脱氧核糖核酸
DNA是脱氧核糖核酸的简称，是包含生物体遗传密码的分子。这包括动物、植物、原生动物、古生物和细菌。
生物体的每个细胞中都有DNA，并告诉细胞要制造什么蛋白质。大多数情况下，这些蛋白质是酶。DNA是子女从父母那里继承来的，这就是为什么子女与父母有共同的特征，如皮肤、头发和眼睛的颜色。这就是为什么孩子们与他们的父母有共同的特征，如皮肤、头发和眼睛的颜色。一个人的DNA是由父母的DNA组合而成的。
生物体DNA的一部分是"非编码DNA"序列。它们不对蛋白质序列进行编码。一些非编码DNA被转录成非编码RNA分子，如转移RNA、核糖体RNA和调节RNA。其他序列根本不被转录，或产生功能不明的RNA。非编码DNA的数量在不同物种之间有很大的差异。例如，人类基因组的98%以上是非编码DNA，而典型的细菌基因组中只有约2%是非编码DNA。
病毒利用DNA或RNA来感染生物体。大多数DNA病毒的基因组复制在细胞核中进行，而RNA病毒通常在细胞质中复制。
DNA被复制
DNA的化学结构。磷酸基团为黄色，脱氧核糖为橙色，氮碱基为绿色、紫色、粉色、蓝色。所示原子为P=磷 O=氧=氮 H=氢
DNA双螺旋的部分结构。
DNA被复制
DNA的化学结构。磷酸基团为黄色，脱氧核糖为橙色，氮碱基为绿色、紫色、粉色、蓝色。所示原子为P=磷 O=氧=氮 H=氢
DNA双螺旋的部分结构。
DNA的结构
DNA的形状是双螺旋，就像一把梯子扭成螺旋状。梯子的每一步都是一对核苷酸。
核苷酸
核苷酸是由下列分子组成的：
DNA是由四种类型的核苷酸组成的。
- 腺嘌呤(A)
- 百里香 (T)
- 胞嘧啶 (C)
- 鸟嘌呤(G)
DNA阶梯的"阶梯"每个都由两个碱基组成，每条腿都有一个碱基。碱基在中间连接："A"只与"T"配对，"C"只与"G"配对。这些碱基通过氢键连接在一起。
腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)可以成对，因为它们可以形成两个氢键，胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)可以成对，形成三个氢键。虽然碱基总是固定成对，但碱基对可以以任何顺序出现（A-T或T-A；同样，C-G或G-C）。这样，DNA就可以用碱基的"字母"写出"代码"。这些代码包含了告诉细胞该做什么的信息。
染色质
在染色体上，DNA与称为组蛋白的蛋白质结合，形成染色质。这种结合参与了表观遗传学和基因调控。基因在发育和细胞活动过程中被开启和关闭，这种调节是细胞中发生的大部分活动的基础。
DNA的结构
DNA的形状是双螺旋，就像一个梯子扭成螺旋状。梯子的每一步都是一对核苷酸。
核苷酸
核苷酸是由下列分子组成的：
DNA是由四种类型的核苷酸组成的。
- 腺嘌呤(A)
- 百里香 (T)
- 胞嘧啶 (C)
- 鸟嘌呤(G)
DNA阶梯的"阶梯"每个都由两个碱基组成，每条腿都有一个碱基。碱基在中间连接："A"只与"T"配对，"C"只与"G"配对。这些碱基通过氢键连接在一起。
腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)可以成对，因为它们可以形成两个氢键，胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)可以成对，形成三个氢键。虽然碱基总是固定成对，但碱基对可以以任何顺序出现（A-T或T-A；同样，C-G或G-C）。这样，DNA就可以用碱基的"字母"写出"代码"。这些代码包含了告诉细胞该做什么的信息。
染色质
