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法律研究複製與轉錄的區別
簡介
複製和轉錄是兩種不同的生物過程，對於生物體的生長和存活至關重要。儘管這兩個過程的起始底物相同，都是 DNA（遺傳資訊的載體），但它們產生的最終產物卻不同。複製是指將整個遺傳資訊傳遞給子代 DNA 鏈以實現細胞分裂的過程，而轉錄則是將 DNA 中儲存的資訊轉化為信使 RNA（mRNA）的過程，mRNA 是蛋白質合成的中間產物。本文解釋了複製、轉錄的概念以及兩者之間的區別。
複製
複製是在細胞分裂前複製 DNA 的精確副本的過程。在細胞分裂（透過有絲分裂或減數分裂）之前，複製是必須的，以確保每個子細胞都攜帶其自身完整的一套基因組。複製是指從一個雙鏈 DNA 分子產生兩個相同的 DNA 雙螺旋結構的過程。DNA 複製對於生物體的細胞生長、修復和繁殖至關重要。DNA 複製有三個步驟：
起始 - DNA 雙螺旋解旋成兩條單鏈是啟動複製過程的必要條件。解旋是一個過程，其中鹼基對 AT 和 GC 之間的氫鍵被一種稱為 DNA 解旋酶的酶破壞，從而產生一個 Y 形的複製叉。這作為 DNA 複製的模板。由於複製只能從 5' 到 3' 方向（在領先鏈，即 3' 到 5'）進行，因此它透過兩種不同的過程進行，以適應 5' 到 3' 鏈（滯後鏈）的複製。在兩條鏈分離後，RNA 引物與領先鏈結合以啟動複製。
延伸 - 領先鏈和滯後鏈上的延伸都是由 DNA 聚合酶完成的，DNA 聚合酶結合到一條鏈上並新增互補的鹼基對。已知有 5 種變體的 DNA 聚合酶，其中聚合酶 III 在原核生物（例如大腸桿菌）中進行延伸，而聚合酶 I、II、IV 和 V 對於校對和修復是必要的。在真核生物（例如人類）中，聚合酶 α、δ 和 ε 在延伸中起主要作用。由於有利的 5' 到 3' 方向，延伸在領先鏈上連續進行。
滯後鏈上的延伸在多個片段（稱為岡崎片段）中發生，因為多個引物與之結合。另一種酶 DNA 連線酶將各種岡崎片段連線起來，形成一條連續的鏈。終止 - 一旦形成兩條單鏈，一種稱為核酸外切酶的酶就會去除親本鏈上的 RNA 引物。空位用適當的鹼基填充。另一種核酸外切酶進行 DNA 校對，以修復複製過程中出現的任何錯誤。親本 DNA 鏈的末端帶有特殊的重複 DNA 序列，稱為端粒，它們充當染色體末端的保護帽，防止兩個附近的染色體融合。然後，另一種特殊的酶端粒酶在新形成的 DNA 鏈的末端進行端粒序列的合成。最後，從一條親本鏈和另一條子鍊形成雙螺旋 DNA。
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轉錄
轉錄是將包含在 DNA 鏈（包含蛋白質編碼基因）中的資訊轉移到 mRNA（信使 RNA）中的過程。與 DNA 不同，儲存在 mRNA 中的資訊不用於長期儲存，並從細胞核移至細胞質。它被稱為基因表達的第一階段。與複製一樣，它也有三個階段：起始、延伸和終止。
為了啟動轉錄，某些稱為轉錄因子的輔助蛋白會結合到稱為增強子和啟動子序列的基本 DNA 序列上。這反過來有助於一種稱為 RNA 聚合酶的酶透過由轉錄因子和 RNA 聚合酶組成的轉錄起始複合物結合到合適的轉錄位點。然後，RNA 聚合酶透過向親本 DNA 鏈新增互補鹼基來開始 mRNA 的延伸。當 RNA 聚合酶遇到“rho”輔助因子時，該過程終止。真核 mRNA 需要進一步的化學加工才能轉錄成蛋白質。它包括 5' 端加帽、新增 poly-A 尾巴和剪接。
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複製和轉錄的區別
下表總結了複製和轉錄之間的區別。
| 序號 | 特徵 | 複製 | 轉錄 |
|---|---|---|---|
| 1 | 定義 | 它是從雙鏈 DNA 合成兩條子代 DNA 鏈的過程 | 它是從 DNA 模板合成 RNA 的過程。 |
| 2 | 所需的酶 | DNA 聚合酶 | RNA 聚合酶 |
| 3 | 發生時間 | 細胞週期的 S 期 | 細胞週期的 G1 和 G2 期 |
| 4 | DNA 模板 | 雙鏈 DNA | 單鏈 DNA |
| 5 | 目的 | 對於細胞分裂是必要的 | 對於蛋白質合成是必要的 |
| 6 | 鍵 | 子代 DNA 鏈透過互補鹼基對之間的氫鍵與親本鏈保持結合 | 轉錄的 RNA 鏈與其親本 DNA 鏈分離 |
| 7 | RNA 引物 | 需要 | 不需要 |
| 8 | 最終產物的命運 | 它們保留在細胞核中 | 大多數產物從細胞核運輸到細胞質 |
| 9 | 後處理 | 子鏈不需要任何進一步的處理，並且完全功能齊全 | 產物 mRNA 需要進一步處理才能發揮功能 |
結論
DNA 複製和轉錄這兩個過程對於維持地球上的生命都至關重要。這兩個過程在某些方面存在相似之處，但在目的方面卻存在很大差異。複製是合成子代 DNA 鏈以實現細胞分裂的過程，而轉錄則是合成執行重要細胞和代謝功能的蛋白質所必需的過程。
常見問題
Q1. 你如何理解 DNA 這個詞？
答。DNA 代表脫氧核糖核酸，是幾乎所有生物體（包括人類）中攜帶遺傳資訊的分子。它有三個主要成分：脫氧核糖糖分子、磷酸鹽和含氮鹼基。DNA 包含四個鹼基，稱為腺嘌呤 (A)、胸腺嘧啶 (T)、胞嘧啶 (C) 和鳥嘌呤 (G)。它對於生物體的正常發育和功能是必要的。
Q2. 你如何理解 5' 和 3' 端？
答。DNA 的 5' 端包含一個磷酸基團，而 3' 端包含一個連線到 DNA 骨架的羥基。它表示 DNA 複製的方向。
Q3. 複製過程中合成子代 DNA 所需的原材料是什麼？
答。複製過程中合成子代 DNA 所需的原材料是脫氧核糖核苷酸（dATP、dGTP、dTTP 和 dCTP）。
Q4. 轉錄過程中合成 mRNA 所需的原材料是什麼？
答。轉錄過程中合成 mRNA 所需的原材料是核糖核苷酸（ATP、UTP、GTP 和 CTP）。
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