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篇名
生物化學-轉錄與翻譯過程
重要考點
原核生物的轉錄和翻譯在時間和空間是同時進行的；真核生物則是分開進行的。
說明
RNA轉錄及轉錄後加工過程
不論原核生物或真核生物的rRNAs都是以初級轉錄本形式被合成，然後再進行加工處理，轉變為成熟的RNA分子。所不同的是：
  1. 原核生物沒有核模，所以，轉錄和翻譯在時間和空間是同時進行的：原核生物轉錄生成的mRNA為多順反子，並且在mRNA合成時，核蛋白體已經附著在mRNA上，並以其為範本，進行蛋白質的合成，所以無轉錄後加工過程。
  2. 真核生物有核膜，所以，轉錄和翻譯在時間和空間上是分開進行的：真核生物剛轉錄出來的mRNA (稱作hnRNA)分子很大，hnRNA進行剪切加尾過程後，僅剩10%的部分才是成熟的mRNA，mRNA為單順反子，即一個mRNA只為一種蛋白質分子編碼，並且有對5端和3端的修飾以及對中間部分進行剪切。
原核生物與真核生物在 RNA 轉錄及轉錄後加工過程比較
  原核生物 真核生物
轉錄 啟動子 (promoter) 依賴σ因子(sigma factor) 多種蛋白質參與
酶 RNA-pol全酶(以α2ββσ) RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ合成不同RNA
終止
  1. 依賴ρ因子(rho factor)
  2. 轉錄出莖環結構可以阻止轉錄
  3. A-U配對弱
  4. DNA雙鏈結構的回歸
  1. 內切hnRNA
  2. 切下來(splicing)後，進行poly-A tail過程
轉錄後加工 mRNA 一般不需加工
  1. 5加帽(5-capping)，3加尾(3-polyA)(註1,2)
  2. G甲基化
  3. spliceosome剪除intron，連接exon。Splicing需要snRNA之參與
tRNA(註3)
  1. 剪切：5前導序列及3拖尾序列
  2. 添加修復：3CCA
  3. 某些堿基的化學修飾
  1. 剪切：5前導序列及intron
  2. 添加修復：3CCA
  3. 某些堿基的化學修飾：如甲基化：A→mA；脫氨反應：某些腺苷酸→I(稀有堿基)
rRNA(註4) 30SRNA→16S、23S、5S→rRNA
  1. 剪切：前體的自我剪切
  2. 化學修飾：甲基化反應
  3. 5SRNA 無須加工，可參與核醣體組成
(註1) 真核生物5 端帽子(5-capping)只在mRNA上(rRNA及tRNA均無5-cap)，其功能：
  1. 做為mRNA翻譯起始的必要結構；
  2. 提供訊號，可讓核糖體識別mRNA；
  3. 增加mRNA的穩定性，以避免mRNA 遭受5外切核酸酶的攻擊。
(註2) Poly-A(polyadenylation)不是由DNA編碼，而是轉錄後在核內受polyA聚合酶催化， 在mRNA 的3-OH端加上約200個A殘基所形成的，如AAUAAA序列會調控mRNA進行核內polyadenylation。3 poly A的修飾可以影響RNA之穩定度。

(註3) 原核生物和真核生物剛轉錄生成的tRNA前體無生物活性，必須進行：
  1. 剪切
  2. 3-OH端進行連接-ACC結構
  3. 堿基的化學修飾(最多修飾過程在tRNA)
(註4) 原核生物的rRNA前體比真核生物小，低等真核生物的rRNA前體為30s，哺乳動物的初級轉錄產物為45s。另外，真核生物5sRNA前體獨立於其他三種rRNA的基因轉錄。
蛋白質生物合成
蛋白質合成所需物質整理
  蛋白質合成(翻譯過程)(RNA→Protein)
原料 胺基酸
範本 mRNA
引物 不需要
堿基配對 密碼與反密碼：A-U，G-C，I-(A、C、U)
能量 ATP 、 GTP
合成方向 N→C端

原核生物與真核生物在蛋白質合成中所需物質的整理與比較
  原核生物 真核生物
核醣體 小亞基是16SrRNA+21種蛋白質
大亞基是5SrRNA、23SrRNA + 36種蛋白質 		小亞基是18SrRNA+33種蛋白質
大亞基是5SrRNA、28SrRNA、5.8SrRNA + 49種蛋白質
起始因子
  1. 亞基分離：IF-3、IF-1
  2. mRNA就位：核酸與核酸，核酸與蛋白質之間的辨識結合
  3. 起始tRNA就位：IF-2、IF-1
  4. 大亞基結合：各種IF脫落、GTP水解
  1. 亞基分離：eIF-3
  2. mRNA就位：eIF-3、eIF-1、eIF-7、eIF-4A、eIF-4B、CBP-1、CBP-2
  3. 起始tRNA就位：eIF-2、co-eIF-2-GTP、eIF-3、eIF-4C
  4. 大亞基結合：eIF-5、eIF-4D
延長因子 EFEu、EF-Ts、EFG EF-1、EF-2
釋放因子 RF1、RF-2、RF-3、RR RF、RR
範本 mRNA mRNA
起始密碼識別的氨基醯 -tRNA fMet-tRNAfMet Met-tRNAiMet
(註) 原核生物與真核生物的核糖體：「S」為沉降速率

