分子生物学基础知识太仓生命信息研究所
2011-7
前言
本文仅适用于对非生物专业的员工进行基础知识普及。如有深入学习的要求，请选用正规权威教材。
本教材以蛋白质、DNA、RNA、复制、转录和翻译为主要讲解内容，目的是帮助员工理解在工作中会遇到的常见生物学概念及术语
目录
前言 (2)
目录 (2)
蛋白质 (3)
1. 什么是蛋白质 (3)
2. 蛋白质的3D结构 (5)
DNA (7)
1. DNA的组成—4种碱基 (7)
2. DNA的复制 (8)
3. DNA转录为RNA (9)
4. mRNA翻译成氨基酸序列 (11)
蛋白质
1.什么是蛋白质
蛋白质是由20中基本氨基酸链接而成的，生物体的大部分是有蛋白质构成的。每种氨基酸由4部分组成：碳原子C，羧基coo-，氨基H3N和R group。
20中氨基酸按照不同的排列和不同的长度，就形成了蛋白质。不同的R group把氨基酸分为5类：
无极性脂肪类R Group：
芳香类R Group
有极性，无电荷R Group
正电荷R Group
负电荷R Group
2.蛋白质的3D结构
氨基酸链在三维空间里呈现出一定的结构。各个氨基酸分子于相邻的氨基酸之间有氢键连接。
一级结构：氨基酸的排列顺序，可以用氨基酸的缩写在书面上表达。
氨基和羧基之间的氢键使得单个的氨基酸分子能够链接起来。
二级结构：单条氨基酸链所形成的2D形态。常见的有Alpha helix Beta sheet。
Alpha helix：氨基酸分子按顺时针或逆时针的方向螺旋上升。
Beta sheet：多条氨基酸分子链并列在一起。
三级结构：氨基酸链在各个方向的形态综合在一起。
用不同的方法绘制出的蛋白质3D图，1 只用氨基酸的骨架。
DNA
1.DNA的组成—4种碱基
嘌呤A（adenine），G（guanine）。嘧啶（cytosine），T（thymine）。总是成对的出现，AT一对，CG一对。
DNA的双螺旋结构，在5糖环的3和5两个位置，DNA与相邻的分子连接，在base上于另一条DNA有氢键连接。
2.DNA的复制
在细胞开始分裂时，细胞内的DNA开始复制
酶helicase打开原本纠缠在一起的2条DNA链，polymerase把新的DNA分子合成到新的链上，并逐步延长。每条旧链都作为新DNA合成的模板。如果原来的序列是ACGTGGTA，那么新合成的链就是TGCACCAT。当复制完成后，一条新链，一条旧链的双螺旋就成为新的完整的DNA链。细胞内完整长度的DNA也可称为染色体。
3.DNA转录为RNA
DNA与RNA的主要区别在于，RNA的核糖被氧化了（下图中的-OH，比DNA多了一个氧原子），而DNA的没有。
注意，RNA没有Thymine，取而代之的是uracil。RNA的其他部分与DNA是一样的。
DNA转录成为RNA需要打开DNA双链结果，RNA polymerase把自由的RNA分子合成到新的链上。
RNA的一种，叫mRNA会被翻译成为氨基酸序列。但是在翻译过程开始之前，有一个叫splicing的过程。这里要介绍内含子和外显子的概念。生物基因序列并不是全部会被翻译成相应的蛋白质，有些片段会在转录阶段的末尾被去掉。不会被翻译成蛋白质的片段叫内含子，最终成为mRNA组成部分的片段叫外显子。
图中较深颜色的部分就是外显子，它们按顺序链接起来就是最终mRNA的序列。把内含子切割下来，同时把前后2个外显子片段连接起来是在转录过程中一气呵成的，不是分开的步骤。
4.mRNA翻译成氨基酸序列
RNA序列和氨基酸之间有一一对应的关系，每三个RNA（密码子）能翻译出一个对应的氨基酸。下面的表就是他们的对应关系，“stop”是一个停止翻译的位置，“start”是翻译开始的位置。
核糖体读取mRNA上的RNA序列，tRNA把氨基酸分子传送到核糖体，不同的tRNA携带不同的氨基酸分子。tRNA有一种机制可以识别RNA 序列，只有与RNA序列相匹配的tRNA才能进入合成氨基酸链的位置。
tRNA识别RNA序列的机制，下图
