15: 基因和蛋白质
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Since the rediscovery of Mendel’s work in 1900, the definition of the gene has progressed from an abstract unit of heredity to a tangible molecular entity capable of replication, expression, and mutation. Genes are composed of DNA and are linearly arranged on chromosomes. Genes specify the sequences of amino acids, which are the building blocks of proteins. In turn, proteins are responsible for orchestrating nearly every function of the cell. Both genes and the proteins they encode are absolutely essential to life as we know it.
- 15.0：《基因与蛋白质前奏》
- 自1900年孟德尔的研究被重新发现以来，该基因的定义已从一个抽象的遗传单位发展为能够复制、表达和突变的有形分子实体。 基因由 DNA 组成，在染色体上呈线性排列。 基因指定氨基酸序列，氨基酸是蛋白质的组成部分。 反过来，蛋白质负责协调细胞的几乎所有功能。
- 15.1: 遗传密码
- 细胞转录过程产生信使 RNA (mRNA)，这是一个或多个基因的移动分子拷贝，字母为 A、C、G 和尿嘧啶 (U)。 mRNA 模板的翻译将基于核苷酸的遗传信息转化为蛋白质产物。 蛋白质序列由20种常见的氨基酸组成；因此，可以说蛋白质字母表由20个字母组成。 每种氨基酸都由称为三重密码子的三核苷酸序列定义。
- 15.2: 原核转录
- 原核生物，包括细菌和古细菌，大多是单细胞生物，顾名思义，它们缺乏膜结合的核和其他细胞器。 细菌染色体是一个共价封闭的圆圈，与真核染色体不同，它不是围绕组蛋白组织的。 原核生物 DNA 所在的细胞中心区域称为核样体。 原核生物通常有丰富的质粒，这些质粒是较短的圆形 DNA 分子，可能只包含一个或几个基因。
- 15.3: 真核生物转录
- 原核生物和真核生物的转录过程基本相同，但有一些关键区别。 原核生物和真核生物之间最重要的区别是后者的膜结合核和细胞器。 在基因结合在细胞核中后，真核细胞必须能够将其mRNA运送到细胞质中，并且在翻译之前必须保护其mRNA免受降解。
- 15.4: 真核生物中的 RNA 处理
- 转录后，真核生物 pre-mRNA 必须经过多个处理步骤才能被翻译。 真核（和原核生物）tRNA 和 rRNA 也要经过处理，然后才能在蛋白质合成机制中充当成分。
- 15.5: 核糖体和蛋白质合成
- 蛋白质的合成比任何其他代谢过程消耗更多的细胞能量。 反过来，蛋白质比活生物体的任何其他成分（水除外）所占的质量都要大，而蛋白质几乎发挥了细胞的所有功能。 翻译或蛋白质合成过程涉及将 mRNA 信息解码为多肽产物。 氨基酸通过相互连接的肽键共价结合，长度从大约 50 个氨基酸残基到 >1,000 不等。
缩略图：通过双链 DNA 模板产生 mRNA 的 RNA 聚合酶。 （CC BY-SA 3.0；Thomas Splettstoesser 通过维基共享资源）。