DNA與RNA的復制、轉錄、翻譯和逆轉錄

(一)DNA的復制：
DNA的復制要保證DNA分子上所攜帶的遺傳信息不會發生變化。遺傳信息是靠DNA或RNA分子的脫氧核糖核苷酸鏈或核糖核苷酸鏈上核苷酸的排列順序來體現的。因此，保證復制時DNA分子上脫氧核糖核苷酸的排列順序不會發生變化是DNA復制的關鍵，而堿基互補配對原則保證了這個關鍵。——————(核苷酸因五碳糖的不同分為兩大類，脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸；脫氧核糖核苷酸和核糖核苷酸因含氮堿基的不同各分為四類，脫氧核糖核苷酸分為腺嘌呤脫氧核糖核苷酸、鳥嘌呤脫氧核糖核苷酸、胞嘧啶脫氧核糖核苷酸、胸腺嘧啶脫氧核糖核苷酸，核糖核苷酸分為腺嘌呤核糖核苷酸、鳥嘌呤核糖核苷酸、胞嘧啶核糖核苷酸、尿嘧啶核糖核苷酸。因此這8種核苷酸在脫氧核糖核苷酸鏈或核糖核苷酸鏈上的排列順序就體現了DNA或RNA攜帶的遺傳信息，并且它們的排序構成了幾乎無限種組合方式，而隨著基因的長度及DNA或RNA的長度的不同又帶來更多種組合情況，這無限多的排序組合方法使得遺傳信息多到無以復加的地步，并最終決定了地球上的生物形態及
生活習性的多樣性。)
復制時，首先DNA雙鏈在DNA解旋酶的作用下解開雙螺旋結構并且兩條鏈上各脫氧核糖核苷酸的含氮堿基間氫鍵斷裂(現在將以這兩條鏈作為模板進行DNA的復制，因而這兩條鏈叫做模板鏈)。
然后在細胞液中游離的各種脫氧核糖核苷酸依照堿基互補配對原則分別與兩條模板鏈上的脫氧核糖核苷酸依靠堿基間氫鍵相連，并且游離的各種脫氧核糖核苷酸間依靠“五碳糖-磷酸”鍵相連。由于堿基互補配對原則的存在，在模板鏈A上組建出的新DNA鏈的核苷酸排序應與模板鏈B相同，而在模板鏈B上組建的新鏈其核苷酸序列則應與模板鏈A相同。由此便形成了兩個新的DNA分子(子DNA)，且這兩個子DNA分子與原先的母本DNA應完全相同。 注：DNA復制時是邊打開螺旋邊進行游離的脫氧核糖核苷酸的連接，就像拉拉鏈一樣。

(二)DNA的轉錄、翻譯：
基因是DNA分子上具有遺傳效應的片斷。它由DNA分子兩條鏈上相同位置的脫氧核糖核苷酸組成，基因所處位置的DNA分子的兩條鏈分為有義鏈和反義鏈，轉錄時反義鏈進行轉錄，這樣生成的mail-RNA攜帶的遺傳信息便與DNA的有義鏈相同。

DNA轉錄時不像復制時要將整個DNA分子全部解螺旋，而只是將DNA分子的一小部分解螺旋。DNA分子要解螺旋的部分在DNA解旋酶的作用下一點一點打開，同時細胞液中游離的各種核糖核苷酸依照堿基互補配對原則連接到解開螺旋的兩條鏈中的一條鏈上(這條鏈是DNA分子上要表達的基因的反義鏈)，并且游離的各種核糖核苷酸間依靠“五碳糖-磷酸”鍵相連。之后，這條連接在DNA上的核糖核苷酸鏈會將自己的所有含氮堿基上的氫鍵打開，脫離DNA分子，而DNA分子則將解螺旋的部分重新連接在一起。
脫離DNA分子的核糖核苷酸鏈稱為信使RNA(mail-RNA簡記作m-RNA)，它所攜帶的遺傳信息由于堿基互補配對原則而與要表達的基因的有義鏈相同。