生物種類 類型 大亞基 小亞基
原核生物 70s 50S（5S、23S） 30S（16S）
真核生物 80s 60S（5S、5.8S和28S） 40S（18S）

原核生物與真核生物在翻譯過程的比
  原核生物 真核生物
起始
  1. 16SrRNA部分序列結合mRNA的SD序列，小亞基蛋白結合後續序列
  2. fMet-tRNA結合mRNA上的AUG3，後者在起始因子作用下，結合大亞基，形成形成起始複合
  1. Met-tRNAi Met 先與小亞基結合
  2. 在帽子結合蛋白質作用下，mRNA的AUG辨認tRNA的反密碼子，與小亞基結合
  3. 與大亞基結合，形成起始複合物
終止 有三種RF：RF-1、RF-2、RF-3 僅有一種RF
多聚核醣體 與轉錄同時進行 與轉錄有時間與空間差異
翻譯後 修改去除N-甲醯基；個別氨基酸修飾；肽鏈折疊；肽鏈水解修飾；亞基聚合 輔基連接
相關考題
1.mRNA 的前驅物是必須經由下列何項來剪接掉其intron？ <96-2-29>
  1. 是自己剪接不靠其它因子
  2. 由spliceosome 來執行
  3. 由RNA polymerase 來控制
  4. 由RNA helicase 來控制
解答：B

2.細胞中各種基因的表達常因不同組織而有差異。在一些基因的啟動子（promoter）上常有一些CpG島（CpG island）。同一基因的表達，常因CpG 島受到下列何種修飾（modification）而有不同？<97-2-34>
  1. 乙烯化（acetylation）
  2. 甲基化（methylation）
  3. 磷酸化（phosphorylation）
  4. 羧化（carboxylation）
解答：B

3.下面那一個真核細胞中蛋白質複合物，同時參與RNA 轉錄及DNA 修復功能？<98-1-29>
  1. TFIIA
  2. TFIID
  3. TFIIF
  4. TFIIH
解答：D

4.當一基因的3’ untranslated region（3’ UTR）的AATAAA 突變為AAGAAA 時，其導致的缺陷為影響核糖核酸（RNA）合成後的那一步驟？<98-1-32>
  1. 端帽步驟（capping）
  2. 多聚腺苷化作用（polyadenylation）
  3. 剪接作用（splicing）
  4. 運輸（transport）
解答：B

5.下列關於真核生物RNA的敘述，何者錯誤？<98-1-32>
  1. 5-cap可保護mRNA的端點，增加其穩定性
  2. rRNA及tRNA均無5-cap
  3. mRNA之3poly（A）序列是依循模板（template）DNA上poly（T）而來
  4. histone 的 mRNA 沒有 3 poly （ A ）序列
解答：C

6.下列那一序列會調控真核mRNA進行核內polyadenylation？<99-2-39>
  1. UUAUUU
  2. UUUUUAU
  3. UAUUUUU
  4. AAUAAA
解答：D

7.下列何者是蛋白質轉譯之起始胺基酸？<100-1-42>
  1. Leucine
  2. Cysteine
  3. Methionine
  4. Tyrosine
解答：C

8.有關轉譯之敘述，下列何者錯誤？<100-2-34>
  1. 每一種t-RNA 均只能辨認一種codon
  2. ATG是一種起始codon
  3. UAA是一種終止codon
  4. 不需透過特定之t-RNA終止轉譯
解答：A

9.有關真核細胞之mRNA之轉錄後修飾，下列敘述何者錯誤？<100-2-35>
  1. 5-capping of RNA 可以保護mRNA避免5端被分解
  2. 3poly A 的修飾可以影響 RNA 之穩定度
  3. Splicing 需要 snRNA 之參與
  4. 3poly A 之修飾完成後，mRNA方能進行splicing
解答：D

10.下列何種RNA，具最多的修飾核苷酸？<101-1-38>
  1. tRNA
  2. rRNA
  3. mRNA
  4. hnRNA
解答：A

11.下列有關細菌體內轉錄（transcription）之敘述，何者正確？<101-1-39>
  1. mRNA之“ cap ”由cyclic AMP 衍生而成
  2. RNA聚合酶之sigma factor 與 core enzyme共同結合成正確之起動子（promoter）
  3. primase須參與RNA聚合酶之initiation
  4. initiation須rho factor參與
解答：B

12.真核生物RNA polymerase Ⅱ的carboxy-terminal domain（CTD）被磷酸化時，開始進行：<101-1-40>
  1. initiation
  2. elongation
  3. termination
  4. carboxylation
解答：B
關鍵詞
生物化學、轉錄翻譯、RNA轉錄、生物合成、原核生物、真核生物、轉錄後加工
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