第一节 基因指导蛋白质的合成

细胞核的DNA可以帮助合成细胞质的蛋白质，这一过程收到中间物质RNA的帮助。

RNA是由核苷酸组成（脱氧核糖的2号H变为OH），碱基从T变为U。RNA一般是单链，比DNA短，因此可以通过核孔从细胞核转移到细胞质。

RNA主要分为三种

• 信使（messenger）RNA，或mRNA
• 转运（transfer）RNA，或tRNA
• 核糖体（ribosomal）RNA，或rRNA。词根来讲，somal是some的形容词变体，some指物质/体，ribo是核糖的词根。脱氧核糖核酸是de（去掉）oxy（氧气）ribo（核糖）necleic（neuclear变体，核） acid。

DNA转录和翻译可参考此视频。

转录：基因激活后，RNA聚合酶移动到基因的起始位点，一边解旋，一边5到3利用DNA单链的碱基互补生成mRNA（吸引游离核苷酸并增至mRNA上），在mRNA释放后DNA双螺旋恢复正常。

翻译：RNA经过剪接后，通过核孔移动到细胞质，进入核糖体。核糖体根据mRNA生成氨基酸链，21种氨基酸被tRNA运送至核糖体加入链条中。 mRNA每次被阅读三个碱基（密码子）并让tRNA运来对应的氨基酸。每种tRNA通过独特的结构（化学键）携带并吸引一种氨基酸，并有三个碱基（反密码子）与密码子互补。tRNA将氨基酸的一部分加入肽链中，一切完成后肽链变为蛋白质。
一般而言，氨酸是起始，UGA是终止（特殊情况编码晒代半胱氨酸）。原核生物中GUG可以起始编码生成甲硫氨酸。
因为一条mRNA可以同时通过多个核糖体，一条mRNA可以多线程生成肽链和蛋白质，所以翻译的速度很快。

中心法则，遗传信息主要通过DNA流向RNA流向蛋白质，后世研究发现RNA可以逆转录至DNA，RNA也可以自我复制。DNA和RNA承载信息，创造物质蛋白质（基因的表达），流动能量由ATP（水解产能）提供。我们可以发现生命是物质、能量、信息的统一体，缺一不可。

第二节 基因表达和性状关系

基因通过以下方法控制生物的性状

• 控制酶的合成来控制代谢（化学物质的生成）
• 控制蛋白质的结构与功能
  DNA中的基因在不同时空和空间下的表达形式不同。一个例子见此视频。最典型的例子是细胞分化，一部分基因仅在某类细胞中表达。表达更多指的DNA中的基因生成RNA与蛋白质。基因在什么时候表达，哪种细胞表达以及表达水平高低都受到不同机制的调控（例如其他碱基序列，营养是否充足等）。这些调控会影响性状。

有时碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传的变化，这种现象叫做表观遗传，例如碱基甲基化修饰修改了化学结构，导致基因表达被抑制。

基因与性状并不是一一对应的，正反一对多的关系均存在，还要考虑环境的因素。

拓展

• 几乎所有生物用一套密码子，暗示生物可能有共同起源（前一个论据是DNA基因库）。
• 基因表达的原理可以参考表观遗传学，科普见此视频。一个粗糙的理解来讲，可以认为基因重点在于DNA的特殊碱基对，表观基因并不是基因，而是影响基因与组蛋白的化学变化（例如甲基化），可以作用于DNA的骨骼上，所以会收到外部环境的干扰与改变。
• 表观遗传指的是表观基因也被遗传至子代。

概念

• 转录，RNA聚合酶一边解旋DNA，一边吸引核苷酸通过碱基互补生成mRNA，制作整个mRNA后恢复双螺旋。
• 翻译，RNA剪接后进入细胞质的核糖体，tRNA根据不同密码子送来不同的氨基酸并生成肽链，最终完整肽链变为蛋白质
• 中心法则：遗传信息主要通过DNA流向RNA流向蛋白质。少数情况下RNA可以逆转录至DNA，RNA也可以自我复制。
• 基因选择性表达的例子：细胞分化
• 表观遗传：碱基序列不变，但基因表达和表型发生可遗传的变化