醫學生理學/基礎生物化學/核酸
細胞被分為兩大類，原核細胞和真核細胞。基本上，原核細胞沒有細胞核，所有細菌都屬於這一類；真核細胞有細胞核，動物和植物細胞都屬於這一類。兩種細胞的特徵是它們都包含構建完整生物體所需的所有資訊。這些資訊儲存在細胞的DNA中。在原核細胞中，DNA 以環狀形式存在於細胞質中，而在動物中，DNA 存在於細胞核中，並被組織成染色體。兩種型別的 DNA 都被組織成基因。基因是產生蛋白質所需的核酸序列。本節將探討 DNA 和 RNA 的化學性質。
我們將研究核酸和相關化合物的化學結構。我們將只簡要涉及蛋白質合成和複製。我們將在細胞生物學部分更詳細地探討這些內容，特別是在基因表達和細胞繁殖部分。
一個 DNA 分子由兩條核酸聚合物組成：這些聚合物由連線在一起的核酸鏈組成。因此，存在兩條 DNA 鏈，它們方向相反 - 它們被稱為反平行 - 並且這兩條鏈透過氫鍵連線在一起。（有關詳細資訊，請參見下文）。這些鍵的弱性使得這些鏈可以輕鬆分離以進行復制和製造 RNA。DNA 中存在四種核酸，它們被組合成稱為密碼子的三聯體。每個密碼子對應特定的氨基酸。
DNA 控制著整個細胞的功能。儘管每個細胞都包含人體 DNA 的完整副本，但在任何給定細胞中，只有部分 DNA 被表達。表達具有時間和空間特徵，並且還會根據身體的需要而變化。它是透過製造蛋白質來實現的，包括結構蛋白和酶。
/---->Cell Enzymes------>\
Gene(DNA) --->RNA Formation--->Protein Formation ---> Cell Function
\---->Cell Structure ---->/
DNA 的重要性在於它能夠透過遺傳密碼控制蛋白質的形成。它是透過密碼子來實現的，正如前面提到的，密碼子是三個核酸的三聯體。當收到建立特定蛋白質的訊號時，就會識別相關的 DNA 部分，一種稱為 RNA 聚合酶的酶會導致兩條鏈分離。其中一條鏈的 DNA，稱為轉錄鏈，作為製造信使 RNA (mRNA) 的模板，這個過程稱為轉錄。這條 RNA 鏈包含所有密碼子的映象，每個密碼子代表一個氨基酸。
經過進一步處理後，mRNA 透過膜孔從細胞核中傳遞出來，並附著在核糖體上。另一種形式的 RNA，稱為轉運 RNA (tRNA)，然後將氨基酸運送到 mRNA，mRNA 將它們組裝成最初由基因 DNA 決定的多肽序列。這種從 mRNA 鏈製造蛋白質的過程稱為翻譯。蛋白質通常被帶入內質網進行進一步處理。
以下圖示以簡化形式展示了蛋白質合成的過程。有關更多詳細資訊，請參閱細胞生物學部分中關於基因表達的部分。
從 DNA 模板轉錄一條 mRNA 鏈；它在細胞核中進一步修飾；然後它離開細胞核並附著在核糖體上；然後從這條 mRNA 鏈翻譯多肽。這種多肽可以在內質網中進一步修飾。
此圖示展示了轉錄過程的摘要；
此圖示展示了翻譯過程的摘要
此圖示展示了 tRNA 將氨基酸運送到 mRNA 模板上 
這是一個非常簡單的概述，在我們下一章討論基因表達時會更詳細地探討。
核苷酸是三種部分組成的分子，它們連線在一起形成DNA（Deoxyribose Nucleic Acid）或RNA（Ribose Nucleic Acid）聚合物。每個核苷酸是一個由一個或多個磷酸基團組成的三部分分子；一個五碳糖，以及一個稱為鹼基的碳氮環。以下是核酸鳥嘌呤的示意圖
