医学生理学/基础生物化学/核酸
细胞被分为两大类，原核细胞和真核细胞。基本上，原核细胞没有细胞核，所有细菌都属于这一类；真核细胞有细胞核，动物和植物细胞都属于这一类。两种细胞的特征是它们都包含构建完整生物体所需的所有信息。这些信息储存在细胞的DNA中。在原核细胞中，DNA 以环状形式存在于细胞质中，而在动物中，DNA 存在于细胞核中，并被组织成染色体。两种类型的 DNA 都被组织成基因。基因是产生蛋白质所需的核酸序列。本节将探讨 DNA 和 RNA 的化学性质。
我们将研究核酸和相关化合物的化学结构。我们将只简要涉及蛋白质合成和复制。我们将在细胞生物学部分更详细地探讨这些内容，特别是在基因表达和细胞繁殖部分。
一个 DNA 分子由两条核酸聚合物组成：这些聚合物由连接在一起的核酸链组成。因此，存在两条 DNA 链，它们方向相反 - 它们被称为反平行 - 并且这两条链通过氢键连接在一起。（有关详细信息，请参见下文）。这些键的弱性使得这些链可以轻松分离以进行复制和制造 RNA。DNA 中存在四种核酸，它们被组合成称为密码子的三联体。每个密码子对应特定的氨基酸。
DNA 控制着整个细胞的功能。尽管每个细胞都包含人体 DNA 的完整副本，但在任何给定细胞中，只有部分 DNA 被表达。表达具有时间和空间特征，并且还会根据身体的需要而变化。它是通过制造蛋白质来实现的，包括结构蛋白和酶。
/---->Cell Enzymes------>\
Gene(DNA) --->RNA Formation--->Protein Formation ---> Cell Function
\---->Cell Structure ---->/
DNA 的重要性在于它能够通过遗传密码控制蛋白质的形成。它是通过密码子来实现的，正如前面提到的，密码子是三个核酸的三联体。当收到创建特定蛋白质的信号时，就会识别相关的 DNA 部分，一种称为 RNA 聚合酶的酶会导致两条链分离。其中一条链的 DNA，称为转录链，作为制造信使 RNA (mRNA) 的模板，这个过程称为转录。这条 RNA 链包含所有密码子的镜像，每个密码子代表一个氨基酸。
经过进一步处理后，mRNA 通过膜孔从细胞核中传递出来，并附着在核糖体上。另一种形式的 RNA，称为转运 RNA (tRNA)，然后将氨基酸运送到 mRNA，mRNA 将它们组装成最初由基因 DNA 决定的多肽序列。这种从 mRNA 链制造蛋白质的过程称为翻译。蛋白质通常被带入内质网进行进一步处理。
以下图示以简化形式展示了蛋白质合成的过程。有关更多详细信息，请参阅细胞生物学部分中关于基因表达的部分。
从 DNA 模板转录一条 mRNA 链；它在细胞核中进一步修饰；然后它离开细胞核并附着在核糖体上；然后从这条 mRNA 链翻译多肽。这种多肽可以在内质网中进一步修饰。
此图示展示了转录过程的摘要；
此图示展示了翻译过程的摘要
此图示展示了 tRNA 将氨基酸运送到 mRNA 模板上 
这是一个非常简单的概述，在我们下一章讨论基因表达时会更详细地探讨。
核苷酸是三种部分组成的分子，它们连接在一起形成DNA（Deoxyribose Nucleic Acid）或RNA（Ribose Nucleic Acid）聚合物。每个核苷酸是一个由一个或多个磷酸基团组成的三部分分子；一个五碳糖，以及一个称为碱基的碳氮环。以下是核酸鸟嘌呤的示意图
注意核糖环上碳原子的编号。这些核苷酸可以通过它们的磷酸基团连接起来形成 RNA 或 DNA 聚合物。
存在五种核苷酸碱基，它们基于嘧啶或嘌呤模型。嘌呤衍生物具有两个碳氮环，形成腺嘌呤和鸟嘌呤碱基。嘧啶衍生物具有一个碳氮环，形成胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶碱基。胸腺嘧啶碱基仅出现在 DNA 分子中，尿嘧啶碱基出现在 RNA 分子中。
核糖用于 RNA 分子，脱氧核糖用于 DNA 分子
DNA 分子排列成著名的双螺旋结构，该结构于 1953 年由沃森和克里克首次提出
DNA 由两条通过氢键连接的 DNA 聚合物链组成。每条链都有一个末端磷酸基团或一个末端核糖基团。具有磷酸基团的末端被称为 3 质子 - 3' 末端，具有戊糖基团的末端被称为 5 质子 - 5' 末端。当我们看一下 DNA 和 RNA 复制时，这种区别很重要。
两条链的方向相反，一条从3'到5'，另一条从5'到3'。
下面的插图显示了单个核酸如何在一条DNA单链中连接在一起。
在链中，腺嘌呤碱基总是与胸腺嘧啶碱基配对，鸟嘌呤碱基总是与胞嘧啶碱基配对。
下面的插图显示了一条DNA链与其反向链结合在一起。它们通过氢键（虚线）连接在互补的核酸之间。
注意
- 鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。
- 腺嘌呤总是与胸腺嘧啶配对。
记住这个配对方法："The Audience Goes Crazy"。
- 胸腺嘧啶和腺嘌呤通过两个氢键连接。
- 鸟嘌呤和胞嘧啶通过三个氢键连接。
这是另一种描述DNA的简写方法。
RNA分子是使用核糖糖形成的。它们不形成螺旋结构。另一个区别是它们没有胸腺嘧啶碱基，而是使用尿嘧啶来代替。它们使用DNA模板，并从5'端到3'端形成。这是一个关于DNA螺旋和RNA链的结构图。
核酸一次添加一个，以三磷酸形式添加。首先，核酸与其对应的碱基配对，然后在3'位的羟基和第一个磷酸基团之间形成酯键，并脱落一个焦磷酸。该裂解释放的能量为反应提供动力。
再次注意，RNA链从5'端开始，沿着DNA模板从3'端到5'端延伸。
有许多种类型的RNA
- 我们刚刚看过的mRNA
- 在DNA复制过程中很重要的引物RNA
- 在翻译过程中将氨基酸运送到mRNA链的转移RNA（tRNA）。
- 构成核糖体大部分的核糖体RNA。
这里，我们对DNA复制进行了简化的概述，重点强调了化学反应。当我们在细胞生物学部分讨论细胞繁殖时，我们将提供更详细的说明。
当DNA复制时，整个染色体都会复制。由于它包含高达90亿个碱基对，如果复制从一端开始，然后一直进行到另一端，将需要极长的时间。因此，复制在多个位置同时进行。形成气泡，复制从气泡的两端在复制叉处进行。
核苷三磷酸在复制链的3'端添加。一种DNA聚合酶（δDNA Poly）促进该反应。
- 首先，碱基与其在模板链中的对应碱基配对，形成氢键。
- 接下来，核苷三磷酸的第一个磷酸键与3'碳的羟基结合。
从最后两个磷酸基团中裂解获得的能量为反应提供动力。
在复制链形成期间和之后，各种酶都会检查转录的准确性，并进行必要的修复。这一点，以及复制叉上的众多活动以及链末端的端粒活性，将在细胞复制部分中进行更详细的讨论。