第三节
DNA取代RNA成为储存信息的物质

RNA用三联码来储存蛋白质中氨基酸序列的信息，是生命发展过程中极为重要的一步。它不仅能用这个信息来指导蛋白质的合成，而且由于RNA能复制自己，还可以把这些信息传给下一代，也就是RNA还可以起到遗传物质的作用。

RNA分子虽然可以储存信息，但是也有一个缺点，就是不太稳定，在水中会逐渐分解为组成自己的核苷酸。而作为储存信息和遗传物质的分子，却应该有高度的稳定性，所以RNA分子需要改进。之所以RNA分子在水中不很稳定，是因为在核苷酸的核糖中，在第二位碳原子上还有一个羟基，在核苷酸连成RNA分子时未被使用。这个羟基能够攻击RNA分子自己，让自己慢慢分解，相当于是咬碎RNA分子的牙齿。如果把这个牙齿敲掉，RNA分子就稳定了（图2-7）。

在生物演化的过程中，为RNA分子“敲牙齿”的酶还真的出现了，它可以把核糖二号位的羟基去掉，换为氢原子。从羟基变为氢原子（—H），相当于核糖失去了一个氧原子。由于这个原因，这个羟基被氢原子换掉了的核糖就叫作脱氧核糖，含有脱氧核糖的核苷酸叫脱氧核苷酸，由脱氧核苷酸组成核酸就叫脱氧核糖核酸，英文名字的缩写就是DNA，DNA这个名称就是这么来的。

通过这种方式，RNA就变为DNA了。RNA在变为DNA时，还有一个变化，就是核苷酸中的尿嘧啶（U）被胸腺嘧啶（T）取代（见图1-5右），但是同样可以和A配对。因此DNA是由A、G、C、T代表的4种脱氧核苷酸组成的，以别于RNA中由A、G、C、U代表的4种核苷酸（图2-8）。

DNA分子不但稳定，也失去了催化的能力，只能老老实实地做储存信息的分子。DNA分子有多稳定，可以从下面的例子看出来。人类有一个近亲，叫作尼安德特人，大约在三万年前灭绝了（见第十四章第三节）。从13万年前尼安德特人留下的一个脚趾的趾骨，科学家提取了DNA样品，并且从这个样品测定了尼安德特人的全部DNA序列。这说明经过13万年的时间，尼安德特人的DNA分子仍然基本完整。

DNA分子的稳定性除了与核糖上第二位的羟基被去除掉有关外，还和DNA双螺旋的结构有关。RNA分子要执行各种生理功能，是以单链形式存在于细胞中的，而DNA的作用只是储存信息，就没有必要再形成只有单链分子才能形成的各种三维结构。在原核生物演化的过程中，出现了一种酶，叫DNA聚合酶，它可以用单链DNA为模板，合成另一条DNA链（参见图2-9）。新的DNA单链被合成后，并不像新合成的RNA分子那样和模板分子分开，而是通过A-T和C-G碱基配对而和模板DNA链结合在一起，彼此缠绕成为DNA双螺旋结构。在DNA双螺旋结构中，两条DNA链的方向也像RNA链结合时那样是相反的。由于DNA的结构是双螺旋，DNA的长度就不再用单链时脱氧核苷酸的数量表示，而是用彼此结合成对的核苷酸的数量来表示，叫作碱基对（base pair，bp），如两条由3000个核苷酸长的DNA单链绕成的DNA双螺旋的长度就是3000个碱基对。

不过这样的DNA双螺旋也有一个问题，就是DNA的末端像由两股线编成的绳子一样，容易散开。为了解决这个难题，原核生物把DNA连成环状，无始无终，也就没有末端的问题了。

RNA变成DNA还产生另一个问题：DNA是双螺旋，所有的碱基已经用在两条DNA链之间的碱基配对中了，没有剩余的三联码来与转移RNA上的反密码子结合，又如何指导蛋白质分子的合成呢？解决方式是，直接指导蛋白质合成的角色还是由RNA来扮演。 T9OvRe4Ca09ESeXoKGYI18Cmaf6w324O/n/oX1CB+XAZJDDjBI/Dxj4qGqHTAqEF