基因轉錄與轉譯 Transcription And Translation

探索生命《生物學》81

1.        我們已經瞭解酵素複合物如何複製新的DNA，並且修正複製過程可能發生的錯誤，現在我們將討論下一個問題，基因是怎麼決定細胞的活動？真核細胞核內的DNA分子是怎麼控制細胞質的運作？

2.        接下來，我們將討論DNA核甘酸序列的資訊密碼如何轉錄到細胞核外指揮胞器合成其他重要的生物分子，這些生物分子包括合成建構細胞的蛋白質與催化細胞無數化學反應的酵素。

Dietrich Fischer-Dieskau sings Im Fruhling

誘發麵包黴突變的研究引導出「1個基因－1個酵素假說」 Studies of Induced Mutations in Bread Mold Led to the One Gene－One Enzyme Hypothesis

3.        許多人類的遺傳疾病顯示基因與酵素的關連。舉例來說，苯丙酮尿症phenylketonuria（PKU）是一種血液中含有濃度過高的苯丙氨酸phenylalanine（胺基酸）的疾病。正常的身體會將過量的苯丙氨酸轉換成酪氨酸tyrosine，身體再進一步代謝掉酪氨酸。

4.        苯丙酮尿症患者缺乏催化苯丙胺酸轉換成酪胺酸反應的酵素，使得身體不斷累積苯丙胺酸。有些過量的苯丙胺酸轉換成苯丙酮酸phenylpyruvic acid，苯丙酮酸在中樞神經系統積聚，造成精神疾病。

5.        正常的個體有基因製造轉換苯丙胺酸的酵素，罹患苯丙酮尿症的患者缺乏這種基因。雖然苯酮尿症與其他類似疾病的早期研究已經指出基因與酵素之間的緊密關係，但是這二者之間的真正關連經歷許多年一直沒有系統化。

6.        基因運作的觀念一直含糊不清，直到1940年George W. Beadle和Edward L. Tatum做出紅麵包黴Neurospora crassa的先驅實驗，才開始有清楚的輪廓。

7.        他們使用X光誘發紅麵包黴基因突變，突變的基因干擾紅麵包黴的正常運作，使紅麵包黴無法合成某些營養素；每一個突變的紅麵包黴，都能固定遺傳這個特徵，這代表背後有特定的一組基因在作用。

8.        George W. Beadle和Edward L. Tatum瞭解到，是突變的基因導致紅麵包黴無法製造合成某些基本營養素的問題，他們進一步假設，細胞內每一種酵素都有一個特定的基因決定怎麼合成，這個理論稱為1個基因－1個酵素假說 one gene－one enzyme hypothesis，這二位科學家因為這個理論在1958年獲得諾貝爾獎。

9.        因為酵素是蛋白質，「1個基因－1個酵素假說 one gene－one enzyme hypothesis」又稱為「1個基因－1個蛋白質假說one gene－one protein hypothesis」，以說明每一種蛋白質都有一個特定的基因控制合成。

10.     但是，有些蛋白質由2個或2個以上的不同多胜肽鍊組成，每一種多胜肽鍊都有1個控制基因，使得這些蛋白質有超過1個以上的控制基因，因此要合成蛋白質需要的基因超過1個，因此這二位科學家的假說更精確的名稱是1個基因－1條多胜肽假說 one gene－one polypeptide hypothesis。

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》