AP 生物/基因及其运作
这篇文章只有一个贡献者。因此，它可能很糟糕（在看起来不错方面），完全偏离主题（并且处于事故现场），或者片面（这如何适用于生物学文章？）。所以加入进来，防止潜在的小猫死亡人数增加。
当然，让我们从简单开始。一个基因是DNA的一部分，它编码一种特定的蛋白质。人有数万个基因！例如，TP53基因编码p53蛋白。特殊的酶进入细胞核并“读取”基因。它们从RNA中复制一个拷贝。RNA与DNA完全相同，但不同之处在于
- RNA不像DNA那样被困在细胞核内，
- RNA是单链的，并且
- RNA使用碱基尿嘧啶而不是胸腺嘧啶。
RNA被传递给核糖体，核糖体读取RNA链并使用RNA上的信息来制造多肽链，然后多肽链折叠，然后 - 瞧！ - 你就有了自己现成的蛋白质。多肽链是连接在一起的氨基酸的长链。制造蛋白质需要二十种必需氨基酸。
整个过程称为表达，基本上意味着特定基因编码的任何东西都被付诸行动。
现在我们正在进入细节。在你理解基础知识之前不要阅读这部分内容。你可能会感到困惑，然后对我们要说的内容产生错误的理解！
整个过程被分成两个步骤：转录和翻译。转录是首先进行的过程，即DNA被复制成RNA链。另一方面，翻译是对该RNA链上的信息的读取，并根据该RNA链制造蛋白质。
在我们深入信息海洋之前，我们需要了解更多关于RNA的信息。
实际上，RNA有三种类型
- 信使RNA，也称为mRNA，是DNA的复制品，核糖体读取它。
- 核糖体RNA，或rRNA，构成核糖体。这种RNA本身没有任何遗传信息。
- 转运RNA，或tRNA，在翻译过程中将氨基酸带到核糖体。（别担心太多 - 现在 - 我们将在翻译部分更深入地讨论它。）
当基因准备表达时，转录起始因子与RNA聚合酶一起进入并结合到DNA的被称为启动子的地方。（RNA聚合酶是这里的关键 - 它实际上将DNA复制成mRNA链。转录起始因子只是为了帮助RNA聚合酶结合到DNA。）然后，RNA聚合酶解开并分开DNA片段以形成转录泡（否则RNA聚合酶无法读取核苷酸序列，因为DNA两侧的核苷酸通过氢键结合在一起）。转录起始因子离开。然后，根据互补性规则，RNA聚合酶从模板链开始转录DNA。以下是它的工作原理（编码序列完全是虚构的）
这是RNA聚合酶想要转录的DNA片段
| T | A | C | G | A | A |
RNA聚合酶读取第一个核苷酸，并且根据互补性规则，胸腺嘧啶与腺嘌呤配对（^表示RNA聚合酶的当前位置）
| T | A | C | G | A | A |
| A | |||||
| ^ |
由于RNA使用尿嘧啶而不是胸腺嘧啶，RNA聚合酶将为位置2分配一个尿嘧啶核苷酸
| T | A | C | G | A | A |
| A | U | ||||
| ^ |
胞嘧啶与鸟嘌呤配对
| T | A | C | G | A | A |
| A | U | G | |||
| ^ |
| T | A | C | G | A | A |
| A | U | G | C | ||
| ^ |
我们已经知道最后两个
| T | A | C | G | A | A |
| A | U | G | C | U | |
| ^ |
| T | A | C | G | A | A |
| A | U | G | C | U | U |
| ^ |
RNA聚合酶完成制作mRNA链后，mRNA链与RNA聚合酶一起释放，DNA重新形成双螺旋。
然而，我们的小伙伴mRNA在这里还没有完成。mRNA链，即初级mRNA链，被赋予一个5'帽子（一个修饰的鸟嘌呤核苷酸）和一个poly-A尾（只是一系列腺嘌呤核苷酸）。然后，剪接体进入并切断mRNA的某些部分。这并非随机的；剪接体切除的是RNA的内含子片段，只留下外显子。外显子是编码蛋白质的遗传信息部分（表达的部分）。内含子不编码蛋白质。那么它们为什么存在？它们曾经被称为垃圾，但现在科学家认为内含子可能有一些功能。我们曾经认为人类大约有10万个基因，但现在看来我们可能只有大约3万个！我们只有3万个基因怎么可能存活下来？好吧，存在不同的假说。一种假说是这些内含子可能具有酶的功能。另一种是内含子允许外显子重新排列，因此你可以制造数百种蛋白质而不是只制造一种蛋白质。或者内含子是某种分子信号，它告诉细胞该做什么。
好吧，回到地球。一旦添加了帽子和poly-A尾，并且内含子被剪接，我们就得到了成熟的mRNA。重要的是要注意，原核生物没有剪接体，因此没有内含子。
在我们深入翻译之前，你需要更多地了解tRNA。
正如你在基础知识中所了解的，tRNA将氨基酸带到核糖体。但是怎样呢？
以下是过程。tRNA是RNA片段，它们有两个重要的东西：氨基酸本身和反密码子。三核苷酸反密码子的序列（核糖体以三个为单位读取 - 三个核苷酸一起构成一个密码子）决定了哪个氨基酸被连接。例如，如果一个tRNA分子具有反密码子CCA、CCG、CCU或CCC，则该tRNA分子将具有甘氨酸氨基酸。
核糖体由rRNA构成。它们实际上制造了折叠成蛋白质的多肽链。但是怎样呢？
现成的核糖体需要一些组装，因为它们以两个半部分或核糖体亚基的形式出现。不过，你不能真的称它们为半部分，因为其中一个“半部分”比另一个大。
第一步是当大核糖体亚基和小核糖体亚基连接到一条mRNA链上。现在转运RNA就发挥作用了。一个转运RNA进入（第一个密码子，即三个核苷酸在一起，始终指示蛋氨酸[AUG]）并通过它的反密码子连接到第一个密码子上。现在第二个tRNA进入并结合到第二个密码子上。然后核糖体*啪!*从第一个tRNA上取下氨基酸，并将它与第二个tRNA的氨基酸结合在一起。然后第一个tRNA跑掉去获取另一个氨基酸，而核糖体沿着mRNA移动，允许另一个tRNA结合到第三个密码子上。这个过程重复进行，直到核糖体到达mRNA上的终止密码子，此时一个释放因子与终止密码子结合（因为终止密码子没有相应的反密码子），并启动两个核糖体亚基的分解。由此产生的多肽链也被释放出来折叠，成为一个完全功能的蛋白质。