在染色体上，DNA与称为组蛋白的蛋白质结合，形成染色质。这种结合参与了表观遗传学和基因调控。基因在发育和细胞活动过程中被开启和关闭，这种调节是细胞中发生的大部分活动的基础。
复制DNA
当DNA被复制时，这就是DNA复制。简而言之，将成对的碱基连接在一起的氢键被破坏，分子被分成两半：梯子的腿被分开。这就产生了两条单链。通过匹配碱基（A与T和G与C）形成新的链，以弥补缺失的链。
首先，一种叫做DNA螺旋酶的酶通过破坏氢键将DNA从中间分割开来。然后，当DNA分子分成两块后，另一种叫做DNA聚合酶的分子会制造一条新的链，与分裂的DNA分子的每条链相匹配。DNA分子的每个拷贝都是由原来（起始）分子的一半和新碱基的一半组成。
突变
当DNA被复制时，有时会出现错误，这些错误被称为突变。突变主要有三种类型。
- 删除，即漏掉一个或多个基数。
- 取代，即用一个或多个碱基取代序列中的另一个碱基。
- 嵌，在这里多放一个或多个底座。
- 重复，即一序列的碱基对重复。
突变也可按其对蛋白质的结构和功能的影响，或对健康的影响来分类。突变可能对生物体有害，或中性，或有益。有时突变对生物体来说是致命的--新的DNA所制造的蛋白质根本不起作用，从而导致胚胎死亡。另一方面，当新版本的蛋白质对生物体有更好的作用时，突变就会推动进化。
复制DNA
当DNA被复制时，这就是DNA复制。简而言之，将成对的碱基连接在一起的氢键被破坏，分子被分成两半：梯子的腿被分开。这就产生了两条单链。通过匹配碱基（A与T和G与C）形成新的链，以弥补缺失的链。
首先，一种叫做DNA螺旋酶的酶通过破坏氢键将DNA从中间分割开来。然后，当DNA分子分成两块后，另一种叫做DNA聚合酶的分子会制造一条新的链，与分裂的DNA分子的每条链相匹配。DNA分子的每个拷贝都是由原来（起始）分子的一半和新碱基的一半组成。
突变
当DNA被复制时，有时会出现错误，这些错误被称为突变。突变主要有四种类型。
- 删除，即漏掉一个或多个基数。
- 取代，即用一个或多个碱基取代序列中的另一个碱基。
- 嵌，在这里多放一个或多个底座。
- 重复，即一序列的碱基对重复。
突变也可按其对蛋白质的结构和功能的影响，或对健康的影响来分类。突变可能对生物体有害，或中性，或有益。有时突变对生物体来说是致命的--新的DNA所制造的蛋白质根本不起作用，从而导致胚胎死亡。另一方面，当新版本的蛋白质对生物体有更好的作用时，突变就会推动进化。
蛋白质的合成
包含制造蛋白质指令的一段DNA称为基因。每个基因至少有一个多肽的序列。蛋白质形成结构，也形成酶。酶在细胞中做大部分的工作。蛋白质是由较小的多肽组成的，多肽是由氨基酸组成的。为了使蛋白质完成特定的工作，正确的氨基酸必须以正确的顺序连接起来。
蛋白质是由细胞中称为核糖体的微小机器制造的。核糖体在细胞的主体中，但DNA只在细胞核中。密码子是DNA的一部分，但DNA永远不会离开细胞核。因为DNA不能离开细胞核，所以细胞会在RNA中复制DNA序列。这种拷贝比较小，可以通过细胞核膜上的孔洞--孔隙，进入细胞内。
DNA编码的基因由RNA聚合酶等蛋白质转录成信使RNA（mRNA）。成熟的mRNA然后被核糖体用作蛋白质合成的模板。核糖体读取密码子，即由三个碱基对组成的"单词"，它告诉核糖体要添加哪个氨基酸。核糖体沿着mRNA扫描，读取密码，同时制造蛋白质。另一种叫做tRNA的RNA帮助将正确的氨基酸与每个密码子相匹配。
蛋白质的合成
包含制造蛋白质指令的一段DNA称为基因。每个基因至少有一个多肽的序列。蛋白质形成结构，也形成酶。酶在细胞中做大部分的工作。蛋白质是由较小的多肽组成的，多肽是由氨基酸组成的。为了使蛋白质完成特定的工作，正确的氨基酸必须以正确的顺序连接起来。
