（六）转录后加工
在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子，这一过程称为转录后加工。主要包括剪接、剪切和化学修饰。
1．mRNA的加工  在原核生物中转录翻译相随进行，多基因的mRNA生成后，绝大部分直接作为模板去翻译各个基因所编码的蛋白质，不再需要加工。但真核生物里转录和翻译的时间和空间都不相同，mRNA的合成是在细胞核内，而蛋白质的翻译是在胞质中进行，而且许多真核生物的基因是不连续的。不连续基因中的插入序列，称为内含子；被内含子隔开的基因序列称为外显子。一个基因的外显子和内含子都转录在一条很大的原初转录本RNA分子中,故称为核内不均一RNA（hnRNA）。它们首先降解为分子较小的RNA，再经其它修饰转化为mRNA。真核细胞mRNA的加工包括：（1）hnRNA被剪接，除去由内含子转录来的序列，将外显子的转录序列连接起来。（2）在3′末端连接上一段约有20～200个腺苷酸的多聚腺苷酸（poly A）的“尾巴”结构。不同mRNA的长度有很大差异。（3）在5′末端连接上一个“帽子”结构m7GpppmNP。（4）在内部少数腺苷酸的腺嘌呤6位氨基发生甲基化（m6A）.
2．tRNA的加工  原核生物的tRNA基因的转录单元大多数是多基因的。不但相同或不同的tRNA的几个基因可转录在一条RNA中，有的tRNA还与rRNA组成转录单元，因此tRNA前体的加工过程包括剪切、剪接，在3′-末端添加CCAOH、以及核苷酸修饰转化为成熟的tRNA。tRNA中含有许多稀有碱基，所有这些碱基均是在转录后由四种常见碱基经修饰酶催化，发生脱氨、甲基化、羟基化等化学修饰而生成的。
3．rRNA的加工  原核细胞首先生成的是30S前体rRNA，经核糖核酸酶作用，逐步裂解为16S、23S和5S的rRNA，其裂解过程可归纳如下：
17.5S →16S rRNA
30S        25S →23S rRNA
小碎片→5S rRNA
原核生物16S rRNA和23S rRNA含有较多的甲基化修饰成分，特别是2-甲基核糖。一般5S rRNA中无修饰成分。在真核细胞中rRNA的转录后加工与原核细胞类似，但更为复杂。rRNA在核仁中合成，生成一个更大35～45S前体rRNA。前体分裂而转变为28S、18S和5.8S的rRNA分子。真核生物5S rRNA前体是由独立于上述三种rRNA之外的基因转录的。真核生物rRNA中与含有较多的甲基化成分。
有关RNA剪接、剪切机制的研究不仅发现了RNA分子本身具有催化功能，这种具有剪接功能的RNA催化剂命名为核酶。目前已发现的具有催化功能的RNA有磷酸二酯酶（核糖核酸酶）、磷酸单酯酶、核苷酸转移酶、磷酸转移酶、RNA限制性内切酶、 tRNA 5′端成熟酶、α-1,4-葡聚糖分支酶和肽基转移酶等。目前研究表明核酶催化rRNA、tRNA、mRNA的剪接机理是不相同的。RNA内含子有四种类型，即Ⅰ型自我拼接内含子、Ⅱ型自我拼接内含子、核mRNA内含子和核tRNA内含子。
（七）RNA的复制
大多数生物的遗传信息贮藏的DNA中，遗传信息按中心法则由DNA 转录成RNA， 再由RNA翻译成蛋白质的。对RNA病毒的研究表明，某些RNA病毒是以RNA作模板复制出病毒RNA分子。
Qβ噬菌体RNA的复制可分为两个阶段：（1）当Qβ噬菌体侵染大肠杆菌细胞后，其单链RNA充当mRNA，利用宿主细胞中的核糖体合成噬菌体外壳蛋白质和复制酶β亚基；（2）当复制酶的β亚基和宿主细胞原有的α、γ、δ亚基自动装配成RNA复制酶以后，就进行RNA复制。以侵染的噬菌体RNA作模板，通过RNA复制酶合成互补的RNA链。常把具有mRNA功能的链称为正链，与它互补的链称为负链。在噬菌体特异的复制酶装配好后不久酶就吸附到正链RNA的3′末端，以它为模板合成出负链，至合成结束，然后负链从正链模板上释放出来。同一个酶又吸附到负链RNA的3′末端，合成出病毒正链RNA，正链RNA与外壳蛋白装配成噬菌体颗粒，所以正链和负链的合成方向都是由5′→3′。
（八）基因工程的操作技术
1．目的基因
