转录

将遗传信息从一条DNA链复制到RNA的过程称为转录。在这里，互补原则也支配着转录过程。然而，与复制过程不同的是，一旦开始，生物的整个DNA就会被复制，在转录过程中，只有一段DNA，只有一条链被复制成RNA。这就需要定义区域和被转录DNA链的边界。

为什么这两条链在转录过程中不被复制?答案很简单。首先，如果两条链都作为模板，它们编码的RNA分子的序列就会不同，反过来，如果它们编码蛋白质，蛋白质中氨基酸的序列就会不同。因此，DNA的一个片段会编码两种不同的蛋白质，这将使遗传信息传递机制复杂化。其次，如果两个RNA分子同时产生，它们将彼此互补;最终会形成双链RNA。这将阻止RNA转化为蛋白质。

转录单位

DNA中的转录单位主要由DNA中的三个区域来定义:

一个启动子
结构基因
一个终结者

极性为3'→5'的链起模板作用，称为模板链。另一条链的极性(5'→3')和序列与RNA相同，在转录过程中被移位。奇怪的是，这种链(不为任何东西编码)被称为编码链。定义转录单位时的所有参考点都是由编码链构成的。为了解释这一点，一个假设的转录单位序列如下所示:

3'-ATGCATGCATGCATGCATGCATGC-5'模板链
5'- tacgtacgtacgtacgtacgtacgtacg -3'编码链

在一个转录单元中，启动子和终止子位于结构基因的侧翼。启动子被认为位于结构基因的5'端(上游)。终止子位于编码链的3'端(下游)，通常定义了转录过程的结束。在启动子的上游或下游可能存在额外的调控序列。

转录单位和基因

基因被定义为遗传的功能单位。虽然基因位于DNA上没有歧义，但很难从DNA序列的角度定义基因。编码tRNA或rRNA分子的DNA序列也定义了一个基因。然而，通过将顺反子定义为编码多肽的DNA片段，转录单位中的结构基因可以被称为单顺反子(主要在真核生物中)或多顺反子(主要在原核生物中)。在真核生物中，单顺子结构基因具有中断的编码序列——真核生物中的基因是分裂的。

外显子:编码序列或表达序列被定义为外显子。外显子被认为是出现在成熟或加工的RNA中的序列。外显子被内含子打断。内含子或介入序列不会出现在成熟或加工的RNA中。从DNA片段的角度来看，分裂基因的排列进一步使基因的定义复杂化。

性状的遗传也受结构基因启动子和调控序列的影响。因此，有时调节序列被松散地定义为调节基因，即使这些序列不编码任何RNA或蛋白质。

RNA的类型和转录过程

在细菌中，有三种主要类型的RNA: mRNA(信使RNA)， tRNA(转移RNA)和rRNA(核糖体RNA)。在细胞中合成蛋白质需要这三种rna。

信使rna提供了模板。
tRNA带来氨基酸并读取遗传密码。
rrna在翻译过程中发挥结构和催化作用。

有一种单一的依赖dna的RNA聚合酶，可以催化细菌中所有类型RNA的转录。RNA聚合酶与启动子结合并启动转录(起始)。它使用三磷酸核苷作为底物，并按照互补规则以模板依赖的方式聚合。它也以某种方式促进螺旋的开放和继续伸长。只有一小段RNA仍然与酶结合。一旦聚合酶到达终止区，新生RNA就会脱落，RNA聚合酶也会脱落。这导致转录终止。

RNA聚合酶只能催化延伸的过程。它与起始因子(s)和终止因子(σ)瞬时结合，分别启动和终止转录。与这些因素的结合改变了RNA聚合酶启动或终止的特异性。

在细菌中，由于mRNA不需要任何处理就能变得活跃，而且由于转录和翻译发生在同一个腔室中(细菌中没有细胞质和细胞核的分离)，很多时候翻译可以在mRNA完全转录之前就开始了。因此，在细菌中转录和翻译是耦合的。

在真核生物中，有两个额外的复杂性

细胞核中至少有三种RNA聚合酶(除了在细胞器中发现的RNA聚合酶)。这里有明确的分工。

RNA聚合酶I转录rrna (28S, 18S和5.8S)。
RNA聚合酶III负责tRNA, 5srRNA和snRNAs(小核RNA)的转录。
RNA聚合酶II转录mRNA的前体，即异质核RNA (hnRNA)。

