代谢和基因组进化

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代谢和基因组进化之间的区别

代谢 vs. 基因组进化

代谢是生物体维持生命的化学反应总称。这些反应使得生物体能够生长和繁殖、保持它们的结构以及对环境作出反应。代谢通常被分为两类：分解代谢可以对大的分子进行分解以获得能量（如细胞呼吸）；合成代谢则可以利用能量来合成细胞中的各个组分，如蛋白质和核酸等。代谢是生物体不断进行物质和能量的交换过程，一旦物质和能量交换停止，生物体的生命就會結束。 代谢中的化学反应可以归纳为代謝途徑，通过一系列酶的作用将一种化学物质转化为另一种化学物质。酶对于代谢反應来说是非常重要的，因为酶可以通过一個熱力學上易於發生的反應來驅動另一個難以進行的反應，使之變得可行；例如，利用ATP的水解所产生的能量来驱动其他化学反应。一个生物体的代谢机制决定了哪些物质对于此生物体是有营养的，而哪些是有毒的。例如，一些原核生物利用硫化氢作为营养物质，但这种气体对于动物来说却是致命的。代谢速度，或者说代谢率，也影响了一个生物体对于食物的需求量。 代谢有一個特点：無論是任何大小的物种，基本代谢途径也是相似的。例如，羧酸，作为柠檬酸循环（又称为“三羧酸循环”）中的最为人们所知的中间产物，存在于所有的生物体，无论是微小的单细胞的细菌还是巨大的多细胞生物如大象。代谢中所存在的这样的相似性很可能是由于相关代谢途径的高效率以及这些途径在进化史早期就出现而形成的结果。. 基因组进化 是 基因组 的结构（序列）或大小随时间变化过程。 基因组进化的研究涉及多个领域，如基因组的结构分析，基因组寄生虫的研究，基因和古代基因组重复，多倍体和比较基因组学。由于原核生物和真核生物的基因序列是稳定增加的，故基因组进化是一个不断变化和发展的领域，况且这些基因序列可以从科学界和广大公众中获取。.

基因組

在生物学中，一个生物体的基因组是指包含在该生物的DNA（部分病毒是RNA）中的全部遗传信息，又稱基因體（genome）。基因组包括基因和非編碼DNA。1920年，德国汉堡大学植物学教授汉斯·温克勒（Hans Winkler）首次使用基因组这一名词。 更精确地讲，一个生物体的基因组是指一套染色体中的完整的DNA序列。例如，生物个体体细胞中的二倍体由两套染色体组成，其中一套DNA序列就是一个基因组。基因组一词可以特指整套核DNA（例如，核基因组），也可以用于包含自己DNA序列的细胞器基因组，如粒线体基因组或叶绿体基因组。当人们说一个有性生殖物种的基因组正在测序时，通常是指测定一套常染色体和两种性染色体的序列，这样来代表可能的两种性别。即使在只有一种性别的物种中，“一套基因组序列”可能也综合了来自不同个体的染色体。通常使用中，“遗传组成”一词有时在交流中即指某特定个体或物种的基因组。对相关物种全部基因组性质的研究通常被称为基因组学，该学科与遗传学不同，后者一般研究单个或一组基因的性质。.

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原核生物

原核生物（英文：prokaryote）是通常由單一原核细胞形成的生物。相对于真核细胞，原核细胞一般没有细胞内膜、没有核膜包裹的成型细胞核，细胞内无染色体，DNA链未螺旋化，並以游離的形成存在於細胞質中，细胞质内也无任何有膜的细胞器（如粒線體或葉綠體）。有些分類學者將原核生物歸於原核生物域（Prokaryota），但現行的三域系統不採此說，而是將古菌域和細菌域的生物視為原核生物，原核生物本身不作為生物分類的層級。 大部分原核生物为单细胞生物。根据《伯杰氏细菌鉴定手册》，原核生物分为四大类，“有细胞壁的革兰氏阴性真细菌”，“有细胞壁的革兰氏阳性真细菌”，“无细胞壁的真细菌”，“古细菌”。环境中常见的原核生物有细菌、放线菌、古细菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次氏体和蓝细菌等光合性细菌。 Prokaryota亦拼寫為"procaryotes-ß"Campbell, N. "Biology:Concepts & Connections".

