DNA一連串的編碼，像是AATTCCTTAAGATTCT，就可能是一段基因密碼，代表將來要製造哪一種蛋白質。DNA會兩條形成一對，並且因為氫鍵的關係形成雙螺旋結構(double helix)，

http://web2.tmu.edu.tw/m110093011/DNA2protein.htm

DNA一連串的編碼，像是AATTCCTTAAGATTCT，就可能是一段基因密碼，代表將來要製造哪一種蛋白質。DNA會兩條形成一對，並且因為氫鍵的關係形成雙螺旋結構(double helix)，

DNA會先經過某些酵素，透過特殊物質的作用，開始或停止蛋白質的製造，這部分就是基因表現的調控(regulation)。一旦DNA開始製造蛋白質，第一步是把DNA上面的基因密碼，製造成為一個模板，稱為mRNA(messenger RNA)。RNA 作一個比喻：如果DNA密碼是我們照相的時候，想要拍攝的風景，mRNA就是拍攝後具有影像的底片，底片經過沖洗後的照片，就是蛋白質了。DNA到mRNA的這個過程，叫做轉錄(transcription)，一段DNA如果是ATTGAC，轉錄的mRNA就會是UAACUG，。


http://web2.tmu.edu.tw/m110093011/DNA2protein.htm

DNA會先經過某些酵素，透過特殊物質的作用，開始或停止蛋白質的製造，這部分就是基因表現的調控(regulation)。一旦DNA開始製造蛋白質，第一步是把DNA上面的基因密碼，製造成為一個模板，稱為mRNA(messenger RNA)。RNA 作一個比喻：如果DNA密碼是我們照相的時候，想要拍攝的風景，mRNA就是拍攝後具有影像的底片，底片經過沖洗後的照片，就是蛋白質了。DNA到mRNA的這個過程，叫做轉錄(transcription)，一段DNA如果是ATTGAC，轉錄的mRNA就會是UAACUG，。

DNA到蛋白質的過程

　

Posted by Mr. Thursday

首先，我們先提到蛋白質(protein)。蛋白質非常重要，因為我們生物的細胞，到處都是蛋白質的組成，所以蛋白質就像身體的磚塊一樣，不能缺少。生物從出生以後，還要面對環境的各種挑戰，就像汽車出廠以後，還是要保養，有時候還要維修。所以我們的身體也有自我維護的能力，以及適應環境的時候，身體各部分彼此調節的能力。舉例來說，吃飽飯以後，血糖升高，就有胰島素(insulin)來轉換成肝糖，如果缺少胰島素，就變成糖尿病(diabetes)了。我們從食物吸收的脂肪，如果在肝臟沒有辦法代謝，就變成高血脂症(hypercholesterolemia)了。血紅蛋白(hemoglobin)上的一個位置的小突變，會讓紅血球成為鐮刀狀，變成鐮刀型貧血。身體中需要各種酵素(enzyme)，才能讓各種化學反應進行，體溫能夠保持在37度C，血液的酸鹼度能夠維持在正常值，這些由蛋白質組成的酵素也都非常重要。因此，無論是細胞的構成，或是身體器官之間的訊息傳遞和調節，蛋白質都是不可或缺的。

　

蛋白質與胺基酸

蛋白質又是甚麼東西組成的呢？蛋白質是由胺基酸(amino acid)所組成的。胺基酸顧名思義就是一種酸，因此有酸基。下圖顯示了一個胺基酸的基本架構：

左手邊就是胺基(amino group)，右手邊是羧基(carboxyl group)，上面字母R的地方稱為side chain，這個地方會帶入不同的化學基，不同的化學基連上去，就形成不同的胺基酸。下圖列出人體中常見的20種胺基酸，粉紅色的框框就是side chain有變化的地方：

有了這些胺基酸，經由身體內的機制組合起來，就變成多肽鏈(poly peptide)，成了蛋白質最原始的結構，也就是一堆胺基酸串起來的樣子。之後蛋白質還會自己摺疊(folding)，成為特定的形狀，才有特殊的功能和活性，在身體裡面扮演特殊的功能，像是成為某一種酵素等等。
蛋白質的結構可以分為四種：

1. 一級結構：就是多個胺基酸串聯起來的結構
2. 二級結構：胺基酸之間有氫鍵(hydrogen bond)的連結
3. 三級結構：可以視為二級結構的子單位之間，經過摺疊(folding)成為的三級結構
4. 四級結構：不同的摺疊過的三級結構子單位，結合後變成四級結構

下面這張圖可以幫助大家清楚各種結構的關係：

　

