生物化学原理/基因表达

基因由 DNA 组成，DNA 包含编码在碱基对序列中的信息。它们随后被用作蛋白质合成的蓝图（基因表达）。DNA 由核酸腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T) 组成；而 RNA 由核酸腺嘌呤 (A)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和尿嘧啶 (U) 组成。RNA 通常是单链的，而 DNA 总是双链的。RNA 可以在细胞核和细胞质中找到。RNA 有几种类型，它们都参与蛋白质合成的某些方面：mRNA、tRNA 和 rRNA。

信使 RNA (mRNA)

这显示了 mRNA 在细胞中的相互作用。参考：维基百科，作者：Sverdrup。

mRNA 携带 DNA 序列的互补序列，并将其从细胞核转运到核糖体，在那里进行蛋白质合成。mRNA 由与 DNA 的“有义”链互补的核糖核苷酸组装而成。mRNA 具有 DNA 上原始主链的“反转”互补或负代码。mRNA 是单顺反子的，例如，一条 mRNA 链编码一个多肽。

转移 RNA (tRNA)

这描绘了 tRNA 与肽的结合。参考：维基百科，作者：Boumphreyfr。

tRNA 是一种在细胞质中发现的小型 RNA，它有助于将 mRNA 的核苷酸代码翻译成氨基酸序列。tRNA 在蛋白质合成过程中将氨基酸带到核糖体。每种氨基酸至少有一种类型的 tRNA；大约有四十种已知的 tRNA 类型。

核糖体 RNA (rRNA)

rRNA 是核糖体的结构成分，是所有 RNA 类型中最丰富的。rRNA 在核仁中合成。

基因表达有两个主要步骤：1) 转录和 2) 翻译。

在转录中，编码在 DNA 碱基序列中的信息被转录成一条离开细胞核通过核孔的 mRNA 链。另一方面，蛋白质合成的其余事件发生在细胞质中。

在翻译中，mRNA 密码被翻译成氨基酸序列。翻译发生在细胞质中，涉及 tRNA、核糖体、mRNA、氨基酸、酶和其他蛋白质。

在蛋白质合成过程中，tRNA 将氨基酸以正确的顺序带到核糖体进行多肽合成。tRNA 识别氨基酸和 mRNA 密码子。这种双重功能反映在其三维结构中：一端包含一个三核苷酸序列，即反密码子，它与 mRNA 密码子之一互补；另一端是氨基酸连接位点。每种氨基酸都有其自身的氨酰-tRNA 合成酶，该酶具有一个活性位点，既能与氨基酸结合，又能与相应的 tRNA 结合，催化它们的连接形成氨酰-tRNA 复合物。

细菌遗传学

细菌基因组由位于细胞核区的一个单一环状染色体组成。许多细菌还包含称为质粒的较小的环状 DNA 环，它们包含辅助基因。附加体是能够整合到细菌基因组中的质粒。

复制

细菌染色体的复制从一个独特的复制起点开始，并同时向两个方向进行。DNA 在 5' 到 3' 方向合成。

遗传变异

这显示了小麦的遗传变异，参考：维基百科，作者：Shamgar331

细菌细胞通过二元裂变繁殖，在有利条件下迅速增殖，尽管二元裂变是一种无性过程，但细菌有三种机制可以增加种群的遗传变异：转化、接合和转导。

转化

转化是将外源染色体片段（质粒）通过重组整合到细菌染色体中的过程，从而产生新的可遗传基因组合。

转导

显示病毒的转导。

转导发生在细菌染色体片段在病毒感染期间意外地被包装到病毒后代中时。这些病毒颗粒可能会感染其他细菌，并通过与新宿主细胞 DNA 的重组引入新的遗传排列。染色体上两个基因彼此越接近，它们一起转导的可能性就越大。这一事实使遗传学家能够以更高的精度将基因定位到染色体上。

基因调控

显示细胞中的基因表达控制。参考：维基百科，作者：ArneLH

基因表达（转录）的调控使原核生物能够控制它们的代谢。转录调控基于 RNA 聚合酶对被转录基因的可及性，并由操纵子指导，操纵子由结构基因、操纵基因和启动基因组成。结构基因包含编码蛋白质的 DNA 序列。操纵基因是不可转录的 DNA 序列，它是阻遏物结合位点。启动基因是作为 RNA 聚合酶初始结合位点的非编码 DNA 序列。还有一个调节基因，它编码阻遏物分子的合成，阻遏物分子与操纵基因结合并阻止 RNA 聚合酶转录结构基因。