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學習重點 掌握轉錄作用（transcription）：以DNA為模板，由RNA聚合酶催化合成RNA。 能依「模板是什麼、產物是什麼」辨認中心法則中的複製、轉錄與轉譯。 記住轉錄的主要酵素為RNA聚合酶（RNA polymerase），並與DNA聚合酶、蛋白質激酶及限制性內切酶區分。 理解DNA模板股、編碼股與RNA產物之間的序列關係，以及RNA鏈的合成方向。 核心觀念 一、中心法則與資訊傳遞 中心法則描述遺傳資訊在不同分子間的傳遞，主要包括： 作用模板或資訊來源主要產物辨識關鍵 複製replicationDNADNADNA → DNA，產生遺傳物質的副本 轉錄transcriptionDNARNADNA → RNA，將DNA上的遺傳資訊轉成RNA 轉譯translationmRNA多胜肽鏈核糖體讀取mRNA密碼子，依序連接胺基酸 轉染transfection外源核酸導入細胞的外源核酸實驗操作，不是DNA轉成RNA的過程 判讀中心法則示意圖時，先確認起始分子與產物，不要只憑箭頭方向判斷。若圖中顯示DNA局部解開，並以DNA的一股為模板形成RNA鏈，就是轉錄作用。若顯示核糖體、tRNA攜帶胺基酸以及多胜肽鏈延長，則是轉譯作用。 二、轉錄作用的定義 轉錄是以DNA為模板，依鹼基互補配對原則合成RNA的過程。RNA聚合酶使用核糖核苷三磷酸作為原料，將核苷酸連接成RNA鏈。RNA的鹼基包括A、U、G、C，其中以尿嘧啶（U）取代DNA中的胸腺嘧啶（T）。 轉錄可概分為三個階段： 起始：轉錄機制辨識啟動子，使DNA局部解開並建立轉錄起始位置。 延長：RNA聚合酶沿DNA模板移動，依互補配對原則持續加入核苷酸。 終止：到達終止訊號或發生轉錄提前終止時，RNA產物被釋出，轉錄結束。 DNA只是提供序列資訊的模板，不會在轉錄後被整條轉變成RNA，也不會因一次轉錄而被消耗。轉錄產物也不限於mRNA，尚包括rRNA、tRNA等；只有mRNA會作為模板，依據密碼子資訊合成多胜肽鏈。 三、轉錄所需的催化酵素：RNA聚合酶 以DNA為模板合成RNA時，主要催化酵素是RNA聚合酶（RNA polymerase），更完整可稱為DNA依賴型RNA聚合酶。名稱中的「RNA」是指此酵素合成的產物，因此看到「DNA → RNA」，應直接聯想到RNA聚合酶。 酵素主要功能判斷關鍵 RNA聚合酶RNA polymerase催化RNA鏈合成DNA → RNA時的正確答案 DNA聚合酶DNA polymerase催化DNA鏈合成主要參與DNA複製 蛋白質激酶protein kinase催化蛋白質磷酸化與合成RNA鏈無關 限制性內切酶restriction endonuclease辨識特定DNA序列並切割DNA負責切割DNA，不是聚合RNA RNA聚合酶能從頭起始RNA合成，不需要預先存在的引子；一般參與DNA複製的DNA聚合酶則需要引子提供可延長的3′端。這是兩者常見的比較重點。 四、模板股、編碼股與RNA序列 進行轉錄時，RNA聚合酶使用DNA雙股中的一股作為模板股。RNA與模板股的序列互補且方向相反，配對關係如下： DNA模板股RNA產物 AU TA GC CG DNA的另一半稱為編碼股。若將編碼股、模板股與RNA都改以5′→3′方向書寫，初始RNA序列與編碼股相同，但RNA使用U取代T。例如： 編碼股：5′-ATGC-3′模板股：3′-TACG-5′RNA：5′-AUGC-3′ 同一個轉錄單位使用其中一股DNA作為模板，不代表整條染色體永遠只使用同一股；不同基因可能使用不同DNA股作為模板。 五、讀取模板與合成RNA的方向 RNA聚合酶沿DNA模板股的3′→5′方向讀取，RNA則以5′→3′方向合成。新核苷酸接在RNA鏈的3′端，因此RNA鏈的延長方向是5′→3′，不能寫成3′→5′。 可將DNA比作被「由左向右閱讀」的模板，而RNA產物由左向右延長；這也能協助判斷題目示意圖中RNA的5′端與3′端。 常考陷阱 誤認為「以DNA為模板，就使用DNA聚合酶」：判斷酵素時要同時看模板與產物。合成RNA選RNA聚合酶；合成DNA才考慮DNA聚合酶。 把DNA → RNA稱為複製或轉譯：DNA → DNA是複製；DNA → RNA是轉錄；mRNA → 多胜肽鏈才是轉譯。 把轉染當成轉錄：轉染是將外源核酸導入細胞的實驗操作，不是遺傳資訊由DNA傳向RNA的作用。 認為RNA與模板股序列相同：RNA與模板股是互補且反向；RNA與編碼股比較時才是序列相同，但以U取代T。 認為RNA以3′→5′方向合成：模板讀取方向為3′→5′，RNA合成方向為5′→3′，兩者不可混淆。 認為轉錄也需要引子：RNA聚合酶可從頭起始，不需要預先存在的引子。 誤選蛋白質激酶或限制性內切酶：蛋白質激酶負責磷酸化，限制性內切酶負責切割DNA，均非催化RNA鏈合成的酵素。 記憶口訣 「複製留DNA，轉錄成RNA，轉譯接胺基酸。」先看產物，再判斷作用。 「讀模三到五，合成五到三；DNA做模板，RNA聚合酶來。」一次記住方向關係與催化酵素。