体外操作DNA的主要步骤之一是提取载体DNA和所需要的外源目的基因。在细胞中DNA并非以游离态分子存在，而是和RNA及蛋白质结合在一起形成复合体。DNA纯化的基本步骤是：（1）从破坏的细胞壁和膜里释放出可溶性的DNA；（2）通过变性或蛋白质分解，使DNA和蛋白质的复合体解离；（3）将DNA从其它大分子中分离出来；（4）DNA浓度和纯度的光学测定。
2．载体
外源DNA片段（目的基因）要进入受体细胞，必须有一个适当的运载工具将带入细胞内，并载着外源DNA一起进行复制与表达，这种运载工具称为载体。
载体必须具备下列条件：（1）在受体细胞中，载体可以独立地进行复制。所以载体本身必须是一个复制单位，称复制子（replicon），具有复制起点。而且插入外源DNA后不会影响载体本身复制的能力。（2）易于鉴定、筛选。也就是说，容易将带有外源DNA的重组体与不带外源DNA的载体区别开来。（3）易于引入受体细胞。
常用的载体主要有以下几类：细菌和酵母的质粒，λ噬菌体和M13以及病毒。
3．连接
外源DNA与载体DNA之间可以通过多种方式相连接，主要有以下几种(1) 粘性末端连接；(2) 平头末端连接；(3) 接头连接等。
4．转化
任何外源DNA重组到载体上，然后转入受体细胞中复制繁殖，这一过程称为DNA的克隆。外源DNA进入受体细胞并使它获得新遗传特性的过程称为转化。转化作用是将外源DNA引入细胞的过程。
5．筛选  由于细胞转化的频率较低，所以从大量的宿主细胞中筛选出带有重组体的细胞并不是很容易的，当前，在实验室中，常用的筛选手段有以下几种：(1) 插入失活；(2) 菌落原位杂交；(3) 免疫学方法．此外，对重组体转化的鉴定还可以采用表现型的鉴定；对重组质粒纯化并重新转化；限制性酶切图谱的绘制；重组质粒上的基因定位等更深入的方法。

二、习  题

（一）名词解释
1．半保留复制（semiconservative replication）
2．不对称转录（asymmetric trancription）
3．逆转录（reverse transcription）
4．冈崎片段（Okazaki fragment）
5．复制叉（replication fork）
6．领头链（leading strand）
7．随后链（lagging strand）
8．有意义链（sense strand）
9．光复活（photoreactivation）
10．重组修复（recombination repair）
11．内含子（intron）
12．外显子（exon）
13．基因载体（genonic vector）
14．质粒（plasmid）

（二）填空题
1．DNA复制是定点双向进行的，     股的合成是     ，并且合成方向和复制叉移动方向相同；     股的合成是     的，合成方向与复制叉移动的方向相反。每个冈崎片段是借助于连在它的     末端上的一小段     而合成的；所有冈崎片段链的增长都是按     方向进行。
2．DNA连接酶催化的连接反应需要能量，大肠杆菌由     供能，动物细胞由     供能。
3．大肠杆菌RNA聚合酶全酶由     组成；核心酶的组成是     。参与识别起始信号的是     因子。
4．基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称     链。
5．以RNA为模板合成DNA称     ，由     酶催化。
6．DNA或UpGpCpA分别经0.3NKOHR、NaseT1和牛胰RNaseI处理所得结果：
DNA: 0.3NKOH：       ；RNaseT1：       ；RNase I：       ;
UpGpCpA：0.3NKOH：        ；RNaseT1：        ；RNase I ：        。
7．基因突变形式分为：     ，     ，     和     四类。
8．亚硝酸是一个非常有效的诱变剂，因为它可直接作用于DNA，使碱基中     基氧化成     基，造成碱基对的     。