注意核糖環上碳原子的編號。這些核苷酸可以透過它們的磷酸基團連線起來形成 RNA 或 DNA 聚合物。
存在五種核苷酸鹼基，它們基於嘧啶或嘌呤模型。嘌呤衍生物具有兩個碳氮環，形成腺嘌呤和鳥嘌呤鹼基。嘧啶衍生物具有一個碳氮環，形成胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶鹼基。胸腺嘧啶鹼基僅出現在 DNA 分子中，尿嘧啶鹼基出現在 RNA 分子中。
核糖用於 RNA 分子，脫氧核糖用於 DNA 分子
DNA 分子排列成著名的雙螺旋結構，該結構於 1953 年由沃森和克里克首次提出
DNA 由兩條透過氫鍵連線的 DNA 聚合物鏈組成。每條鏈都有一個末端磷酸基團或一個末端核糖基團。具有磷酸基團的末端被稱為 3 質子 - 3' 末端，具有戊糖基團的末端被稱為 5 質子 - 5' 末端。當我們看一下 DNA 和 RNA 複製時，這種區別很重要。
兩條鏈的方向相反，一條從3'到5'，另一條從5'到3'。
下面的插圖顯示了單個核酸如何在一條DNA單鏈中連線在一起。
在鏈中，腺嘌呤鹼基總是與胸腺嘧啶鹼基配對，鳥嘌呤鹼基總是與胞嘧啶鹼基配對。
下面的插圖顯示了一條DNA鏈與其反向鏈結合在一起。它們透過氫鍵（虛線）連線在互補的核酸之間。
注意
- 鳥嘌呤總是與胞嘧啶配對。
- 腺嘌呤總是與胸腺嘧啶配對。
記住這個配對方法："The Audience Goes Crazy"。
- 胸腺嘧啶和腺嘌呤透過兩個氫鍵連線。
- 鳥嘌呤和胞嘧啶透過三個氫鍵連線。
這是另一種描述DNA的簡寫方法。
RNA分子是使用核糖糖形成的。它們不形成螺旋結構。另一個區別是它們沒有胸腺嘧啶鹼基，而是使用尿嘧啶來代替。它們使用DNA模板，並從5'端到3'端形成。這是一個關於DNA螺旋和RNA鏈的結構圖。
核酸一次新增一個，以三磷酸形式新增。首先，核酸與其對應的鹼基配對，然後在3'位的羥基和第一個磷酸基團之間形成酯鍵，並脫落一個焦磷酸。該裂解釋放的能量為反應提供動力。
再次注意，RNA鏈從5'端開始，沿著DNA模板從3'端到5'端延伸。
有許多種型別的RNA
- 我們剛剛看過的mRNA
- 在DNA複製過程中很重要的引物RNA
- 在翻譯過程中將氨基酸運送到mRNA鏈的轉移RNA（tRNA）。
- 構成核糖體大部分的核糖體RNA。
這裡，我們對DNA複製進行了簡化的概述，重點強調了化學反應。當我們在細胞生物學部分討論細胞繁殖時，我們將提供更詳細的說明。
當DNA複製時，整個染色體都會複製。由於它包含高達90億個鹼基對，如果複製從一端開始，然後一直進行到另一端，將需要極長的時間。因此，複製在多個位置同時進行。形成氣泡，複製從氣泡的兩端在複製叉處進行。
核苷三磷酸在複製鏈的3'端新增。一種DNA聚合酶（δDNA Poly）促進該反應。
- 首先，鹼基與其在模板鏈中的對應鹼基配對，形成氫鍵。
- 接下來，核苷三磷酸的第一個磷酸鍵與3'碳的羥基結合。
從最後兩個磷酸基團中裂解獲得的能量為反應提供動力。
在複製鍊形成期間和之後，各種酶都會檢查轉錄的準確性，並進行必要的修復。這一點，以及複製叉上的眾多活動以及鏈末端的端粒活性，將在細胞複製部分中進行更詳細的討論。