遺傳資訊在細胞內生物大分子之間轉移的規律。又稱“分子生物學中心法則”或“遺傳學中心法則”。1957年由F.H.C.克裏克提出並予闡述。中心法則是生命科學領域繼DNA雙螺旋結構模型發現後的又一個重大成就。中心法則揭示瞭遺傳資訊傳遞的方向和途徑,圍繞中心法則的有關問題而獲得諾貝爾獎的學者先後多達34位。

  中心法則的核心內容是,儲存在去氧核糖核酸(DNA)中的遺傳資訊經過轉錄錄傳遞給信使核糖核酸(mRNA),mRNA經過翻譯合成具有特異功能的蛋白質。在這一過程中,以DNA為模板合成mRNA稱為“轉錄”,按mRNA信息合成蛋白質稱為“翻譯”。

  儲存在DNA分子中的遺傳信息表現為核苷酸(或堿基)的排列順序,每三個核苷酸組成一個密碼子(三聯密碼)(見遺傳密碼)。密碼子是連續排列的,既不中斷、也不重疊。DNA雙螺旋的兩條鏈中,隻有一條單鏈具有編碼功能,稱為正(+)鏈或編碼鏈。另一條互補單鏈沒有編碼功能,稱為負(−)鏈,或非編碼鏈。轉錄時以負鏈為模板,通過RNA多聚酶按堿基互補的原則合成RNA,遺傳信息由此被轉移到RNA分子上。從DNA負鏈拷貝的RNA分子其核苷酸的排列順序與正鏈相同。

  翻譯是在核糖體上進行的,每三個核苷酸指定一個氨基酸,通過一種稱為轉運RNA(tRNA)的分子介導氨基酸與密碼子相識。每個tRNA分子都有一個反密碼子環,內含一個反密碼子,由三個連續排列的核苷酸組成。tRNA的反密碼子通過堿基互補可識別mRNA分子中的正密碼子。在tRNA分子中,與反密碼子相對的另一側可攜帶一個氨基酸。每個tRNA分子攜帶的氨基酸種類與所識別的正密碼子相對應,使密碼子的翻譯準確無誤。

  1970年D.巴爾的摩H.M.特明發現瞭逆轉錄酶,它能以RNA為模板合成DNA。依靠逆轉錄酶的活性,一些RNA致癌病毒在宿生細胞中的復制過程是先以病毒的RNA分子為模板合成一個DNA分子,再以DNA分子為模板合成新的病毒RNA。這一現象與傳統的中心法則相悖,有人稱之為“反中心法則”。從本質看,逆轉錄隻是對原有中心法則的補充,因為以病毒RNA為模板逆轉錄為DNA之後,依然要遵循中心法則合成蛋白質。逆轉錄的發現打破瞭單純的DNA→RNA→蛋白質的遺傳信息流方向,為此克裡克在1970年在再次重申中心法則的重要性和普遍性之後,又對中心法則提出瞭更為完整的圖解形式。此外,有些RNA病毒可直接以RNA為模板進行RNA的復制或轉錄,再以mRNA為模板翻譯成蛋白質。所以完整的中心法則應包括DNA分子的半保留復制,DNA→RNA→蛋白質的遺傳信息傳遞,以RNA為模板合成DNA的逆轉錄以及以RNA為模板的RNA復制(見圖)。

  分子生物學的中心法則中,DNA和RNA的復制、DNA轉錄成mRNA、RNA逆轉錄成DNA以及以信使RNA為模板翻譯成多肽鏈的過程和機制基本上已經闡明。但是多肽鏈合成後必須經過修飾和折疊才能形成具有生物活性的蛋白質,在這方面尚有許多空白需要填補。