9．所有冈崎片段的延伸都是按      方向进行的。
10．前导链的合成是      的，其合成方向与复制叉移动方向      ；随后链的合成是      的，其合成方向与复制叉移动方向      。
11．引物酶与转录中的RNA聚合酶之间的差别在于它对      不敏感，并可以       作为底物。
12．DNA聚合酶I的催化功能有     、     、     、     和     。
13．DNA回旋酶又叫     ，它的功能是     。
14．细菌的环状DNA通常在一个     开始复制，而真核生物染色体中的线形DNA可以在     起始复制。
15．大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ的     活性使之具有     功能，极大地提高了DNA复制的保真度。
16．大肠杆菌中已发现     种DNA聚合酶，其中     负责DNA复制，     负责DNA损伤修复。
17．DNA切除修复需要的酶有     、     、     和     。
18．在DNA复制中，     可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。
19．DNA合成时，先由引物酶合成     ，再由     在其3′ 端合成DNA链，然后由     切除引物并填补空隙，最后由     连接成完整的链。
20．原核细胞中各种RNA是     催化生成的，而真核细胞核基因的转录分别由     种RNA聚合酶催化，其中rRNA基因由     转录，hnRNA基因由     转录，各类小分子量RAN则是     的产物。
21．一个转录单位一般应包括     序列、     序列和     顺序。
22．真核细胞中编码蛋白质的基因多为     。编码的序列还保留在成熟mRNA中的是     ，编码的序列在前体分子转录后加工中被切除的是     。在基因中     被
分隔，而在成熟的mRNA序列被拼接起来。
23．染色质中的     蛋白和     蛋白对转录均有调节作用，其中     的调节作用具有组织特异性。

（三）选择题
1．DNA按半保留方式复制。如果一个完全放射标记的双链DNA分子，放在不含有放射标记物的溶液中，进行两轮复制，所产生的四个DNA分子的放射活性将会怎样：
A．半数分子没有放射性            B．所有分子均有放射性
C．半数分子的两条链均有放射性    D．一个分子的两条链均有放射性
E．四个分子均无放射性
2．参加DNA复制的酶类包括：（1）DNA聚合酶Ⅲ；（2）解链酶；（3）DNA聚合酶Ⅰ；（4）RNA聚合酶（引物酶）；（5）DNA连接酶。其作用顺序是：
A．（4）、（3）、（1）、（2）、（5）      B．（2）、（3）、（4）、（1）、（5）
C．（4）、（2）、（1）、（5）、（3）      D．（4）、（2）、（1）、（3）、（5）
E．（2）、（4）、（1）、（3）、（5）
3．如果15N标记的大肠杆菌转入14N培养基中生长了三代，其各种状况的DNA分子比例应是下列哪一项：
纯15N       15N－14N      纯14N
－DNA      杂种DNA    －DNA
A．      1/8           1/8          6/8
B．      1/8            0           7/8
C．       0            1/8          7/8
D．       0            2/8          6/8
E．       0            4/8          4/8
4．下列关于DNA复制特点的叙述哪一项错误的：
A．RNA与DNA链共价相连       B．新生DNA链沿5′→3′方向合成
C．DNA链的合成是不连续的      D．复制总是定点双向进行的
E．DNA在一条母链上沿5′→3′方向合成，而在另一条母链上则沿3′→5′方向合成
5．DNA复制时， 5′—TpApGpAp－3′序列产生的互补结构是下列哪一种：