蛋白质是由细胞中称为核糖体的微小机器制造的。核糖体在细胞的主体中，但DNA只在细胞核中。密码子是DNA的一部分，但DNA永远不会离开细胞核。因为DNA不能离开细胞核，所以细胞核会将DNA序列复制成RNA。这种拷贝比较小，可以通过细胞核膜上的孔--孔--进入细胞内。
DNA编码的基因由RNA聚合酶等蛋白质转录成信使RNA（mRNA）。成熟的mRNA然后被核糖体用作蛋白质合成的模板。核糖体读取密码子，即由三个碱基对组成的"单词"，它告诉核糖体要添加哪个氨基酸。核糖体沿着mRNA扫描，读取密码，同时制造蛋白质。另一种叫做tRNA的RNA帮助将正确的氨基酸与每个密码子相匹配。
DNA研究的历史
1869年，瑞士医生Friedrich Miescher在研究外科绷带中的脓液中的细菌时，首次分离出DNA（从细胞中提取）。这种分子是在细胞核中发现的，所以他称它为核素。
1928年，弗雷德里克-格里菲斯发现，通过将被杀死的"光滑"细菌与活的"粗糙"细菌混合，可以将"光滑"形式的肺炎球菌的特征转移到同一细菌的"粗糙"形式。这一系统首次明确提出DNA携带遗传信息。
1943年，Avery-MacLeod-McCarty实验确定DNA为转化原理。
1952年，阿尔弗雷德-赫希和玛莎-蔡斯在赫希-蔡斯实验中证实了DNA在遗传中的作用，证明DNA是T2细菌的遗传物质。
20世纪50年代，Erwin Chargaff发现，一个DNA分子中存在的胸腺嘧啶(T)的量与存在的腺嘌呤(A)的量大致相等。他发现鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）也是如此。查尔加夫的规则总结了这一发现。
1953年，James D. Watson和Francis Crick在《自然》杂志上提出了现在公认的第一个正确的DNA结构双螺旋模型。他们的DNA双螺旋分子模型当时是基于罗莎琳德-富兰克林和雷蒙德-高斯林于1952年5月拍摄的一张X射线衍射图像"照片51"。
支持沃森和克里克模型的实验证据发表在同一期《自然》杂志上的5篇系列文章中。其中，富兰克林和高斯林的论文是首次发表了自己的X射线衍射数据和原始分析方法，部分支持了沃森和克里克模型；这一期还刊登了莫里斯-威尔金斯和他的两位同事关于DNA结构的文章，他们的分析和体内B-DNA X射线模式也支持了克里克和沃森在《自然》杂志前两页提出的DNA双螺旋分子模型的双螺旋DNA构型在体内的存在。1962年，富兰克林去世后，沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔奖在当时只授予在世的获奖者。关于这一发现的功劳应该归谁的争论还在继续。
1957年，克里克在分子生物学的核心教条中解释了DNA、RNA和蛋白质之间的关系。
DNA是如何被复制的（复制机制）是在1958年通过Meselson-Stahl实验得出的。克里克和同事们的更多工作表明，遗传密码是基于非重叠的三倍碱基，称为密码子。这些发现代表了分子生物学的诞生。
沃森和克里克是如何得到富兰克林的成果的，一直备受争议。克里克、沃森和莫里斯-威尔金斯因其在DNA方面的工作于1962年获得诺贝尔奖--罗莎琳德-富兰克林已于1958年去世。
James D. Watson和Francis Crick（右），以及Maclyn McCarty（左）。
DNA研究的历史
1869年，瑞士医生Friedrich Miescher在研究外科绷带中的脓液中的细菌时，首次分离出DNA（从细胞中提取）。这种分子是在细胞核中发现的，所以他称它为核素。