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真核生物

真核生物（学名：Eukaryota）是其细胞具有细胞核的单细胞生物和多细胞生物的总称，它包括所有动物、植物、真菌和其他具有由膜包裹着的复杂亚细胞结构的生物。 真核生物与原核生物的根本性区别是前者的细胞内含有细胞核，因此以真核来命名这一类细胞。许多真核细胞中还含有其它细胞器，如粒線體、叶绿体、高尔基体等。 由于具有细胞核，因此真核细胞的细胞分裂过程与没有细胞核的原核生物也大不相同。 真核生物在进化上是单源性的，都属于三域系统中的真核生物域，另外两个域为同属于原核生物的细菌和古菌。但由于真核生物与古菌在一些生化性质和基因相关性上具有一定相似性，因此有时也将这两者共同归于新壁總域演化支。 科學家相信，從基因證據來看，真核生物是細菌與古菌的基因融合體，它是某種古菌與細菌共生，異種結合的產物。.

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甘氨酸

氨酸（glycine，简写为Gly或G），即胺基乙酸，是20个蛋白氨基酸中分子量最小的一个。它是白色或浅黄色晶体，易溶于水，有甜味。甘氨酸的侧键是一个氢原子。甘氨酸的α碳连接两个氢原子，故不是旋光异构体。由于甘氨酸的侧键非常小，它可以占据其它氨基酸无法占据的空间，比如作为胶原螺旋内的氨基酸。 在一些蛋白质中（比如细胞色素、肌红蛋白和血红蛋白）它随着进化的演变变化相当小，因为假如一个比较大的氨基酸取代它的话整个蛋白质的结构就会变化。 大多数蛋白质只含少量甘氨酸，膠原蛋白是一个重要的例外，它含三分之一的甘氨酸。.

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鳥嘌呤

鳥嘌呤（Guanine，又稱鳥糞嘌呤）是五種不同碱基中的其中之一，並同時存在於脱氧核醣核酸（DNA）及核醣核酸（RNA）中。鳥嘌呤是嘌呤的一種，並與胞嘧啶（cytosine）以三個氫鍵相連。.

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转录

转录（）是遗传信息由DNA转换到RNA的过程。作为蛋白质生物合成的第一步，转录是mRNA以及非編碼RNA（tRNA、rRNA等）的合成步骤。 转录中，一段基因会被读取、複製为mRNA；就是说一特定的DNA片段作为模板，以DNA依赖的核糖核酸聚合酶（RNA聚合酶或RNA合成酶）作为催化剂而合成前mRNA的过程。 转录尚有未清楚的部分，例如是否需要DNA解旋酶，一般来说是需要的，但某些地区称RNA聚合酶可代替其行使识别DNA上的有关碱基以开始转录的功能。 mRNA转录时，DNA分子双链打开，在RNA聚合酶的作用下，游离的4种核糖核苷酸按照碱基互补配对原则结合到DNA单链上，并在RNA聚合酶的作用下形成单链mRNA分子。至此，转录完成。 转录通常是多起点多向复制。 转录时所转录的仅为DNA上有遗传效应的片段（DNA），不包括内含子。 转录按以下一般步骤进行：.

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腺嘌呤

腺嘌呤（Adenine，簡稱A，旧称维生素B4）是一種嘌呤，在生物化學上具有許多不同的功用。於細胞呼吸中，是以富有能量的腺苷三磷酸（ATP），以及輔因子煙醯胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）、黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）等形式發生作用。並且在蛋白質生物合成過程裡作為DNA與RNA的組成物。.