A．5′—TpCpTpAp－3′            B．5′—ApTpCpTp－3′
C．5′—UpCpUpAp－3′                                D．5′—GpCpGpAp－3′
E．3′           —TpCpTpAp－5′
6．下列关于DNA聚合酶I的叙述哪一项是正确的：
A．它起DNA修复酶的作用但不参加DNA复制过程
B．它催化dNTP聚合时需要模板和引物
C．在DNA复制时把冈崎片段连接成完整的随从链
D．它催化产生的冈崎片段与RNA引物链相连
E．有些细菌突变体其正常生长不需要它
7．下列关于真核细胞DNA聚合酶活性的叙述哪一项是正确的：
A．它仅有一种                   B它不具有核酸酶活性
C．它的底物是二磷酸脱氧核苷     D它不需要引物
E．它按3′-5′方向合成新生链
8．从正在进行DNA复制的细胞分离出的短链核酸——冈崎片段，具有下列哪项特性：
A．它们是双链的                 B．它们是一组短的单链DNA片段
C．它们是DNA—RNA杂化双链    D．它们被核酸酶活性切除
E．它们产生于亲代DNA链的糖-磷酸骨架的缺口处
9．切除修复可以纠正下列哪一项引起的DNA损伤：
A．碱基缺失             B．碱基插入          C．碱基甲基化
D．胸腺嘧啶二聚体形成   E．碱基烷基化
10．大肠杆菌DNA连接酶需要下列哪一种辅助因子？
A．FAD作为电子受体               B．NADP+作为磷酸供体
C．NAD+形成活性腺苷酰酶          D．NAD+作为电子受体
E．以上都不是
11．下列关于RNA和DNA聚合酶的叙述哪一项是正确的：
A．RNA聚合酶用二磷酸核苷合成多核苷酸链
B．RNA聚合酶需要引物，并在延长链的5′端加接碱基
C．DNA聚合酶可在链的两端加接核苷酸
D．DNA仅能以RNA为模板合成DNA
E．所有RNA聚合酶和DNA聚合酶只能在生长中的多核苷酸链的3′端加接核苷酸
12．紫外线照射引起DNA最常见的损伤形式是生成胸腺嘧啶二聚体。在下列关于DNA分子结构这种变化的叙述中，哪项是正确的：
A．不会终止DNA复制
B．可由包括连接酶在内的有关酶系统进行修复
C．可看作是一种移码突变
D．是由胸腺嘧啶二聚体酶催化生成的
E．引起相对的核苷酸链上胸腺嘧啶间的共价联结
13．下列哪种突变最可能是致死的：
A．腺嘌呤取代胞嘧啶          B．胞嘧啶取代鸟嘌呤
C．甲基胞嘧啶取代胞嘧啶      D．缺失三个核苷酸
E．插入一个核苷酸
14．镰刀形红细胞贫血病是异常血红蛋白纯合子基因的临床表现。β-链变异是由下列哪种突变造成的：
A．交换      B．插入     C．缺失     D．染色体不分离     E．点突变
15．在培养大肠杆菌时，自发点突变的引起多半是由于：
A．氢原子的互变异构移位            B．DNA糖-磷酸骨架的断裂
C．插入一个碱基对      D．链间交联      E．脱氧核糖的变旋
16．插入或缺失碱基对会引起移码突变，下列哪种化合物最容易造成这种突变：
A．口丫啶衍生物      B．5-溴尿嘧啶
C．氮杂丝氨酸      D．乙基乙磺酸       E．咪唑硫嘌呤
17．在对细菌DNA复制机制的研究中，常常用到胸腺嘧啶的类似物5-溴尿嘧啶，其目的在于：
A．引起特异性移码突变以作为顺序研究用
B．在胸腺嘧啶参入部位中止DNA合成
C．在DNA亲和载体中提供一个反应基
D．合成一种密度较高的DNA以便用离心分离法予以鉴别
E．在DNA中造成一个能被温和化学方法裂解的特异部位
18．关于DNA指导的RNA合成，下列叙述哪一项是错误的：
A．只有在DNA存在时，RNA聚合酶才能催化磷酸二酯键的生成
B．转录过程中，RNA聚合酶需要引物
C．RNA链的合成是从5′→3′端
D．大多数情况下只有一股DNA链作为模板
E．合成的RNA链从来没有环状的
19．下列关于σ因子的叙述哪一项是正确的：
