然有幾萬(wàn)種,，但只由20種不同的氨基酸按不同的順序組成。所以憑借這四個(gè)代碼,，可以組裝成不同的蛋白質(zhì),。這些代碼通過(guò)酶的幫助，可以被復(fù)制下來(lái),，成為MRNA分子,。再用一種TRNA分子來(lái)運(yùn)載氨基酸分子,。由于TRNA分子一端是三個(gè)代碼的序號(hào)，來(lái)同MRNA代碼序列進(jìn)行對(duì)應(yīng),，來(lái)組裝蛋白質(zhì),。所以決定了3個(gè)堿基代碼代表一種氨基酸。

組裝蛋白質(zhì)的程序因此完成了,。通過(guò)這些程序代碼,，上萬(wàn)種不同的酶被生產(chǎn)出來(lái)，去完成種種生命功能,。至此,，一個(gè)細(xì)胞就被完成得差不多了。

現(xiàn)在還要完成一個(gè)功能,，就是細(xì)胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)的時(shí)間,、生產(chǎn)的數(shù)量。這關(guān)系到細(xì)胞能否正常運(yùn)行,、分化,。這需要在DNA上的蛋白質(zhì)分子組裝代碼上增加一些控制序列。當(dāng)需要大量生產(chǎn)某種酶蛋白時(shí),，相關(guān)的刺激信號(hào),、激素等會(huì)與細(xì)胞表面的受體結(jié)合，形成的結(jié)合物通過(guò)無(wú)序運(yùn)動(dòng),，來(lái)到細(xì)胞核DNA區(qū),。由于特定的分子結(jié)構(gòu)相匹配，結(jié)合物將同DNA基因的控制序列相結(jié)合,。這種結(jié)合物對(duì)合成RNA的酶有親和力,，促使大量的RNA酶聚集到基因周圍，排隊(duì)來(lái)完成這個(gè)基因的復(fù)制與翻譯,，這種蛋白質(zhì)就會(huì)大量被生產(chǎn)出來(lái),。相反，如果不需要生產(chǎn)某些蛋白酶時(shí),，這種刺激信號(hào)與受體結(jié)合的產(chǎn)物由于與基因序列結(jié)構(gòu)互補(bǔ),，會(huì)與基因控制序列結(jié)合，形成一種排斥RNA合成酶的環(huán)境,。RNA酶將不再出現(xiàn)在這個(gè)基因的附近,。這個(gè)基因?qū)⒉辉俦槐磉_(dá)生產(chǎn)出蛋白質(zhì)。如果要徹底關(guān)閉一個(gè)基因,，就用另一種方法,。信號(hào)與受體結(jié)合物會(huì)與基因控制序列上的啟動(dòng)子結(jié)合，形成奇異結(jié)構(gòu)。RNA合成酶將無(wú)法再也基因結(jié)合,。這個(gè)基因也就是關(guān)閉了,。

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生命的原理確實(shí)是非常非常的復(fù)雜。但如果真的深入其中,，也會(huì)感到無(wú)窮的樂(lè)趣,。就象是進(jìn)入一個(gè)大寶藏，發(fā)現(xiàn)那么多妙不可言的奧秒,。

我相信,，不遠(yuǎn)的將來(lái)，會(huì)有一天,，我們將能夠飛越銀河系,，找到宜居的星球，用DNA技術(shù)創(chuàng)造出各種各樣的生命,，并制造出擁有智慧的人類,。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)永生的地球人類，將會(huì)關(guān)注這個(gè)被我們創(chuàng)造出來(lái)的智慧生命,。我們會(huì)成為這個(gè)星球智慧人類的上帝，掌控他們的命運(yùn),，受到他們的崇拜與供奉,。那時(shí)，我們地球人類將無(wú)所不能,。