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外显子、内含子、mRNA、CDS、ORF区别与联系
时间:2024-12-23 20:37:32
答案

在基因表达过程中,涉及许多关键的分子生物学术语和过程。本文旨在简化这些概念,帮助初学者深入理解基因转录和表达的基本框架。

首先,理解DNA复制。DNA复制是通过DNA聚合酶的催化作用,使用四种游离的dNTP(脱氧核糖核苷三磷酸)按照碱基互补配对原则,合成新链的过程。复制发生在双链DNA上,形成两个完全相同的DNA分子,且保留了原始模板的半保留特性,需要特定的引物。

接着,转录过程。转录是指以DNA为模板,通过DNA指导的RNA聚合酶的作用,使用四种游离的NTP(核糖核苷三磷酸)合成RNA的过程。转录生成的RNA(mRNA)除了将DNA中的T替换为U外,其他结构与DNA相似,需要特定的引物。

翻译则是以mRNA为模板,通过核糖体在核糖体内进行蛋白质合成的过程。在这个过程中,20种游离的氨基酸按照mRNA上三个碱基的组合(密码子)被连接成多肽链,最终形成特定的蛋白质。

mRNA(信使RNA)是基因表达过程中的关键分子。它由DNA经过hnRNA剪接而成,携带遗传信息,指导蛋白质的合成。DNA序列分为编码区和非编码区,其中编码区包含外显子和内含子。内含子和外显子都被转录到hnRNA中,但内含子在成熟mRNA的加工过程中被切除,只有外显子保留,编码蛋白质。

CDS(Coding sequence)指的是编码一段蛋白产物的序列,是蛋白质编码区的关键部分。与ORF(Open reading frame)相比,CDS是一个明确的编码蛋白质的序列。而ORF是从起始密码子(AUG)开始,到终止密码子结束的序列,但并非所有ORF都能成功编码出蛋白质,或者编码出的蛋白质具有生物学功能。

在翻译过程中,CDS(编码区)是直接参与蛋白质合成的部分,而内含子虽然在转录过程中被加入,但在蛋白质合成前被切除。因此,mRNA的长度通常大于CDS,而只有CDS部分编码蛋白质。

hnRNA(heterogeneous nuclear RNA)是DNA直接转录成的RNA,包含内含子,是未经过加工的RNA分子,存在于真核生物的细胞核中。

内含子是断裂基因中外显子之间的间隔序列,虽然参与了前体RNA的转录过程,但在转录后的加工中被切除,不包含于成熟的RNA分子中。最终,mRNA经过加工后,包含CDS和非翻译区域(UTR),成为指导蛋白质合成的信使分子。

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