氨基酸是蛋白質的基本組成單位。氨基酸分子具有一個一般結構：一個氨基(-NH2)、一個羧基(-COOH)、一個氫原子(-H)和一個可任意替換的R基(-R)連接在同一個碳原子上。當一個氨基酸與另一個氨基酸在一起時會發生脫水縮合(即氨基酸A的氨基“-NH2”脫去一個氫原子“-H”，氨基酸B的羧基“-COOH”脫去一個羥基“-OH”，形成一個水分子“H2O”和一個肽鍵“-NH-CO-”。)。由兩個氨基酸脫水縮合形成的物質叫做二肽，由多個氨基酸脫水縮合形成的物質叫做多肽，多肽若成一條鏈狀物則叫做肽鏈，一條或幾條肽鏈經過扭曲盤卷并通過復雜的化學鍵連接成為一個復雜的空間幾何體，這個幾何體就是蛋白質。

轉錄了基因反義鏈而攜帶了有義鏈的遺傳信息后，m-RNA進入到細胞的核糖體中。在核糖體中存在另一種RNA，轉移RNA(transportation-RNA簡記作t-RNA)，它有兩端，一端用來連接能被它識別的氨基酸，另一端上有三個含氮堿基，t-RNA上的三個含氮堿基叫做反密碼子，一種反密碼子只能識別一種特定的氨基酸。當m-RNA進入到細胞的核糖體中，t-RNA便會以m-RNA為模板進行肽鏈的裝配(即DNA的翻譯)。
首先，反密碼子將其可識別的氨基酸(一般游離在細胞液中)識別出來，t-RNA則用其裝載氨基酸的一端將這個被識別的氨基酸連接。然后，t-RNA通過堿基互補配對原則與m-RNA上三個特定的堿基相連接，這樣氨基酸便被拖曳到特定的位置上。t-RNA在這里將氨基酸卸下，繼續去連接其它可被識別的氨基酸，而氨基酸則在m-RNA上的相應位置排成一列，并且相鄰的兩個氨基酸間發生脫水縮合。這樣，隨著翻譯的進行，氨基酸連接成肽鏈，而肽鏈最終脫離m-RNA，盤卷形成蛋白質后離開核糖體。 注：被反密碼子所識別的氨基酸最終將被拖運到m-RNA上的相應位置，而決定這個特定位置在何處的正是m-RNA上能與t-RNA的三個含氮堿基通過堿基互補配對原則相連接的三個相鄰的含氮堿基，實際上，m-RNA上的這三個相鄰的含氮堿基才是決定氨基酸的種類及位置的根本因素，它叫做密碼子，它決定了所要合成的肽鏈在合成之前各氨基酸排列的順序，也正因為它叫做密碼子，所以t-RNA上的三個含氮堿基才叫做反密碼子。同樣，一種密碼子只能識別一種特定的氨基酸，即一種氨基酸只能被裝配在m-RNA上一種特定的密碼子的相應位置。

(三)RNA的復制和逆轉錄：
某些病毒體內RNA可進行自我復制。RNA的復制在過程上與DNA的復制基本相同。需要注意的是RNA僅有一條核苷酸鏈，所以復制時沒有解旋酶的參與，并且進行堿基互補配對時，原RNA作為模板鏈A，第一次配對生成的鏈則作為模板鏈B，子RNA是在與B鏈進行配對(第二次配對)時才產生，而且在配對時是核糖核苷酸參與，不是脫氧核糖核苷酸參與。

在某些病毒合成蛋白質時，病毒的RNA可以在逆轉錄酶的作用下合成DNA。首先原RNA作為模板鏈通過堿基互補配對原則用脫氧核糖核苷酸合成出DNA的一條鏈，然后以這條新鏈為模板合成出DNA的另一條鏈，最后合成出的兩條鏈結合并螺旋化，由此便得到一個DNA分子

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