# 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。

难度: 高中 | 阅读时间: 14 分钟 | 最近审阅: 2026-10-01

网页地址: https://cellnaut.com/zh/learn/dna-to-protein

**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。

## 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。

## 细胞的说明书

细胞所做的一切都依赖于蛋白质：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 DNA 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 条染色体上。

![DNA 复制叉的风格化三维插图，双螺旋正在解开。](https://cellnaut.com/texture-references/gpt-image-2-biology-more-teaching-2026-05-31/jpg/dna-replication-fork-teaching.jpg)

*DNA 被解开并复制的风格化插图。复制发生在细胞分裂之前；转录时被读取的是同一条双螺旋。 图片来源: 项目生成的教学插图（AI 生成，已简化）*

[查看可交互的标注版](https://cellnaut.com/zh/topics/dna-replication-fork)

## 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

转录是把一个基因复制成一个 RNA 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 RNA（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。

可交互 3D 模型: [动物细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/animal/nucleus) - 转录发生在细胞核中；mRNA 随后被运到细胞质。

## 第 2 步：翻译

在翻译中，核糖体抓住 mRNA，每次读取三个字母。每一组三个字母叫作一个密码子，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。

> **说明**
>
> 细菌没有细胞核，所以 mRNA 还在合成时，翻译就可以开始。在真核细胞中，这两步在空间和时间上是分开的，这让细胞多了一次加工信息的机会。

可交互 3D 模型: [细菌细胞](https://cellnaut.com/zh/studio/bacteria/nucleoid) - 在细菌中，DNA 位于开放的细胞质里，所以信息一出现，核糖体就可以开始读取。

**检查理解:** 转录的产物是什么？

- A. 一个蛋白质
- B. 一条信使 RNA
- C. 一个新的 DNA 分子
- D. 一个核糖体

**答案:** B. 一条信使 RNA

转录把基因的 DNA 序列复制成信使 RNA。随后翻译再把这条 mRNA 变成蛋白质。

**检查理解:** 一个密码子由多少个核苷酸组成？

- A. 1
- B. 2
- C. 3
- D. 4

**答案:** C. 3

一个密码子是由三个核苷酸组成的一组，每个密码子对应一种氨基酸或一个终止信号。

## 同一个基因组，多种细胞类型

> **常见误区**
>
> “**肌细胞和神经元的 DNA 不一样。**”你身体里几乎每个细胞携带的都是同一个基因组。不同的是**哪些基因被转录**。神经元合成神经递质受体的蛋白质，肌细胞则合成大量肌球蛋白，用的是同一本说明书，只是翻开的页面不同。

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。

**检查理解:** 翻译发生在哪里？

- A. 核糖体上
- B. 只在核仁内
- C. 细胞壁上
- D. 高尔基体内

**答案:** A. 核糖体上

核糖体读取 mRNA，并把氨基酸组装成蛋白质。

## 参考来源

- [Biology 2e, Chapter 14: DNA Structure and Function (OpenStax)](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/14-introduction) - CC BY-NC-SA 4.0. 概念改编并重新撰写，未逐字照搬原文。
- [Biology 2e, Chapter 15: Genes and Proteins (OpenStax)](https://openstax.org/books/biology-2e/pages/15-introduction) - CC BY-NC-SA 4.0. 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）](https://github.com/cclank/cell-architecture-studio/blob/main/docs/ASSETS.md) - MIT（项目资源）