1928年，弗雷德里克-格里菲斯发现，通过将被杀死的"光滑"细菌与活的"粗糙"细菌混合，可以将"光滑"形式的肺炎球菌的特征转移到同一细菌的"粗糙"形式。这一系统首次明确提出DNA携带遗传信息。
1943年，Avery-MacLeod-McCarty实验确定DNA为转化原理。
1952年，阿尔弗雷德-赫希和玛莎-蔡斯在赫希-蔡斯实验中证实了DNA在遗传中的作用，证明DNA是T2细菌的遗传物质。
20世纪50年代，Erwin Chargaff发现，一个DNA分子中存在的胸腺嘧啶(T)的量与存在的腺嘌呤(A)的量大致相等。他发现鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）也是如此。查尔加夫的规则总结了这一发现。
1953年，James D. Watson和Francis Crick在《自然》杂志上提出了现在公认的第一个正确的DNA结构双螺旋模型。他们的DNA双螺旋分子模型当时是基于罗莎琳德-富兰克林和雷蒙德-高斯林于1952年5月拍摄的一张X射线衍射图像"照片51"。
支持沃森和克里克模型的实验证据发表在同一期《自然》杂志上的5篇系列文章中。其中，富兰克林和高斯林的论文是首次发表了自己的X射线衍射数据和原始分析方法，部分支持了沃森和克里克模型；这一期还刊登了莫里斯-威尔金斯和他的两位同事关于DNA结构的文章，他们的分析和体内B-DNA X射线模式也支持了克里克和沃森在《自然》杂志前两页提出的DNA双螺旋分子模型的双螺旋DNA构型在体内的存在。1962年，富兰克林去世后，沃森、克里克和威尔金斯共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。诺贝尔奖在当时只授予在世的获奖者。关于这一发现的功劳应该归谁的争论还在继续。
1957年，克里克在分子生物学的核心教条中解释了DNA、RNA和蛋白质之间的关系。
DNA是如何被复制的（复制机制）是在1958年通过Meselson-Stahl实验得出的。克里克和同事们的更多工作表明，遗传密码是基于非重叠的三倍碱基，称为密码子。这些发现代表了分子生物学的诞生。
沃森和克里克是如何得到富兰克林的成果的，一直备受争议。克里克、沃森和莫里斯-威尔金斯因其在DNA方面的工作于1962年获得诺贝尔奖--罗莎琳德-富兰克林已于1958年去世。
James D. Watson和Francis Crick（右），以及Maclyn McCarty（左）。
问题和答案
问：什么是DNA？答：DNA是脱氧核糖核酸的缩写，是含有生物体遗传密码的分子，包括动物、植物、原生动物、古生物和细菌。它是由两条多核苷酸链组成的双螺旋结构。
问：DNA如何告诉细胞要制造什么蛋白质？
答：大多数情况下，制造的蛋白质是酶，而酶是由DNA中包含的指令决定的。
问：儿童是如何从父母那里继承性状的？
答：儿童与父母共享性状，因为他们继承了父母的部分DNA，决定了诸如皮肤、头发和眼睛的颜色。父母双方的DNA组合为每个孩子形成了一套独特的指令。
问：什么是非编码DNA？
答：非编码DNA序列是生物体基因组中不对蛋白质序列进行编码的部分。一些非编码DNA可以转录成非编码RNA分子，如转移RNA或核糖体RNA，而其他序列可能根本不被转录，或产生功能未知的RNA。非编码DNA的数量在不同的物种中是不同的。
问：真核生物体的大部分DNA储存在哪里？
答：真核生物如动物、植物、真菌和原生生物将其大部分DNA储存在细胞核内，而原核生物如细菌和古细菌仅将其储存在细胞质中的环状染色体中。
问：染色质如何帮助组织真核生物染色体内的DNA？
答：组蛋白等染色质蛋白有助于压缩和组织真核生物染色体内的DNA，使其在需要时可以很容易地获取。
