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Fig. 1-2: Molecular structure of amino acid
在蛋白质合成时，一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基缩水形成肽键(peptide bond)。所以，蛋白质也是有方向的一文链，带氨基的一头称为N端或记为 ，另一头带羧基称为C端，常用 表示。自然界中的氨基酸种类很多，但参与蛋白质组成的常见氨基酸只有20种。这20种标准氨基酸的英文三字母和单字母表示见表1-1。
表1-1：20种标准氨基酸的三字母和单字母表示
Tab. 1-1: 3-letter and single letter representation of 20 kinds of standard amino acids.
氨基酸名称 英文缩写 简写 氨基酸名称 英文缩写 简写
甘氨酸 Gly G 丝氨酸 Ser S
丙氨酸 Ala A 苏氨酸 Thr T
缬氨酸 Val V 天冬酰胺 Asn N
异亮氨酸 Ile I 谷酰胺 Gln Q
亮氨酸 Leu L 络氨酸 Tyr Y
苯丙氨酸 Phe F 组氨酸 His H
脯氨酸 Pro P 天冬氨酸 Asp D
甲硫氨酸 Met M 谷氨酸 Glu E
色氨酸 Trp W 赖氨酸 Lys K
半胱氨酸 Cys C 精氨酸 Arg R
1.2.3 中心法则
DNA携带遗传材料，即生物功能所要求的信息(某些病毒除外，它们的遗传材料是RNA)。信息从基因的核苷酸序列中被提取出来，用来指导蛋白质合成的过程对地球上的所有生物是相同的，分子生物学家称之为中心法则(central dogma)。
生物体的遗传信息以密码形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA的复制(replication)使遗传信息从亲代传向子代。在后代的生长发育过程中，DNA分子中的遗传信息转录(transcription)到RNA分子中(即RNA聚合酶以DNA为模板合成RNA)，再由RNA翻译(translation)生成体内各种蛋白质，行使特定的生物功能。翻译过程是在核糖体上进行的。这样，通过遗传信息从亲代传向子代，并在子代表达，使得子代获得了亲代的遗传性状。RNA也能通过复制过程合成出与其自身相同的分子。此外，生物界还存在由RNA指导下的DNA合成过程，即逆转录，这一过程发现于逆转录病毒中。通过基因转录和翻译得到的蛋白质分子可以反过来作用于DNA，调控其它基因的表达。分子生物学的中心法则见图1-3，它说明遗传信息由DNA分子到RNA，再到蛋白质的传递过程。
图1-3: 分子生物学中心法则
Fig. 1-3: The central dogma of molecular biology
(1) DNA的复制
DNA的复制，即DNA的生物合成，就是指以原有DNA分子为模板按照碱基配对原则合成出相同分子的过程。DNA的自我复制是细胞周期中的重要事件。一旦复制开始，细胞当然就不能分裂，而DNA复制结束，就会触发细胞的分裂。所有的DNA复制过程都是以半保留方式进行的。在DNA复制过程中，双螺旋解开，两条DNA单链都可作为模板在其上形成新的互补链，这样形成两个与亲代DNA结构完全相同的子代DNA链,并且由于子代DNA中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的，故该复制方式称为半保留复制。1958年，Meselon和Stahl利用15N同位素标记大肠杆菌DNA最早证明了DNA的半保留复制。