基因、染色体、蛋白质、DNA、RNA 之间的关系是什么？

生物小白一个，请问一下上述几种之间的关系如何，比如基因和染色体的关系，基因和蛋白质的关系如何，之间有没有一对多或者一对一的关系，有没有层级关系，比如基因是否是蛋白质的一种。

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本题已收录进社区圆桌基因解码，欢迎关注讨论。

有关回应 · 2021-6-1 09:19:04

哈哈哈，我也知道一点点，谈谈。
首先让我们先搞清楚他们的的具体含义：
DNA就是脱氧核糖核酸（英语：Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）由含氮的碱基+脱氧核糖+磷酸组成。因为核糖和磷酸都一样而碱基又可以分为四种（腺嘌呤A，鸟嘌呤G，胸腺嘧啶T，胞嘧啶C），所以脱氧核糖核苷酸就可以分为四种（按照碱基的不同来分）同时在书写过程中可以用这碱基的简写代替。

RNA就是核糖核酸（RiboNucleic Acid ）由含氮的碱基+核糖+磷酸组成，而组成脱氧核糖核酸的碱基是：腺嘌呤A，鸟嘌呤G，尿嘧啶U，胞嘧啶C。同样，也按照碱基的不同把脱氧核糖核酸分为四种，在书写过程中也可以由着四种碱基的简写代替。

蛋白质就是蛋白质了，由氨基酸构成的生物大分子。

基因：是遗传的基本单元，是产生一条多肽链或功能RNA所必需的DNA片段。可以简单理解为好长一段DNA链中比较特殊某段。

染色体:细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体。
好现在开始说明他们的关系：
先按包含关系往下讲，染色体是由DNA和蛋白质构成的（见下图）
首先是DNA分子相互连接形成DNA双链，然后双链中继续螺旋形成高级结构，在形成高级结构时有蛋白质（组蛋白）的参入，染色体是基因的载体。
还有个东西叫染色质，其实就是染色体不过是在不同的细胞周期不同的叫法罢了，就像你回到家的时候家里人叫你乳名，在学校时大家叫你官名一样。
那么RNA呢？从汉语名称来看，都应该知道，脱氧之后就变成了DNA。但是，RNA和DNA在组成上的主要差别是：①RNA的糖分子是核糖，DNA的是脱氧核糖，②四种碱基中有一种不同。
所以让我们来总结一下他们的物质关系：染色体包含DNA，蛋白质（组分包含关系），基因（区域包含关系）；DNA包含基因；蛋白质，DNA，RNA互不包含，各为一体。
不知道我的回答是不是对楼主有所帮助。
若要谈及他们的功能区别，那可是生命研究领域的大课题。
再说两句闲话，我觉得一上来就谈中心法则的人似乎没有仔细思考，首先没有认真读题主的问题：题主需要解答的是他们之间的物质关系，并不是功能关系，而中心法则主要讲的就是蛋白质，DNA，RNA之间的功能关系；其次，题主已经声明自己是生物小白，给题主直接抛个中心法则就完事略显态度不认真。
首次答题，真心好紧张！

