基因相关概念辨析

基因相关概念辨析

一条DNA双链上可以有很多个基因。
画一个基因的示意图时，一般将非模板链（又称编码链、有义链、正链）以5'端到3'端（从左至右）方向画于上方，将模板链（又称非编码链、无义链、负链）以3'端到5'端（从左至右）方向画于下方；
基因转录时以模板链为模板转录成mRNA，mRNA序列和非模板链相同，故有编码链、有义链、正链等概念；
有义链等是相对基因而言，DNA双链的一条链对某基因而言为有义链，对另一个基因就有可能是无义链。

简写字母与碱基对应关系表

简写字母与碱基对应关系表

在设计简并引物和测序过程中常会到非ATGC这四种字母，其对应关系如表所示。

注：ATGC的两两组合共有6种。
含酮基的不仅只有G/T，还有C/U。含氨基的不仅只有A/C，还有G。


References：
1. https://zh.wikipedia.org/wiki/核碱基
2. https://zh.wikipedia.org/wiki/核苷酸

DNA复制、RNA引物水解和端粒

DNA复制、RNA引物水解和端粒

起始位点（origin of replication, ori）的序列倾向于富含A-T碱基对，这有益于启动的实现，因为A-T碱基对只有两条氢键相连（C-G碱基对有三个）。该序列被归类为共同序列(consenseus sequence)，因为此处核苷酸序列基本上都是相同，相关的解螺旋酶作用于这个位点，DNA的双链被分开，复制随即开始。

DNA复制开始前都需要一个自由的3'羟基（现已发现四种不同的复制机制），所有的真核生物、许多DNA病毒、噬菌体和质粒用引物酶合成一小段包含有一个自由3'羟基的RNA引物，DNA聚合酶随后会顺着3'羟基延长序列。

DNA聚合酶在合成前导链（Leading strand）时是连续合成的，合成后随链（Lagging strand）时则是不连续的（形成冈崎片段）。特别来说，前导链的活动区域只结合一个RNA引物；而后随链则结合多个RNA引物。

当DNA合成一定长度后，RNA水解酶（RNase）会水解那些曾用于使DNA聚合酶起始复制的RNA引物，DNA聚合酶ε会进去缺口并生成DNA填补缺口。当这一步完成时，前导链的一个缺口和后随链的数个缺口都会被填补上。DNA连接酶将冈崎片段连接起来，从而完成新DNA分子的合成。

最后DNA新合成的片段在旋转酶的帮助下重新形成螺旋状。

DNA聚合酶ε无法完成后随链第一个冈崎片段切除RNA引物后的空缺的填补，同样的前导链的RNA引物切除后也没有酶可以对这个空缺进行填补，所以DNA每复制一次都会缩短若干核苷酸的长度，这个机制目前被认为与细胞和生物衰老有关。

端粒（Telomere）是真核生物染色体末端的DNA重复序列，端粒酶存在的时候，可以填补这个缺口。端粒酶不是在所有细胞中都表达的，一般大多的正常细胞不表达端粒酶活性，端粒酶是一种自身携带RNA模板的反转录酶，可以利用这段RNA的模板反转录成DNA。

DNA合成的能量来自于：一个自由的核苷酸添加到正在延长的DNA链上时，它的两个磷酸基团脱落，释放的能量将会生成一个磷酸二酯键把剩下的磷酸基团和DNA链连接起来。有些DNA聚合酶具有校正的功能，会移除错配的碱基。这样的能量机制和纠错机制可以解释DNA复制的方向性（从5'端向3'端合成）。如果DNA是从3'端向5'端合成的话，那么能量就会通过5'端提供而不是自由的核苷酸了，如果5'端核苷酸在校正的过程中需要被移除，那么三磷酸末端就会丢失，因此，用于提供添加新核苷酸的能量来源也就丢失了。

References：

1. https://zh.wikipedia.org/wiki/DNA复制

2. https://zh.wikipedia.org/wiki/端粒

3. http://fengzhanwu6666.blog.163.com/blog/static/473137702011611349132/