基因是具有遺傳效應的DNA片段（帶有遺傳信息的DNA片段稱為基因），也即是說DNA由若干基因和若干無遺傳效應的片段共同組成，也稱為遺傳因子。
遺傳效應是指有轉(zhuǎn)錄為mRNA，繼續(xù)翻譯為蛋白質(zhì)，或轉(zhuǎn)錄為核糖體RNA、轉(zhuǎn)運RNA的功能。
圖一 DNA上的基因
一、基因的結(jié)構(gòu)
基因在結(jié)構(gòu)上，分為編碼區(qū)和非編碼區(qū)兩部分。
編碼區(qū)是指能夠轉(zhuǎn)錄mRNA的部分，它能夠合成相應的蛋白質(zhì)。
非編碼區(qū)是不能夠轉(zhuǎn)錄信使RNA的DNA結(jié)構(gòu)，但是它能夠調(diào)控遺傳信息的表達，如啟動子等位于該區(qū)?；蚍蔷幋a區(qū)的調(diào)控作用控制轉(zhuǎn)錄的時間,有啟動子和終止子(啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA,而終止子則是讓轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停止下來),還有控制那些基因要表達,那些不表達,籠統(tǒng)的說就是非編碼區(qū)與基因的表達有關。
（一）真核細胞基因的編碼區(qū)和非編碼區(qū)（如圖二所示）
真核生物基因的編碼區(qū)，是不連續(xù)的，分為外顯子和內(nèi)含子，其中外顯子是可以最終實現(xiàn)表達，表現(xiàn)在蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)上。
內(nèi)含子雖屬于編碼區(qū)，但它最終不能表達，所以真核生物基因表達過程中，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物--信使RNA不能直接進行翻譯，而是要修剪掉內(nèi)含子部分后才能去指導翻譯。但是含有內(nèi)含子的基因能轉(zhuǎn)錄出前體RNA，再由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄出來的部分進行自我切割，才得到成熟的mRNA，沒有內(nèi)含子也就沒有自我切割。另外內(nèi)含子是非編碼序列,所以說真核細胞基因結(jié)構(gòu)中，非編碼區(qū)和內(nèi)含子是非編碼序列 。
真核細胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)，不能轉(zhuǎn)錄為信使RNA,不能編碼蛋白質(zhì)。有調(diào)控遺傳信息表達的核苷酸序列 最重要的是有位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點
有調(diào)控作用的核苷酸序列,包括位于編碼區(qū)上游的RNA聚合酶結(jié)合位點編碼區(qū):特點:間隔的、不連續(xù)的包括：外顯子：能編碼蛋白質(zhì)的序列 內(nèi)含子：不能編碼蛋白質(zhì)序列任何一個基因都一定含有編碼區(qū)和非編碼區(qū)。
圖二 真核細胞基因結(jié)構(gòu)
（二）原核細胞基因的編碼區(qū)和非編碼區(qū)（如圖三、四所示）
編碼區(qū)全部編碼蛋白質(zhì)。原核生物的基因是連續(xù)的，所以談不上外顯子、內(nèi)含子的區(qū)分。
圖三 原核細胞基因結(jié)構(gòu)
圖四 原核細胞的基因結(jié)構(gòu)
二、基因的表達
基因表達是指細胞在生命過程中，把儲存在DNA順序中的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯，轉(zhuǎn)變成具有生物活性的蛋白質(zhì)分子。
1、轉(zhuǎn)錄（如圖五所示）
基因轉(zhuǎn)錄是在細胞核和細胞質(zhì)內(nèi)進行的。它是指以DNA的一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則，合成RNA的過程。
（1）轉(zhuǎn)錄條件：需要RNA聚合酶、核糖核苷酸、ATP
（2）轉(zhuǎn)錄過程：
①在RNA聚合酶的作用下，把DNA的雙鏈打開；
②以其中一條鏈為模板，在RNA聚合酶的作用下，根據(jù)堿基互補配對原則，合成一段mRNA，轉(zhuǎn)錄完成。
③mRNA從DNA上脫落，從核孔出來，來到細胞質(zhì)中。
（3）轉(zhuǎn)錄場所：細胞核內(nèi)（真核生物）
圖五 DNA轉(zhuǎn)錄過程
2、翻譯
（1）翻譯過程：
①首先是DNA雙鏈，DNA雙鏈： ---GCA------CGT---(轉(zhuǎn)錄模版鏈)；
②mRNA ---GCA--- 就是密碼子，密碼子在mRNA上，是mRNA上負責與tRNA結(jié)合的三個相鄰堿基。
注釋：①和②就是DNA的轉(zhuǎn)錄過程。
③tRNA （反密碼子）： ----CGU----（與密碼子相對的三個堿基）
圖六 tRNA的三葉草結(jié)構(gòu)示意圖
圖七 真核細胞基因表達
圖八 原核細胞基因表達
圖九翻譯過程
（2）翻譯場所：細胞質(zhì)（原核生物轉(zhuǎn)錄和翻譯都在細胞質(zhì)中）
（3）翻譯的條件：20種氨基酸、ATP、tRNA
3、中心法則
（1）中心法則的主要內(nèi)容
DNA是自身復制的模板,DNA通過轉(zhuǎn)錄作用將遺傳信息傳遞給RNA,最后RNA通過翻譯作用將遺傳信息表達成蛋白質(zhì).
（2）中心法則的補充:
①在某種情況下,RNA可以像DNA一樣進行復制.
②遺傳信息從DNA向RNA的定向轉(zhuǎn)移不是絕對的,反轉(zhuǎn)錄可以使RNA序列作為遺傳信息使用.
③RNA可以不通過蛋白質(zhì)而直接表現(xiàn)出本身的某種遺傳信息,而這種信息并不以核苷酸三聯(lián)體來編碼.
④DNA作為遺傳信息載體,為行使細胞的某種特殊功能,可以發(fā)生基因重排。
⑤RNA編輯,改變原DNA模板的遺傳信息,翻譯出不同于基因編碼的氨基酸序列.
⑥一個基因的外顯子和內(nèi)含子共同轉(zhuǎn)錄在一條轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中,然后將內(nèi)含子去除而將外顯子連接起來形成成熟的RNA分子.
圖十 中心法則示意圖
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