有关回应 · 2021-6-1 09:19:05

我来卖个萌。
这是我的生物观...
花了点时间mspaint 画滴。
第一张

第二张

施工完毕。

有关回应 · 2021-6-1 09:19:06

达尔文搞的进化论，惊呆了整个学术圈。

然而，达尔文绞尽毕生脑汁也没搞清楚，从生物本身来看，他们是咋进化的？
其实这个问题可以看作——为啥有的孩子像父母，有的却不像？

这事跟孩儿他爸好解释：你基因不行。可孩子问你基因是个啥，你咋解释？这就要从基因史说起。
基因的发现，就像一出捉妖记！

Part 1：发现妖的存在
达尔文的进化论刚上市，就吸引了一批粉丝，其中就有孟德尔——一名爱科学的神父，简称孟神。

孟神出生在奥匈帝国，因为家里穷，大学只能辍学，所以去教会当了个神父。

但当神父吱吱哇哇，不是一个安静美男子该有的样子，于是他又去教会开的学校教书，后来在教会推荐下，去了维也纳大学深造。

学到了知识，孟神想考个教师编制，结果愣没考上，所以他还是个神父。
不过多亏在大学期间攒的经验，加上从小爱花花草草，孟神研究起了植物。研究哪方面呢？

他扛起铁铲种豌豆，是为了研究豌豆生娃。可豌豆这玩意儿比较奇葩，是雌雄同体。

造娃都不用求人，自己就能搞定，这叫自交。所以自然状态下，豌豆一般都是纯种。
一开始孟神只是想单纯地改良豌豆品种，于是他找来不同的豌豆，让它们一起生娃，这叫杂交。

那时候，大家都相信混合遗传学说，这个学说简单粗暴：父母一中和，就是孩子。
比如：

可孟神发现，混合遗传明显不靠谱啊！有些豌豆的个头完全随妈妈，压根没爸爸什么事。

孩子为啥只随他妈呢？
这事值得扒一扒。于是孟神铁铲一转，研究起了遗传，然后做了个实验，总共分三步。

咋生个孩子还这么严谨？这明显很反常啊，事出反常必有妖！

这个妖到底是个什么鬼呢？
作为一名神父，最见不得妖魔鬼怪，孟神苦思冥想，觉得应该是这么个事：
豌豆体内有个决定长相的鬼东西，叫遗传因子。

遗传因子还分显性和隐性，孟神把它们用大写字母和小写字母表示。

显性因子比较强势，只要有它，豌豆就是高个儿。所以它们和豌豆高矮的关系是这样：

按这个套路，孟德尔用遗传因子算了一下：

看不懂没关系，总之这推测和他种豌豆的结果一模一样！说明盲猜的遗传因子确实靠谱。
借着兴奋的劲儿，孟神撸起袖子继续干，前后足足种了八年豌豆。

当然，说起孟德尔，你别光知道种豌豆，为了实验严谨性，人家还种过玉米、紫罗兰、紫茉莉等。
憋了八年，孟神搞出了一套新的遗传规律，一想到自己的研究结果即将颠覆生物界，孟神忍不住写了一篇论文，静等疯狂转发。

这就是孟德尔 1866 年发表的《植物杂交试验》，证明了遗传因子的存在，后世研究遗传都学它。
可现实啪啪打脸。
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有关回应 · 2021-6-1 09:19:07

来个最通俗易懂的吧。
比如你想攒一辆山地自行车，买了一堆零件，但不知道怎么组装。
于是你到图书馆，想找一本关于组装山地车的书。你家当地的图书馆有一处总书库，和几处分书库，你去的是总书库。这座总书库，就是染色体。
你在书库中找到了一本书，这本书是关于自行车组装的，其中第50页到第52页是关于山地车组装的。你只需要看这三页就能获得组装这部车的全部信息。这三页书，就是基因。
这本书是用英文写的，英文有二十六个字母。这本书里的英文字母，就是核苷酸（Nucleotide）。（感谢评论修正）
图书馆有规定，所有图书不许外借，你需要把你要用的文字抄下来。抄写的行为，叫转录。
你把这三页内容抄下来，用的是手写体（书里的是印刷体），个别字母写法跟原先不同，但信息是一致的。你抄的这份东西，叫mRNA。
你把你抄的东西拿回家，把山地车零件与你抄的说明书里所写对应上，这叫翻译。组装自行车时，这个过程由你来完成，组装蛋白质时，这个过程由核糖体和tRNA来完成。
然后你把车子组装起来，完成后的山地车，就是蛋白质。它就能发挥它的作用了。
当然了，这个过程中的实际情况，要比我说的复杂得多，有些步骤我也省略掉了。不过对于这些名词的比喻，我认为还算是恰当的。

有关回应 · 2021-6-1 09:19:08

这是个剑指 中心法则 的好问题：
相似的问题社区上还有很多：

为什么基因数量远少于蛋白质数量？ - 孤星客的回答 - https://www.zhihu.com/question/64912227/answer/303147325
试用生动的语言描述分子生物学中有关于中心法则的内容？ - 孤星客的回答 - https://www.zhihu.com/question/29284197/answer/302027726
基因、DNA、碱基、染色体之间的关系？ - 孤星客的回答 - https://www.zhihu.com/question/30433122/answer/301183374

首先说，基因是概念但往往无化学实体，染色体-DNA-RNA-蛋白质是描述化学实体的名词，DNA - RNA - 蛋白质的关系就是中心法则，而染色体这个概念可以拿出来先说一下：
我们常说的染色体通常指的是真核生物染色体，真核生物的染色体由DNA：组蛋白：非组蛋白：RNA=1：1：1：0.05组成，DNA序列及其甲基化位点组成了细胞中最重要的遗传信息实体，组蛋白的作用在于帮助DNA形成特定结构、稳定DNA，同时围绕着组蛋白的30多种修饰在基因表达的调控中起到重要作用。
这里的非组蛋白主要指各种与核苷酸和dNTP合成、复制、转录相关的蛋白质，包括各种酶与蛋白质因子。

染色体的一些信息见上图，这里特别指出，在细胞分裂中染色体的组装要单独拿出来放在蛋白质合成之后来讲~
很多答主已经提到了染色体的结构，我就不再赘述，这里需要引出的一个由染色体到DNA的关键点是，DNA在行使其最主要功能时（提供转录的模板），由DNA上的一个叫做增强子的元件作用，DNA由负超螺旋变为正超螺旋，核小体解离，释放双螺旋DNA。
这时，开放的DNA将接触到众多的 转录起始因子 和 RNA聚合酶 。
在这里需要插入一个概念的介绍：