第二个复杂性是主要转录本同时包含外显子和内含子，并且是非功能性的。因此，它受到一个称为剪接的过程，其中内含子被移除，外显子以定义的顺序连接。hnRNA还要经历两个额外的过程，称为盖帽和尾尾。在修饰时，一个不寻常的核苷酸(三磷酸甲基鸟苷)被添加到hnRNA的5'端。在尾砂中，腺苷酸残基(200-300)以独立于模板的方式添加在3'端。它是经过完全加工的hnRNA，现在称为mRNA，被运送出细胞核进行翻译。

遗传密码

乔治·伽莫夫认为，由于只有4个碱基，如果它们必须编码20个氨基酸，那么编码应该构成碱基的组合。他建议，为了对所有20种氨基酸进行编码，编码应该由3个核苷酸组成。这意味着4的排列组合^3.会产生64个密码子。因此，生成的密码子将比所需的多得多。

根据许多科学家的工作，编制了一个遗传密码检查板，如下表所示。

U		C	一个	G
U	下面部分板式换热器	UCU Ser	UAU酪氨酸	UGU半胱氨酸	U
	UUC板式换热器	UCC Ser	UAC酪氨酸	UGC半胱氨酸	C
	UUA低浓缩铀	UCA Ser	UAA停止	佐治亚大学停止	一个
	UUG低浓缩铀	超声心动图Ser	UAG停止	UGG Trp	G
C	CUU低浓缩铀	箴情事属实者,	标出他的	问参数	U
	中联科利低浓缩铀	CCC职业	CAC他	公司治理文化参数	C
	CUA低浓缩铀	CCA职业	CAA杜松子酒	排气口参数	一个
	CUG低浓缩铀	在20专业	CAG杜松子酒	CGG参数	G
一个	AUU米歇尔	ACU刺	AAU Asn	AGU的爵士	U
	AUC米歇尔	ACC刺	AAC Asn	AGC Ser	C
	AUA米歇尔	ACA刺	AAA赖氨酸	AGA参数	一个
	8月了	ACG刺	亚美大陆煤层气有限公司赖氨酸	gg参数	G
G	GUU瓦尔	阿拉巴马州GCU部件	高斯Asp	GGU g	U
	GUC瓦尔	GCC阿拉巴马州	广汽Asp	GGC g	C
	卦瓦尔	GCA阿拉巴马州	棉酚Glu	GGA g	一个
	贵港市瓦尔	GCG阿拉巴马州	GAG Glu	GGG g	G

遗传密码的显著特征如下:

密码子是三联体。61个密码子编码氨基酸，3个密码子不编码任何氨基酸，因此它们起终止密码子的作用。
一个密码子只编码一个氨基酸，因此，它是明确和具体的。
有些氨基酸由多个密码子编码，因此编码是简并的。
密码子以连续的方式在mRNA中读取。没有标点符号。
这种编码几乎是通用的:例如，从细菌到人类，UUU可以编码苯丙氨酸(phe)。在线粒体密码子和一些原生动物中发现了这一规则的一些例外。
AUG具有双重功能。它编码蛋氨酸(met)，它也作为启动密码子。

基因突变和遗传密码

通过简单的例子可以更好地理解结构基因中插入或删除一个碱基的点突变效应。

考虑一个由以下单词组成的陈述，每个单词都有三个字母，就像遗传密码一样。

公羊有红帽子

如果我们在HAS和RED之间插入一个字母B并重新排列语句，它将如下所示:

内存有BRe dca p

类似地，如果我们现在在相同的位置插入两个字母，则输入BI'。现在它会这样写，

内存有BIR edc ap

现在我们插入三个字母在一起，比如BIG，语句是这样的

内存有大红色的帽子

以上练习的结论是非常明显的。插入或删除一个或两个碱基将从插入或删除点改变读取帧。插入或删除三个或其多个碱基，插入或删除一个或多个密码子，从而插入或删除一个或多个氨基酸，读取帧此后保持不变。这种突变被称为帧移插入或删除突变。这就形成了证明密码子是三联体并且以连续的方式读取的遗传基础。

tRNA -适配分子

tRNA读取密码子并与特定的氨基酸结合。tRNA有一个反密码子环，它的碱基与密码互补，它也有一个氨基酸受体端，它与氨基酸结合。trna是每种氨基酸所特有的。对于起始，还有另一种特定的tRNA，称为启动tRNA。停止密码子没有trna。