DNA與基因密碼

知道了蛋白質和組成的胺基酸以後，我們就可以認識基因密碼是甚麼了。基因(gene)是一組有意義的遺傳單位。首先先看看我們人體的細胞：

一般人體的細胞都具有細胞膜、細胞質、細胞核、以及一些重要的胞器。在細胞核裡面有染色體(chromoson)，是由一些蛋白質和DNA所組成的物質，攜帶著遺傳的密碼。DNA中文叫做去氧核糖核酸，顧名思義，就是核苷酸(nucleotide acid)去掉一個氧原子所形成，包含一個含氮鹼基，一個五碳糖和一個磷酸基。肉眼看不到DNA，只能透過顯微鏡觀察，化學式如下：(左手邊是磷酸基，橘色方框內是含氮鹼基，右下方是五碳糖，OH少掉一個氧原子變成H)

染色體上面的DNA排列，就是所謂的基因。因為DNA攜帶的鹼基不同，就代表者不同的編碼，最後可以透過身體裡面的機制來製造不同的蛋白質，發揮不同的功用，因此稱為基因密碼。人類的DNA只有四種鹼基，分別是adenine,cytonine,guanine,thymine。我們後來就簡稱為ATCG四個字母來代表。因此DNA一連串的編碼，像是AATTCCTTAAGATTCT，就可能是一段基因密碼，代表將來要製造哪一種蛋白質。DNA會兩條形成一對，並且因為氫鍵的關係形成雙螺旋結構(double helix)，因為組成核苷酸的四個含氮鹼基–ATCG–裡面，A和T會形成氫鍵，C和G會形成氫鍵，所以永遠是A對T，C對G, 如下圖：

另外一種核苷酸是 RNA, 中文叫做核糖核酸。和DNA不同的是他的五碳糖中第二個碳接的是OH，而DNA中接的是H. 另外 mRNA 中四種含氮鹼基是AUCG，和 DNA 的ATCG 不同，如下圖

　

　

從DNA到蛋白質

DNA和蛋白質究竟是甚麼關係呢？首先DNA會先經過某些酵素，透過特殊物質的作用，開始或停止蛋白質的製造，這部分就是基因表現的調控(regulation)。一旦DNA開始製造蛋白質，第一步是把DNA上面的基因密碼，製造成為一個模板，稱為mRNA(messenger RNA)。RNA 作一個比喻：如果DNA密碼是我們照相的時候，想要拍攝的風景，mRNA就是拍攝後具有影像的底片，底片經過沖洗後的照片，就是蛋白質了。DNA到mRNA的這個過程，叫做轉錄(transcription)，一段DNA如果是ATTGAC，轉錄的mRNA就會是UAACUG，。
轉錄後的下一步，是轉譯(translation)。這時後有第二種RNA出現，叫做tRNA(translation RNA)。tRNA和mRNA一樣，都是由核苷酸所組成，DNA剛才提到是由去氧核糖核酸(核苷酸去掉一個氧原子)組成的，DNA有四個含氮鹼基ATCG，RNA則是有AUCG四個含氮鹼基。tRNA具有一種髮夾(hair-pin)的結構：

tRNA上頭攜帶著一種胺基酸，下面有一個可以和mRNA對應的地方，稱為Anti-Condon。這時候還有第三種RNA叫做rRNA(ribosome RNA)，形成核糖體(ribosome)。如果用剛才照相的比喻，ribosome就是沖洗相片的暗房。mRNA是底片，上面印著和風景顏色互補的景象，也就是和DNA相互補的編碼。mRNA在酵素帶領下進入ribosome，接者每三個鹼基為一個單位(舉例:AUU一個單位，UGC一個單位等等)，和tRNA做比對，如果和某個tRNA下面的Condon比對成功，tRNA就會附著在這一個單位的mRNA上面，此時這個tRNA上頭攜帶的胺基酸，就成為這三個鹼基所代表的胺基酸，(AUU代表Isoleucine這個胺基酸)。比喻來說，底片上的某一塊區域(mRNA的某一小段)，在暗房裡面(ribosome裡面)，透過沖洗相片的東西(tRNA上面攜帶胺基酸，下面的Condon比對mRNA)，沖洗成照片(上面的胺基酸串成一長條，成為蛋白質的一級結構)。這整個過程可以用下圖表示：

而mRNA上面每三個單位，會對應到的胺基酸，經過實驗以後得出以下的表格：

製造出來的一整條胺基酸，再經過摺疊和次級單位組合以後，就變成有功用的蛋白質，留在細胞內或是運出細胞膜，也可能在等待與某種離子結合之後發揮活性，參與整個身體的功能，包括在本文前面講到的各種功能，像是醣類、脂肪的代謝，或是紅血球的形狀了。

　

總結

1. DNA經過轉錄(transcription)形成mRNA
2. mRNA和tRNA在ribosome(rRNA組成)裡面轉譯(translation)出胺基酸鏈
3. 胺基酸鏈(多肽鏈polypeptides)自行組成蛋白質的一級到四級的結構
4. 蛋白質最後在參與全身的各種功能，包括組成身體或調節身體機能

延伸閱讀

• 陽明大學畫說DNA網站： DNA From the Beginning
• 生物科技面面觀：生命的螺旋 生命的藍圖
• MIT開放式課程：Introduction to Biology, Fall 2004. (video lecture)