转录

CIE A-Level 生物学· 15 分钟阅读

1. 转录概述与关键组分★★☆☆☆⏱ 4 min

转录将储存在DNA中的遗传信息转移到信使RNA（mRNA）分子中，mRNA可在核糖体上被翻译为多肽。与DNA复制不同，转录一次只复制一个基因（原核生物中是一组相关基因），因此只有基因组的小片段会被转录。

📘 定义

转录

以DNA为模板合成RNA分子，得到DNA到RNA遗传信息拷贝的过程

例:

编码胰岛素的基因被转录为mRNA，随后翻译产生胰岛素蛋白

- RNA聚合酶：催化RNA核苷酸之间形成磷酸二酯键的酶
- 模板链（反义链）：被RNA聚合酶读取以产生互补RNA的DNA链
- 编码链（有义链）：碱基序列与RNA相同（T被U替换）的DNA链
- 启动子：基因上游的DNA序列，结合RNA聚合酶以启动转录
- 终止子：发出转录结束信号的DNA序列

📐 例题

某基因编码链的一段序列为5' ATGCGATTA 3'，写出该段产生的RNA转录本序列。

1
记住RNA转录本与编码链序列相同、5'→3'方向相同，只是胸腺嘧啶（T）被尿嘧啶（U）替换。
2
原始编码链：5' ATGCGATTA 3'。将所有T碱基替换为U：
$5' \text{ATGCGATTA} 3' \rightarrow 5' \text{AUGCGAUUA} 3'$
3
这就是RNA转录本的最终序列。

Exam tip:

书写核酸序列时务必确认5'→3'方向；考官通常会对错误方向扣分。

2. 原核生物的转录步骤★★☆☆☆⏱ 5 min

原核生物的转录分为三个核心阶段，全部发生在细胞质中（原核生物没有细胞核）：

1. 起始：RNA聚合酶结合到启动子上，解开DNA双螺旋使两条链分离。
1. 延伸：RNA聚合酶沿模板链3'→5'方向移动，添加互补RNA核苷酸，使mRNA沿5'→3'方向延长。DNA上的腺嘌呤与RNA上的尿嘧啶配对。
1. 终止：RNA聚合酶到达终止子序列，从DNA上脱离，释放完整的mRNA。

在原核生物中，mRNA可立即用于翻译，翻译通常在转录结束前就已经开始。

📐 例题

原核基因启动子区域缺失会对转录产生什么影响？

1
回忆启动子区域的核心作用：它是RNA聚合酶结合以启动转录的位点。
2
没有启动子，RNA聚合酶无法识别基因的起始位置，因此无法结合到DNA模板上。
3
该基因无法转录出mRNA，因此无法产生蛋白质产物。

3. 真核生物的转录★★★☆☆⏱ 4 min

在真核生物中，转录发生在储存DNA的细胞核中。起始和延伸的核心步骤与原核生物相似，但初始产物不是可直接翻译的成熟mRNA。

📘 定义

前体mRNA（pre-mRNA）

真核基因转录产生的初始转录本，尚未经过转录后修饰

例:

人类前体mRNA包含非编码区和编码区，在离开细胞核前会被加工

📐 例题

为什么真核生物中转录和翻译是分隔开的，而原核生物不是？

1
真核DNA被包裹在细胞核内，因此转录必须发生在DNA模板所在的位置。
2
翻译的场所核糖体仅存在于真核生物的细胞质和粗面内质网中。
3
这种分隔让前体mRNA在翻译前就能被加工，从而实现基因调控和可变剪接。

4. 转录后修饰★★★☆☆⏱ 5 min

在成熟mRNA离开细胞核进行翻译之前，真核前体mRNA会经历三个关键修饰。剪接是CIE考试中最常考察的修饰。

📘 定义

RNA剪接

从pre-mRNA中移除非编码内含子，将编码外显子连接在一起形成成熟mRNA的过程

例:

