第3章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA
一、什么是编码链？什么是模板链？
基因转录过程中，与mRNA序列相同的DNA链称为编码链（有意义链），另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链（反义链）。

二、简述RNA转录的概念及基本过程。

1、在基因表达过程中，拷贝出一条与DNA链序列完全相同（除了T→U之外）的RNA
单链的过程称为转录（transcription），是基因表达的核心步骤。

2、转录的基本过程包括：
模板识别——RNA聚合酶与DNA启动子结合；
转录起始——结合处DNA解链形成转录泡，形成第一个核苷酸键；
通过启动子——从转录起始到形成9个核苷酸短链；
转录延伸——RNA聚合酶释放σ因子，新生RNA链不断延长；
转录终止——出现终止子，RNA聚合酶及新生RNA链解离释放。

三、大肠杆菌的RNA聚合酶有哪些组成成分？各个亚基的作用如何？
亚基亚基数组分功能
α 2 核心酶核心酶组装，启动子识别
β 1 核心酶
β和β’共同形成RNA合成的催化中心β’ 1 核心酶
ω 1 核心酶未知
σ 1 即σ因子，参与形成全酶模板链的选择，转录的起始
四、什么是封闭复合物、开放复合物以及三元复合物？
1、转录中DNA模板的识别阶段，RNA聚合酶全酶识别启动子并与之可逆性结合，形
成封闭复合物，此时DNA链仍处于双链状态。

2、伴随着DNA构象上的重大变化，RNA聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双
链被解开，此时封闭复合物转变为开放复合物。

3、开放复合物与最初的两个NTP相结合，并在二者之间形成磷酸二酯键，此时由RNA
聚合酶、DNA和新生RNA短链组成了三元复合物。

五、简述σ因子的作用。

特异的转录起始位点有利于转录的真实性，RNA的合成是在模板DNA的启动子位点上起始的，这个任务靠σ因子完成——只有带σ因子的RNA聚合全酶才能专一地与DNA 的启动子结合，并选择其中一条链作为模板，合成RNA链。

σ因子的作用在于帮助转录起始，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责RNA链的延伸。

六、什么是Pribnow box？它的保守序列是什么？
原核生物中位于转录起始点上游-10区的TATA区，又称为-10区；Pribnow box的保守序列是TATAAT。

（附：功能——RNA聚合酶的σ因子与之特异性结合使转录得以起始。

）
七、什么是上升突变？什么是下降突变？
1、上升突变：基因的启动子序列上发生的、增强结构基因转录水平的突变。

（主要是增加Pribnow区共同序列的同一性，例如TATAAT→AATAAT）
2、下降突变：基因的启动子序列上发生的、减弱结构基因转录水平的突变。

八、简述原核生物和真核生物mRNA的区别。

1、半衰期：原核生物mRNA半衰期较短，真核生物mRNA半衰期较长。

2、顺反子类型：原核生物mRNA为多顺反子，真核生物mRNA为单顺反子。

3、转录和翻译的关系：原核生物mRNA的转录和翻译是偶联的，二者发生在同一细胞
空间中，而且几乎同步进行。

真核生物mRNA需要经过转录后加工转变为成熟mRNA，与蛋白质组成结合体才开始翻译。

4、结构特点：真核生物mRNA具有5’端帽子和3’端poly（A）尾巴。

原核生物mRNA
没有5’端帽子结构，3’端没有或只有较短的poly（A）结构。

九、大肠杆菌的终止子有哪两大类？请分别介绍一下它们的结构特点。

1、不依赖ρ因子的终止子：①终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，
由其转录的RNA容易形成发卡结构，导致RNA聚合酶的暂停，破坏DNA-RNA杂合
链的结构。

②在终止位点前还有一段4~8个A组成的序列，对应转录产物的3’端为
寡聚U（poly U），该结构特征导致了转录的终止。

③转录终止不依赖ρ因子。

2、依赖ρ因子的终止子：①转录的RNA也有发卡结构，但其后无poly（U）。

②形成
的发卡结构较疏松，结构不稳定。

③转录终止需要ρ因子的参与。

④与不依赖ρ因
子的终止相同的是，终止信号存在于新生RNA链，而非DNA链。

十、真核生物的原始转录产物必须经过哪些加工才能成为成熟mRNA，以用作蛋白质合成的
模板？
1、5’端加上“帽子”；
2、3’端酶切后加上poly（A）尾巴；
3、RNA剪接：将mRNA前体上的内含子序列切除，再将编码蛋白质的外显子序列连接
起来，成为可译框架。

4、碱基修饰：mRNA分子内部常含有N6-甲基腺苷，是由甲基化酶催化，在转录后加
工修饰产生的。

十一、简述I、II类内含子的剪接特点。

1、I类内含子的剪接主要是两个转酯反应，即磷酸二酯键的转移：①第一个转酯反应
由一个游离的鸟苷或鸟苷酸介导，其3’-OH攻击内含子5’端的磷酸二酯键，从上游
切开内含子；②第二个转酯反应，切口上游外显子暴露的3’-OH攻击内含子3’端的
磷酸二酯键，内含子被完全切开，上下游外显子通过新的磷酸二酯键相连。

2、II类内含子主要存在于真核生物的线粒体和叶绿体rRNA基因中。

转酯反应不需要
游离鸟苷或鸟苷酸，而是由内含子本身的3’端腺苷酸2’-OH攻击其5’端的磷酸二酯
键，从上游切开RNA链，形成套索结构，再由上游外显子的游离3’-OH攻击内含子
3’端磷酸二酯键，内含子被完全切开，外显子通过新的磷酸二酯键相连。

十二、什么是RNA编辑？其生物学意义是什么？
1、某些RNA（特别是前体mRNA）经过插入、删除或取代某些核苷酸残基等加工方式，
其序列发生不同于模板DNA的变化，导致DNA所编码的遗传信息改变，称为RNA
编辑。

2、生物学意义
a)校正作用：某些基因突变丢失的遗传信息可以通过RNA编辑得以恢复；
b)调控翻译：通过构建或去除起始和终止密码子，从而调控基因的表达；
c)扩充遗传信息：使基因产物获得新的结构和功能，有利于生物的进化。

十三、核酶具有哪些结构特点？其生物学意义是什么？
1、结构特点：具有锤头结构，该结构由三个茎构成，茎区内部由互补碱基构成局部双
链结构，共同包围着11~13个核苷酸构成的催化中心。

2、生物学意义：①核酶是继反转录之后对中心法则的另一项重要修订，证明RNA既
是遗传物质又是酶。

②核酶的发现为生命起源的研究提供了新思路，也许曾经存
在以RNA为基础的原始生命。