基因表达过程中相关问题剖析

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1、基因表达过程中相关问题剖析三种RNA聚合酶的比较酶位置产物活性比较对ci-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶I核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶II核浆hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶III核浆小RNA10%有种属特异性核酸作为生物的遗传物质具备两大基木功能，即传递遗传信息和表达遗传信息。遗传信息的表达包括转录和翻译两个过程，现将教学中出现的相关疑问进行梳理和剖析，以期为广大教师的教学提供参考。1.转录过程中DNA双链的解开是否需要解旋酶DNA复制是边解旋边复制过程，耑要解旋酶使双链解开。必修2教师用P99指出：“基因的转录是巾RNA聚合酶催化进行的。基因的上游具有结合R

2、NA聚合酶的区域，叫做启动子。启动子是一段具有特定序列的DNA,具有和RNA聚合酶特兄性结合的位点，决定了基因转录的起始位点。RNA聚合酶与启动子结合后，在特定区域将DNA双螺旋两条链之间的氢键断开，使DNA解旋，形成单链区，以非编码链为模板合成RNA互补链的过程就幵始了。”RNA聚合酶是一种由多个蛋白亚基组成的复合酶，真核生物的RNA聚合酶分三类，RNA聚合酶I存在于核仁中，转录rDNA序列为rRNA前体；RNA聚合酶II存在于核质中，转录大多数基因，产物为mRNA前体；RNA聚合酶III存在于核质中，转泶很少几种基因，如tRNA基因。除了细胞核屮的RNA聚合酶之外，真核生物线

3、粒体和叶绿体中还存在着不同的RNA聚合酶。转录时，RNA聚合酶在双链DNA的启动子处结合形成“转录泡”，不同于DNA复制的是转录起始不需要引物，转录起始是RNA链上的第一个核苷酸键的产生，当聚合酶合成含十个左右核苷酸的RNA时，转录便进入延仲阶段，RNA聚合酶就沿着DNA双链移动不断合成RNA链。随着酶的迁移，它使DNA双链部分解旋，并且使模板的一个新区段以中.链形式暴露出来。核苷酸共价结合到延伸的RNA链的3’端，在松弛区域形成一个RNA-DNA杂合链。在这个松弛区域之后，DNA模板链和原先的互补链结合卯重新形成双螺旋结构。所以说，RNA聚合酶不仅具有催化核糖核苷酸连接成为RN

4、A的作用，还具有解旋酶活性和W旋酶活性［1］。值得称道的是RNA聚酶在每个核糖核苷酸添加之后，便将正在延长的链从模板上置换下来，使得多个RNA聚合酶讨以一个接着一个同时转泶同一个基因，这样一个细胞就可以在短时间内在一个基因（或者其他DNA序列）上合成大量的转录产物。此外，RNA聚合酶还执行校正的功能［21。2.转录的产物是mRNA还是RNA普通高中课程标准实验教科书《遗传与进化》P63页阁4-4的描述及阁解会让学生误认为转泶的产物是mRNA。其实，转泶的产物是RNA,包括mRNA、tRNA、rRNA以及siRNA、miRNA、snRNA、snoRNA。只是mRNA继续作为翻译的模

5、板，指导蛋白质的合成，而萁他几种RNA不作为翻译的模板，tRNA在细胞质屮作为运输氨基酸的工具，rRNA是由核仁屮的rDNA转录出来的，与蛋白质组装成核糖体的大、小亚基，出核孔进入细胞质与mRNA结合参与翻译过程。在翻译的每一•步，rRNA与mRNA或tRNA都发生相互作用，rRNA在蛋白质合成中对肽基转移反应(peptidyltransferasereac-tion)起着非常重要的作用。用体外进化和体外筛选(invitroevolutionandinvitroselection)技术获得的核酶(Ribozyme)也能像核糖体一样催化肽基转移反应。核糖体的高分辨率晶体结构提示，r

6、RNA具有肽基转移酶的活性，即核糖体是一个核酶［31。H前所知的所冇核糖体功能反应都与rRNA有关，而核糖体蛋白可能只是在核糖体装Plti过程屮对rRNA的折啓和功能构象的形成起重要作用［4〜6］。tRNA是由tRNA基因转录出来的，真核生物的tRNA基因数0非常大，每种tRNA基因都有很多拷贝，通过tRNA基因的不对称转录合成的tRNA前体经过加工P成为有活性的tRNA。成熟的tRNA具有特异性转运氨基酸的功能，每种tRNA在特异的氨基酰-tRNA合成酶作用下结合一种氨基酸，将其转运到核蛋白体上，参与蛋白质的合成P］。Li等［8］研究表明，翻译吋需求强度(近似为tRNA的浓度与

7、基因组密码子频率的比值)人的tRNA可被优先运出细胞核。在有些生物中，tRNA不仅叮以被运出细胞核，还可以通过主动运输逆向运入细胞核。可见，tRNA不是从细胞核到细胞质的单向运动，而是穿梭往来于核膜内外［9］。小干扰RNA(siRNA)是RNA干涉(RNAi)过程中出现的一•种约21〜25nt的小分子RNA,—般由Dicer核酸酶加工而成，可引发与之互补的FI标mRNA的沉默。作为内源性的翻译抑制因子，微小RNA(miRNA)主要通过与靶mRNA的3’非翻译区的碱基互补配对而起作