DNA的呼吸作用：DNA双螺旋结构在细胞中时刻伴随着双链的打开和关闭形成的单链泡状结构，在TA碱基对丰富的区段尤其明显；DNA的呼吸作用是蛋白质与DNA结合的分子基础。

TBP和TFIIA结合，TBP被激活，结合到启动子的TATAbox上；
这个时候，TFIIB会瞬时结合上去，形成瞬时复合物；
在此之前，TFIIF早已结合RNA聚合酶，当接触到瞬时复合物，会立刻结合TFIIB；
这个时候，转录起始复合物已经初步形成了，接下来，TFIIE和TFIIH进入复合物，形成活性转录起始复合物PIC；
PIC消耗ATP解旋双螺旋，开始转录。

注意：这是一个简化的步骤，仅仅包含了基础转录因子，真正的转录起始过程是一个复杂复合体形成的过程，伴随着DNA链的弯曲，多种蛋白质因子和应答元件的作用……尤其要注意的是，即使没有增强子这个过程也可以发生，只不过发生的水平将大大下降。
转录产生hnRNA，细胞核内的hnRNA要经过四个过程才能发挥其作用（转录终止，略）。

RNA的甲基化；
RNA的剪接；
RNA的加帽——5'-帽子是翻译起始的识别位点；
RNA的加尾——ployA尾巴是RNA的出核信号与抗降解元件；

以上四个过程，除剪接可以是RNA自剪接以外，均需要蛋白质酶的参与。
关于hnRNA的剪接：

被转运出核的RNA会接受到细胞质中翻译起始因子和核糖体大小亚基的欢迎。
翻译起始的过程与转录起始的过程相似，一边结合核糖体大亚基、小亚基，一边识别并结合mRNA的帽子，进而拉到一起形成起始复合物。（这个过程比较复杂就不展开讲了，有兴趣的可以去看我的文章：分子生物学基础知识要点——从基因组到生命体 - 孤星客的文章 -
孤星客：分子生物学基础知识要点——从基因组到生命体关于翻译过程，贴一个图：

肽链合成过程中，可能被SRP识别N端信号肽而进入内质网，或游离于细胞质中，不同的蛋白质经过定位、转运、修饰的过程才能发挥其生物学功能：
又是个复杂的过程，直接上图，请在专门的看图软件中打开：

不喜欢看图的请看下面：
1  细胞质中合成，转4；
2  合成并进入内质网内，转11；
3  折叠在了内质网膜上，转15；
4  运输往细胞核，转5；运输往过氧化物酶体，转6；运输往线粒体和叶绿体，转7；
5  被称为NLS的信号序列，可帮助蛋白质通过核孔；
6  过氧化物酶体是单层膜细胞器，其内部的酶来自于游离核糖体；
7  线粒体蛋白具有导肽，转8、叶绿体蛋白具有转运肽，转10；
8  导肽可定位到线粒体外膜上的TOM复合体，可整合到外膜上、或进入膜间隙，转9；
9  在膜间隙中的蛋白质被切除了部分导肽，暴露出来的导肽可将蛋白定位到内膜上的TIM，进而可整合到内膜上或进入基质；
10  转运肽可以通过TOC，进而被切除，暴露出类囊体定位信号肽或留在基质中；
11  可能为内质网驻留蛋白，转12；或为分泌蛋白，转13；
12  内质网驻留蛋白有特定的信号肽，假如被分泌到高尔基体，则可被高尔基体膜上的受体识别并运回内质网；
13  内质网中可进行多种修饰，被修饰和正确折叠的蛋白将由光面内质网产生囊泡运往高尔基体，转14；
14  高尔基体驻留蛋白留在高尔基体，行使各种酶的功能，如果被运出质膜则可被质膜蛋白识别并胞吞回细胞；其他蛋白在高尔基体中进行糖基化或其他修饰，带有M6P标记的蛋白质被分选到溶酶体，其他的蛋白可分泌到膜外；
15  内质网上的膜蛋白可以随囊泡进入高尔基体或融合到质膜上，大部分的膜蛋白均是在内质网上跨膜折叠完成并转运到功能部位的。

转运到细胞核内的蛋白质自然就是上面提到的各种转录、复制、组装染色体用到的蛋白质了，这样就完成了一个轮回，也就是正常的细胞周期了……最后附个中心法则的大图：

这种独霸分子生物学半本书的知识点，要弄明白恐怕还是要去看看书……

基因、染色体、蛋白质、DNA、RNA 之间的关系是什么？

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