从 DNA 到蛋白质
储存在 DNA 中的基因如何被复制成 RNA，再由核糖体读取并合成蛋白质。
简明回答： 基因是 DNA 上编码蛋白质或功能性 RNA 的一段序列。转录时，RNA 聚合酶把基因复制成 mRNA；翻译时，核糖体每次读取三个碱基（一个密码子），把氨基酸连接成蛋白质。
你将学到
- 描述 DNA 的结构，以及基因是什么。
- 解释转录及其发生的位置。
- 借助密码子表的思路，读出一小段 mRNA 信息。
- 解释为什么你身体里所有的细胞可以有相同的 DNA，却产生不同的蛋白质。
细胞的说明书
细胞所做的一切都依赖于蛋白质蛋白质由氨基酸连成的链，折叠成特定的三维形状。蛋白质承担细胞内的大部分工作：构建结构、催化反应、运输分子和传递信号。：它们构建结构、加速反应、泵送离子、传递信号。每一种蛋白质的合成指令都储存在 DNADNA（脱氧核糖核酸）以双螺旋上四种碱基（A、T、G、C）的排列顺序储存遗传信息的分子。 中。
DNA 是一条双螺旋，像一架扭转的梯子。每一级横档是一对化学碱基：A 总是与 T 配对，G 总是与 C 配对。沿着一条链排列的碱基顺序就是一种密码，很像句子中字母的顺序。基因基因DNA 上的一段序列，含有制造某种 RNA 或蛋白质的指令。就是这段密码中的一个片段，包含某种 RNA 或蛋白质的“配方”。人体细胞约有 20,000 个编码蛋白质的基因，分布在 46 条染色体染色体与蛋白质一起包装起来的一条长 DNA 分子。人类细胞有 46 条染色体。分裂前，每条染色体先被复制，再凝缩成可见的 X 形。上。
中心法则
在细胞内，信息主要朝一个方向流动：
DNA → RNA → 蛋白质
这两个步骤分别叫作转录和翻译。
第 1 步：转录
转录转录基因表达的第一步：RNA 聚合酶把基因的 DNA 序列复制成信使 RNA。是把一个基因复制成一个 RNARNA（核糖核酸）一种单链核酸，负责传递或协助执行遗传指令。信使 RNA、转运 RNA 和核糖体 RNA 都参与蛋白质的合成。 分子。一种叫 RNA 聚合酶的酶附着在基因的起点，解开双螺旋中的一小段，并以其中一条 DNA 链为模板，合成与之配对的 RNA 链。RNA 与 DNA 有三点不同：它是单链的，使用核糖这种糖，并且用碱基 U（尿嘧啶）代替 T。
结果是一条信使 RNAmRNA（信使 RNA）基因的单链拷贝，把 DNA 上的指令带到核糖体，在那里被读取并用来制造蛋白质。（mRNA），也就是基因的便携副本。在真核细胞中，转录发生在细胞核细胞核真核细胞中储存大部分 DNA 的膜性细胞器，基因在这里被复制成 RNA。内。新生成的 mRNA 要经过加工（切除不编码的部分，加上保护性的帽子和尾巴），然后通过核孔离开。
第 2 步：翻译
在翻译翻译基因表达的第二步：核糖体读取信使 RNA 上的密码子，并装配出对应的氨基酸链。中，核糖体核糖体由 RNA 和蛋白质组成的分子机器，读取信使 RNA 并把氨基酸连接起来合成蛋白质，存在于所有细胞中。抓住 mRNA，每次读取三个字母。每一组三个字母叫作一个密码子密码子信使 RNA 上由三个核苷酸构成的一组，在翻译时决定一个氨基酸（或一个终止信号）。，每个密码子对应一种氨基酸。称为转运 RNA（tRNA）的接头分子为每个密码子带来正确的氨基酸。核糖体把这些氨基酸连成一条链，再折叠成成品蛋白质。
遗传密码里有几个特殊的密码子：
- AUG 是起始密码子，编码氨基酸甲硫氨酸。
- UAA、UAG 和 UGA 是终止密码子，它们通知核糖体释放合成好的链。
一共有 64 种可能的密码子，却只有 20 种氨基酸，所以有好几个密码子表示同一种意思。这套密码几乎是通用的：细菌、植物和人类读取它的方式都一样。
一个小例子
假设一个基因被转录成这样一条信息：
AUG GCU UAC UAA
每次读三个字母，核糖体从起始密码子 AUG（甲硫氨酸）开始，接上 GCU（丙氨酸）和 UAC（酪氨酸）所指定的氨基酸，在 UAA 处停止。得到的是一条很短的链：Met – Ala – Tyr。
转录的产物是什么？
一个密码子由多少个核苷酸组成？
同一个基因组，多种细胞类型
这种选择性的基因表达，是理解一个受精卵如何构建出数百种细胞类型的关键。你会在第 10 课中再次遇到这个概念。
翻译发生在哪里？
要点回顾
- DNA 是由四种碱基（A、T、G、C）组成的双螺旋；RNA 用 U 代替 T。
- 中心法则：DNA 到 RNA，再到蛋白质。
- 每个由三个碱基组成的密码子对应一个氨基酸，或表示终止。
- 不同细胞的差别来自开启的基因不同，而不是 DNA 不同。
参考来源
- Biology 2e, Chapter 14: DNA Structure and Function (OpenStax) 概念改编并重新撰写，未逐字照搬原文。
- Biology 2e, Chapter 15: Genes and Proteins (OpenStax) 概念改编并重新撰写，未逐字照搬原文。
- 项目教学插图：DNA 复制叉（AI 生成，风格化）
最近审校：2026年10月1日