生物化學原理/基因表達

基因由 DNA 組成，DNA 包含編碼在鹼基對序列中的資訊。它們隨後被用作蛋白質合成的藍圖（基因表達）。DNA 由核酸腺嘌呤 (A)、鳥嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和胸腺嘧啶 (T) 組成；而 RNA 由核酸腺嘌呤 (A)、鳥嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C) 和尿嘧啶 (U) 組成。RNA 通常是單鏈的，而 DNA 總是雙鏈的。RNA 可以在細胞核和細胞質中找到。RNA 有幾種型別，它們都參與蛋白質合成的某些方面：mRNA、tRNA 和 rRNA。

信使 RNA (mRNA)

這顯示了 mRNA 在細胞中的相互作用。參考：維基百科，作者：Sverdrup。

mRNA 攜帶 DNA 序列的互補序列，並將其從細胞核轉運到核糖體，在那裡進行蛋白質合成。mRNA 由與 DNA 的“有義”鏈互補的核糖核苷酸組裝而成。mRNA 具有 DNA 上原始主鏈的“反轉”互補或負程式碼。mRNA 是單順反子的，例如，一條 mRNA 鏈編碼一個多肽。

轉移 RNA (tRNA)

這描繪了 tRNA 與肽的結合。參考：維基百科，作者：Boumphreyfr。

tRNA 是一種在細胞質中發現的小型 RNA，它有助於將 mRNA 的核苷酸程式碼翻譯成氨基酸序列。tRNA 在蛋白質合成過程中將氨基酸帶到核糖體。每種氨基酸至少有一種型別的 tRNA；大約有四十種已知的 tRNA 型別。

核糖體 RNA (rRNA)

rRNA 是核糖體的結構成分，是所有 RNA 型別中最豐富的。rRNA 在核仁中合成。

基因表達有兩個主要步驟：1) 轉錄和 2) 翻譯。

在轉錄中，編碼在 DNA 鹼基序列中的資訊被轉錄成一條離開細胞核透過核孔的 mRNA 鏈。另一方面，蛋白質合成的其餘事件發生在細胞質中。

在翻譯中，mRNA 密碼被翻譯成氨基酸序列。翻譯發生在細胞質中，涉及 tRNA、核糖體、mRNA、氨基酸、酶和其他蛋白質。

在蛋白質合成過程中，tRNA 將氨基酸以正確的順序帶到核糖體進行多肽合成。tRNA 識別氨基酸和 mRNA 密碼子。這種雙重功能反映在其三維結構中：一端包含一個三核苷酸序列，即反密碼子，它與 mRNA 密碼子之一互補；另一端是氨基酸連線位點。每種氨基酸都有其自身的氨醯-tRNA 合成酶，該酶具有一個活性位點，既能與氨基酸結合，又能與相應的 tRNA 結合，催化它們的連線形成氨醯-tRNA 複合物。

細菌遺傳學

細菌基因組由位於細胞核區的一個單一環狀染色體組成。許多細菌還包含稱為質粒的較小的環狀 DNA 環，它們包含輔助基因。附加體是能夠整合到細菌基因組中的質粒。

複製

細菌染色體的複製從一個獨特的複製起點開始，並同時向兩個方向進行。DNA 在 5' 到 3' 方向合成。

遺傳變異

這顯示了小麥的遺傳變異，參考：維基百科，作者：Shamgar331

細菌細胞透過二元裂變繁殖，在有利條件下迅速增殖，儘管二元裂變是一種無性過程，但細菌有三種機制可以增加種群的遺傳變異：轉化、接合和轉導。

轉化

轉化是將外源染色體片段（質粒）透過重組整合到細菌染色體中的過程，從而產生新的可遺傳基因組合。

轉導

顯示病毒的轉導。

轉導發生在細菌染色體片段在病毒感染期間意外地被包裝到病毒後代中時。這些病毒顆粒可能會感染其他細菌，並透過與新宿主細胞 DNA 的重組引入新的遺傳排列。染色體上兩個基因彼此越接近，它們一起轉導的可能性就越大。這一事實使遺傳學家能夠以更高的精度將基因定位到染色體上。

基因調控

顯示細胞中的基因表達控制。參考：維基百科，作者：ArneLH

基因表達（轉錄）的調控使原核生物能夠控制它們的代謝。轉錄調控基於 RNA 聚合酶對被轉錄基因的可及性，並由操縱子指導，操縱子由結構基因、操縱基因和啟動基因組成。結構基因包含編碼蛋白質的 DNA 序列。操縱基因是不可轉錄的 DNA 序列，它是阻遏物結合位點。啟動基因是作為 RNA 聚合酶初始結合位點的非編碼 DNA 序列。還有一個調節基因，它編碼阻遏物分子的合成，阻遏物分子與操縱基因結合並阻止 RNA 聚合酶轉錄結構基因。