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酵母

酵母（拼音：中國大陆：jiàomǔ、台灣：xiàomǔ；台語：kànn-bó；注音：中國大陆：ㄐㄧㄠˋ ㄇㄨˇ、台灣：ㄒㄧㄠˋ ㄇㄨˇ；德文: Hefen；英文：Yeast）是非分类学术语，泛指能发酵糖類的各种单细胞真菌，不同的酵母菌在进化和分类地位上有异源性。酵母菌种类很多，已知的约有56属500多种。一些酵母菌能夠通過出芽的方式進行無性生殖，也可以通過形成孢子的形式進行有性生殖。酵母經常被用於酒精釀造或者麵包烘培行業。目前已知有1500多種酵母，大部分被分類到子囊菌門。酵母菌屬兼性厭氧菌。.

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核糖核酸

核糖核酸（Ribonucleic acid），簡稱RNA，是一類由核糖核苷酸通過3',5'-磷酸二酯鍵聚合而成的線性大分子。自然界中的RNA通常是單鏈的，且RNA中最基本的四種鹼基爲A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）通過轉錄後修飾，RNA可能會帶上（Ψ）這樣的稀有鹼基，相對的，與RNA同爲核酸的DNA通常是雙鏈分子，且含有的含氮鹼基爲A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鳥嘌呤）、C（胞嘧啶）四種。 RNA有着多種多樣的功能，可在遺傳編碼、翻譯、調控、基因表達等過程中發揮作用。按RNA的功能，可將RNA分爲多種類型。比如，在細胞生物中，mRNA（信使RNA）爲遺傳信息的傳遞者，它能夠指導蛋白質的合成。因爲mRNA有編碼蛋白質的能力，它又被稱爲編碼RNA。而其他沒有編碼蛋白質能力的RNA則被稱爲非編碼RNA（ncRNA）。它們或通過催化生化反應，或通過調控或參與基因表達過程發揮相應的生物學功能。比如，tRNA（轉運RNA）在翻譯過程中起轉運RNA的作用，rRNA（核糖體RNA）於翻譯過程中起催化肽鏈形成的作用，（小RNA）起到調控基因表達的作用。此外，RNA病毒甚至以RNA作爲它們的遺傳物質。 RNA通常由DNA通過轉錄生成。RNA在細胞中廣泛分佈，真核生物的細胞核、細胞質、粒線體中都有RNA。.

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核鹼基

核鹼基（英語：Nucleobase）是指一類含氮鹼基（nitrogenous base），在生物學上通常簡單地稱之鹼基（base）。是在DNA和RNA中，起配对作用的部分。核鹼基都是杂环化合物，其氮原子位于环上或取代氨基上，其中一部分（取代氨基，以及嘌呤环的1位氮、嘧啶环的3位氮）直接参與碱基配对。 常見的核鹼基共有5种：胞嘧啶（缩写C）、鸟嘌呤（G）、腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T，通常為DNA专有）和尿嘧啶（U，通常為RNA专有）。腺嘌呤和鸟嘌呤属于嘌呤族（缩写作R），它们具有双环结构。胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶属于嘧啶族（Y），它们的环系是一个六元杂环。RNA中，尿嘧啶取代了胸腺嘧啶的位置。胸腺嘧啶比尿嘧啶多一个5位甲基，这个甲基增大了遗传的准确性。 核碱基通过糖苷键与核糖或脱氧核糖的1位碳原子相连而形成的化合物叫核苷。核苷再与磷酸结合就形成核苷酸，磷酸基接在五碳糖的5位碳原子上。.

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核苷酸

核苷酸（Nucleotide）为核酸的基本组成单位。核苷酸由一個含氮鹼基作為核心，加上一個五碳糖和一個或者多个磷酸基團組成。含氮碱基有五种可能，分别是腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶。五碳糖为脱氧核糖者称为脱氧核糖核苷酸（DNA的單體），五碳糖为核糖者称为核糖核苷酸（RNA的單體）。 根据构成核酸的核苷酸数量分为寡核苷酸（少于或等于15个核苷酸）和多核苷酸（15个核苷酸以上）。.

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