同一个pre-mRNA的可变剪接可以产生多种不同的成熟mRNA序列，从而产生不同的蛋白质产物

- 5'加帽：在5'端添加一个修饰的鸟嘌呤核苷酸，保护mRNA不被降解，并帮助核糖体结合
- 3'多聚腺苷酸化：在3'端添加由50-200个腺嘌呤核苷酸组成的poly-A尾，保护mRNA不被降解

📐 例题

某真核pre-mRNA结构为 $E_{1} - I_{1} - E_{2} - I_{2} - E_{3} - I_{3} - E_{4}$ ，其中 $E$ 为外显子， $I$ 为内含子。剪接后成熟mRNA的结构是什么？

1
记住剪接会移除所有内含子，保留所有外显子并按原有顺序连接。
2
从序列中移除三个内含子（ $I_{1}$ , $I_{2}$ , $I_{3}$ ）。
3
连接剩余的外显子，然后添加5'帽和3' poly-A尾。最终成熟mRNA序列为： $5^{'} cap - E_{1} - E_{2} - E_{3} - E_{4} - poly-A tail 3^{'}$

5. 常见陷阱

错误做法:

混淆模板链和编码链，认为编码链会被转录。

原因:

只有模板链会被RNA聚合酶读取。编码链序列与mRNA相同，但永远不会被转录。

正确做法:

记住：模板链 = 被转录，编码链 = 不被转录，mRNA序列与编码链一致（T替换为U）。

错误做法:

声称mRNA沿3'→5'方向合成。

原因:

和所有核酸合成一样，RNA聚合酶只能将核苷酸添加到生长链的3'端。

正确做法:

RNA聚合酶沿模板链3'→5'方向移动，因此mRNA沿5'→3'方向合成。

错误做法:

认为内含子在转录过程中从DNA上被移除。

原因:

内含子存在于DNA基因中，会被转录到pre-mRNA中，在转录后的RNA加工过程中才被移除。

正确做法:

内含子是从pre-mRNA（而非DNA）中剪切除去，产生成熟mRNA。

错误做法:

说转录发生在真核生物的细胞质中。

原因:

真核DNA储存在细胞核中，因此转录必须发生在那里。只有翻译发生在细胞质中。

正确做法:

原核生物：转录+翻译都在细胞质；真核生物：转录在细胞核，翻译在细胞质。

错误做法:

声称胸腺嘧啶从不会出现在任何RNA分子中。

原因:

虽然尿嘧啶在mRNA转录本中替换了胸腺嘧啶，但胸腺嘧啶可以出现在tRNA等修饰后的功能性RNA中。

正确做法:

对于转录，记住DNA腺嘌呤与RNA尿嘧啶配对，因此转录产生的mRNA中没有胸腺嘧啶。

6. 速查表

特征	原核生物转录	真核生物转录
位置	细胞质	细胞核
初始产物	成熟mRNA，可直接翻译	pre-mRNA，需要加工
转录后修饰	无	剪接、5'加帽、3'多聚腺苷酸化
基因中的内含子	极罕见	常见
与翻译偶联	是，翻译提前开始	否，先完成加工
RNA聚合酶	合成mRNA仅有一种	多种特异性类型

真题中的出现

AI 根据考纲规律估算的考点位置,请对照官方真题核实准确性。仅作复习重点参考。

2022 · 22
描述转录过程
2023 · 13
比较转录和DNA复制
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syllabusCIE 9700 考试大纲 2024-2026第6单元学习目标

下一步

转录是分子生物学中心法则的第一步，遗传信息按DNA → RNA → 蛋白质的方向流动。产生成熟mRNA后，下一阶段是翻译，核糖体读取mRNA序列构建多肽链。理解转录也是学习基因表达调控的基础，基因表达调控是CIE A-Level生物学考试中扩展回答题的常见考点。将转录与DNA复制进行比较，也有助于更全面地巩固你对核酸合成的理解。