1. DNA 脱氧核糖核酸、RNA 核糖核酸

1.1 核苷酸

$\blue{\text{核苷酸 (Nucleotide)}}$ 是一类由 1. 嘌呤碱或嘧啶碱、2. 核糖或脱氧核糖、以及 3. 磷酸三种物质组成的化合物。

核苷酸是核糖核酸及脱氧核糖核酸的基本组成单位。

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DNA是一种长链聚合物，组成单位称为核苷酸，而糖类与磷酸借由酯键相连，组成其长链骨架。

每个糖单位都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。

读取密码的过程称为转录，是根据DNA序列复制出一段称为RNA的核酸分子。多数RNA带有合成蛋白质的信息，另有一些本身就拥有特殊功能，例如核糖体RNA、小核RNA与小干扰RNA。

1.2 脱氧核糖核酸

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$\blue{\text{脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA)}}$ 又称去氧核糖核酸，是一种生物大分子，可组成遗传指令，引导生物发育与生命机能运作。

主要功能是信息储存，可比喻为“蓝图”或“配方”。其中包含的指令，是建构细胞内其他的化合物，如蛋白质与核糖核酸所需。带有蛋白质编码的DNA片段称为基因。其他的DNA序列，有些直接以本身构造发挥作用，有些则参与调控遗传信息的表现。

在细胞内，DNA能组织成染色体结构，整组染色体则统称为基因组。

染色体在细胞分裂之前会先行复制，此过程称为DNA复制。

对真核生物，如动物、植物及真菌而言，染色体是存放于细胞核内；对于原核生物而言，如细菌，则是存放在细胞质中的拟核里。染色体上的染色质蛋白，如组蛋白 (histone)，能够将DNA组织并压缩，以帮助DNA与其他蛋白质进行交互作用，进而调节基因的转录。

由于氢键比共价键更容易断裂，这使双股脱氧核糖核酸可能会因为机械力或高温作用，而有如拉链一般地解开，这种现象被称为DNA变性。

组成脱氧核糖核酸的碱基，分别是腺嘌呤（adenine，缩写A）、胞嘧啶（cytosine，C）、鸟嘌呤（guanine，G）与胸腺嘧啶（thymine，T）

1.3 核糖核酸

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$\blue{\text{核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)}}$ ，是一类由核糖核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键聚合而成的线性大分子。

自然界中的RNA通常是单链的，且RNA中最基本的四种碱基为腺嘌呤 (A)、尿嘧啶 (U)、鸟嘌呤 (G)、胞嘧啶 (C)，相对的，与RNA同为核酸的DNA通常是双链分子，且其含有的含氮碱基中将RNA的尿嘧啶 (U) 替换为胸腺嘧啶 (T)。

RNA有着多种多样的功能，可在遗传编码、翻译、调控、基因表达等过程中发挥作用。按RNA的功能，可将RNA分为多种类型。比如，在细胞生物中，mRNA（传讯RNA）为遗传讯息的传递者，它能够指导蛋白质的合成。因为mRNA有编码蛋白质的能力，它又被称为编码RNA。而其他没有编码蛋白质能力的RNA则被称为非编码RNA（ncRNA）。它们经由催化生化反应，或透过调控或参与基因表达过程发挥相应的生理功能。比如，tRNA（转运RNA）在翻译过程中起转运RNA的作用，rRNA（核糖体RNA）于翻译过程中起催化肽链形成的作用，sRNA（小RNA）起到调控基因表达的作用。此外，RNA病毒甚至以RNA作为它们的遗传物质。

RNA通常由DNA经由转录生成。RNA在细胞中广泛分布，真核生物的细胞核、细胞质、线粒体中都有RNA。

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	DNA	RNA
全称：	脱氧核糖核酸	核糖核酸
分布：	细胞核	细胞核、线粒体、叶绿体、细胞质
染色剂：	甲基绿	吡罗红
链数：	双链	单链
碱基：	ATCG	AUCG
五碳糖：	脱氧核糖	核糖
组成单位：	脱氧核苷酸	核糖核苷酸
代表生物：	原核生物、真核生物、噬菌体	HIV、SARS病毒

DNA用甲基绿染色，RNA用吡罗红染色。甲基绿对DNA亲和力强,使DNA显现出绿色,而吡罗红对RNA的亲和力强,使RNA呈现出红色.用甲基绿、吡罗红的混合染色剂将细胞染色,可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布。

2. 基因

$\blue{\text{基因 (gene)}}$ 是一段连续的核苷酸序列，在生物学中是指“携带遗传信息的基本物质单位”（基本遗传单位）。而自从确定遗传信息的分子载体为核酸后，基因即指能够遗传且具功能性的一段DNA或RNA序列，详细来说，其为DNA或RNA大分子内一段编码基因产物（RNA或蛋白质）的合成的核苷酸序列。

弄清基因序列本身的过程叫基因测序。

基因的结构由增强子、启动子及蛋白编码序列等组成，即基因产物可以是蛋白质（蛋白质编码基因）及RNA，从而控制生物个体的性状（差异）表现。

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2.1 基因组

在一个个体当中所有的基因总和叫 $\blue{\text{基因组 (genome)}}$ 。在一个物种中所有等位基因的总合叫基因库。在大多数真核生物中，基因分为细胞核基因及线粒体基因，绿色植物的叶绿体也含有独立于细胞核的叶绿体基因组。

人类约有两万至两万五千个基因。

$\blue{\text{人类基因组计划 (human genome project, HGP)}}$ 是一项规模宏大，跨国跨学科的生物信息学项目。其宗旨在于测定组成人类染色体（指单倍体）的30亿个碱基对形成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且识别其载有的基因，达到破译人类遗传信息的最终目的。该计划起始于公元1990年，并于公元2000年完成。