A．是RNA聚合酶的亚基，起辨认转录起始点的作用
B．是DNA聚合酶的亚基，容许按5′→3′和3′→5′双向合成
C．是50S核蛋白体亚基，催化肽链生成
D．是30S核蛋白体亚基，促进mRNA与之结合
E．在30S亚基和50S亚基之间起搭桥作用，构成70S核蛋白体
20．真核生物RNA聚合酶I催化转录的产物是：
A．mRNA          B．45S-rRNA
C．5S-rRNA        D．tRNA         E．SnRNA
21．下列关于真核细胞DNA复制的叙述哪一项是错误的：
A．是半保留式复制       B．有多个复制叉
C．有几种不同的DNA聚合酶       D．复制前组蛋白从双链DNA脱出
E．真核DNA聚合酶不表现核酸酶活性
22．下列关于原核细胞转录终止的叙述哪一项是正确的：
A．是随机进行的              B．需要全酶的ρ亚基参加
C．如果基因的末端含G—C丰富的回文结构则不需要ρ亚基参加
D．如果基因的末端含A—T丰富的片段则对转录终止最为有效
E．需要ρ因子以外的ATP酶
23．下列关于大肠杆菌DNA连接酶的叙述哪些是正确的：
A．催化DNA双螺旋结构之断开的DNA链间形成磷酸二酯键
B．催化两条游离的单链DNA分子间形成磷酸二酯键
C．产物中不含AMP
D．需要ATP作能源
24．下列关于真核细胞mRNA的叙述不正确的是：
A．它是从细胞核的RNA前体—核不均RNA生成的
B．在其链的3′端有7-甲基鸟苷，在其5′端连有多聚腺苷酸的PolyA尾巴
C．它是从前RNA通过剪接酶切除内含子连接外显子而形成的
D．是单顺反子的

（四）是非判断题
（ ）1．中心法则概括了DNA在信息代谢中的主导作用。
（ ）2．原核细胞DNA复制是在特定部位起始的，真核细胞则在多个位点同时起始进行复制。
（ ）3．逆转录酶催化RNA指导的DNA合成不需要RNA引物。
（ ）4．原核细胞和真核细胞中许多mRNA都是多顺反子转录产物。
（ ）5．因为DNA两条链是反向平行的，在双向复制中一条链按5′→3′的方向合成，另一条链按3′→5′的方向合成。
（ ）6．限制性内切酶切割的DNA片段都具有粘性末端。
（ ）7．已发现一些RNA前体分子具有催化活性，可以准确地自我剪接，被称为核糖酶（ribozyme），或称核酶。
（ ）8．重组修复可把DNA损伤部位彻底修复。
（ ）9．原核生物中mRNA一般不需要转录后加工。
（ ）10．RNA聚合酶对弱终止子的识别需要专一的终止因子(如 蛋白)。
（ ）11．原核细胞启动子中RNA聚合酶牢固结合并打开DNA双链的部分称为Pribnow box，真核细胞启动子中相应的顺序称为Hogness box，因为富含A-T，又称TATA box。
（ ）12．增强子（endancer）是真核细胞DNA上一类重要的转录调节元件，它们自己并没有启动子活性，却具有增强启动子活性转录起始的效能。

（五）问答题
1. 简述中心法则。
2.       DNA复制的基本规律？
3.       简述DNA复制的过程？
4.       简述DNA复制时酶系。
5. 简述原核细胞和真核细胞的RNA聚合酶有何不同？
6. 简述RNA转录的过程？
7. 简述基因工程过程。

三、参 考 答 案

（一）名词解释
1．半保留复制：双链DNA的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。
2．不对称转录：转录通常只在DNA的任一条链上进行，这称为不对称转录。
3．逆转录：Temin和Baltimore各自发现在RNA肿瘤病毒中含有RNA指导的DNA聚合酶，才证明发生逆向转录，即以RNA为模板合成DNA。
4．冈崎片段：一组短的DNA片段，是在DNA复制的起始阶段产生的，随后又被连接酶连接形成较长的片段。在大肠杆菌生长期间，将细胞短时间地暴露在氚标记的胸腺嘧啶中，就可证明冈崎片段的存在。冈崎片段的发现为DNA复制的科恩伯格机理提供了依据。
5．复制叉：复制 DNA分子的 Y形区域。在此区域发生链的分离及新链的合成。