外显子、内含子、mRNA、CDS、ORF区别与联系

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热心网友时间：2024-12-04 11:51

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。