为什么DNA(片段）只有一条链可转录

秦四哥

                              

问题来源（教材第63页）以DNA的一条链为模板形成信使RNA，这一过程成为转录。为什么只能以DNA(片段）的一条链为模板进行转录而形成一条mRNA呢？

问题探讨DNA之所以能转录取决于:①特异的转录起点;②转录的方向;③转录开始后按碱基互补配对原则准确地转录;④特异终止部位等几个方面。转录起始的关键是RNA聚合酶与启动子的相互作用。

启动子，是指一段位于结构基因上游区、指导RNA聚合酶与模板的正确结合、活化RNA聚合酶并确保转录准确而有效起始的DNA序列。启动子的结构影响了它与RNA聚合酶的亲和力，同时也就决定了RNA聚合酶对它的选择与结合。以大肠杆菌RNA聚合酶为例，该聚合酶（全酶）是由σ因子及核心酶两个部分组成。σ因子是一种专门负责模板链的选择和转录起始的蛋白因子，是酶的别构效应物，它能使酶专一性地识别模板上的启动子。核心酶负责转录由全酶识别已形成单链DNA的模板。正是由于RNA聚合酶必须结合在DNA分子的特定的区域——启动子上，这就决定了转录起始的位点。

其次，RNA聚合酶同DNA聚合酶一样，只能催化单核苷酸加接到带游离3'-0H的多核苷酸链上，就是说RNA合成时只能以5'-3'的方向合成互补于DNA模板链的RNA链。这就决定了转录的方向。

正是由于这种“位点”和“方向”，从而共同决定了DNA的哪条链将被转录，而不是DNA的两条链同时都可转录为mRNA(当然也有个别例外的情况，如细菌中的质粒DNA的双链能同时在同一区域进行转录）。

事实上，沿着一条DNA分子的碱基对顺序，排列了许多的基因，每个基因都有一个启动子，每个启动子决定了该基因的转录的方向，规定了转录的线以及终止子。然而又因为基因是断裂的，相邻的基因并不完全连续排列在一条转录线上，而且DNA的两条链具有相反的化学极性。因此，相邻基因的转录线可以从DNA双螺旋的一条链，转换到另一条互补链上，当这种转换出现时，DNA的转录方向必须倒转过来。

——邓过房.对人教版《遗传与进化》教材中几个问题的探讨.生物学教学.2015年第6期