引言
遗传信息的传递遵循 “中心法则”，转录以 DNA 为模板合成 RNA，翻译再以 RNA 为模板组装蛋白质 —— 这两步是基因表达的核心，决定了遗传信息从核苷酸序列到功能蛋白的转化。转录控制 “哪些基因激活”，翻译负责 “将信息转化为功能分子”，二者协同确保细胞生理活动有序进行。本文将拆解转录与翻译的关键过程，解析遗传信息传递的精准机制。“转录”是指以DNA为模板合成RNA的过程，而“翻译”则是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。二者统称为“中心法则”，是遗传信息流动的核心环节，共同决定了细胞的命运与功能。
一、转录：DNA 到 RNA 的 “信息拷贝”
转录是 RNA 聚合酶以 DNA 非编码链为模板，按碱基互补配对（A-U、T-A、G-C、C-G）合成 RNA 的过程
转录翻译过程的关键步骤
关键步骤包括：转录的启动、延伸与终止，mRNA的加工与剪接；翻译的起始、肽链延伸与终止。每一步都涉及复杂的分子机器（如RNA聚合酶、核糖体）和精细的调控，确保信息传递的保真度。
1.1 转录起始：启动子与 RNA 聚合酶的 “精准对接”
启动子是基因上游的保守 DNA 序列，含 RNA 聚合酶结合位点与转录起始位点（原核有 - 10 区 “TATAAT”，真核有 TATA 盒），是转录的 “开关”。原核生物中，RNA 聚合酶的 σ 因子识别启动子，引导核心酶结合；真核生物需转录因子（如 TFⅡD）协助 RNA 聚合酶（PolⅡ 等）结合。结合后，RNA 聚合酶解开 DNA 双螺旋（约 10-17 bp）形成 “转录泡”，暴露非编码链作为模板，催化首个磷酸二酯键形成，启动转录。
1.2 转录延长：RNA 链的 5'→3' 延伸
RNA 聚合酶沿 DNA 模板链 3'→5' 移动，以 NTP 为原料，将核苷酸的 α- 磷酸与前一核苷酸 3'-OH 连接，形成磷酸二酯键，RNA 链持续从 5' 向 3' 延伸。过程中，RNA 聚合酶同步解开前方 DNA、使后方单链复旋，维持 “转录泡” 稳定。原核生物无核膜，转录未完成时核糖体已结合 mRNA 启动翻译，电镜下呈 “羽毛状”（DNA 为轴、RNA 为枝、多聚核糖体为黑点），体现高效性。
1.3 转录终止：RNA 聚合酶 “停步” 与链释放
原核生物终止分两类：依赖 Rho 因子的终止中，Rho 因子（具 ATP 酶和解旋酶活性）结合 RNA 3' 端富 C 序列，推动 RNA 聚合酶停顿并解开 RNA-DNA 双链；非依赖 Rho 因子的终止中，DNA 终止区转录出 “茎环结构”（富 GC 反向重复序列），使 RNA 聚合酶构象改变停步，下游寡聚 U（与 DNA A 配对，氢键少）助力 RNA 脱离，完成终止。
二、翻译：RNA 到蛋白质的 “信息解码”
翻译在核糖体上进行，以 mRNA 为模板、tRNA 为氨基酸载体，按密码子 - 反密码子配对合成蛋白质，核糖体的 A/P/E 位分工是核心。
2.1 翻译核心元件：核糖体与 tRNA 的功能
核糖体由大小亚基组成（原核 70S=30S+50S，真核 80S=40S+60S），可结合约 35 个碱基的 mRNA（图 4-2），含三个功能位（图 4-3）：A 位结合氨酰 - tRNA，P 位结合肽酰 - tRNA，E 位释放空载 tRNA。tRNA 是 “适配器”，3' 端 - CCA 结合氨基酸，反密码子匹配 mRNA 密码子；细胞含两种甲硫氨酸 tRNA：起始 tRNA（tRNAi^met）识别起始密码子 AUG，普通 tRNA（tRNA^met）识别 mRNA 内部 AUG，确保起始与延伸区分。
2.2 翻译起始：起始复合物的 “组装启动”
原核生物中，mRNA 的 SD 序列（5'-AGGAGG-3'）与核糖体 30S 亚基 rRNA 互补配对，起始 tRNA（带甲酰化甲硫氨酸）结合 P 位，加 50S 亚基形成 70S 起始复合物。真核生物中，40S 亚基结合 mRNA 5' 帽结构，扫描至 AUG，起始 tRNA（带未甲酰化甲硫氨酸）结合，加 60S 亚基形成 80S 起始复合物，起始因子协助全过程。
2.3 翻译延长：肽链的 “循环延伸”
延长分三步循环：氨酰 - tRNA 由延伸因子携带进入 A 位，反密码子匹配 mRNA 密码子；核糖体大亚基（肽基转移酶活性）催化 A 位氨基酸与 P 位肽链形成肽键，肽链转移至 A 位；核糖体沿 mRNA 移一个密码子（需 GTP 供能），A 位肽酰 - tRNA 移至 P 位，P 位空载 tRNA 移至 E 位释放，A 位空出迎下一个氨酰 - tRNA，肽链持续延伸。
2.4 翻译终止：肽链释放与核糖体 “解离重置”
mRNA 的 UAA、UGA、UAG 为终止密码子，无对应 tRNA。释放因子识别并结合 A 位，催化 P 位肽链与水反应释放；随后核糖体解离为亚基，脱离 mRNA，亚基可重新参与翻译。翻译耗能极高，快速生长细菌中 90% ATP 用于此过程，核糖体始终处于 “解离 - 结合” 动态平衡，确保合成高效灵活。
结论
转录与翻译是中心法则的核心，转录通过启动子识别、链延伸、终止信号响应实现 DNA 到 RNA 的精准拷贝；翻译依赖核糖体、tRNA 及调控因子，完成 RNA 到蛋白质的解码。二者的协同精准，是细胞功能维持的基础，也为理解基因表达异常相关疾病提供了关键理论支撑。
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