tRNA与mRNA是通过反密码子与密码子相互作用而发生关系的。在肽链生成过程中，其中第一个进入核糖体与mRNA起始密码子结合的tRNA叫起始tRNA，其余tRNA参与肽链延伸，称为延伸tRNA，按照mRNA上密码的排列，携带特定氨基酸的tRNA依次进入核糖体。形成肽链后，tRNA即从核糖体释放出来，整个过程叫做tRNA循环（图3）。tRNA靠反密码子与mRNA识别，但并非一种反密码子只能识别一种密码子。例如反密码子CIG（I是次黄嘌呤核苷酸）能识别三种密码子。一般反密码子中的稀有核苷酸因配对不严格而能识别多种密码子，这种现象在生物学中称为―摆动性‖。tRNA是通过分子中3′端的CCA携带氨基酸的。然后氨基酸连接在腺苷酸的2′或3′OH基上，携带了氨基酸的tRNA叫氨酰tRNA，例如，携带甘氨酸的tRNA叫甘氨酰tRNA。氨基酸与tRNA的结合由氨酰tRNA合成酶催化，分二步进行：①氨基酸+ATP→氨酰-AMP+焦磷酸；②氨酰-AMP＋tRNA→氨酰-tRNA＋AMP。与一种氨基酸对应的至少有一种tRNA和一种氨酰-tRNA合成酶。
tRNA还具有其他一些特异功能，例如，在没有核糖体或其他核酸分子参与下，携带氨基酸转移至专一的受体分子，以合成细胞膜或细胞壁组分；作为反转录酶引物参与DNA合成；作为某些酶的抑制剂等。有的氨酰-tRNA还能调节氨基酸的生物合成。在许多植物病毒RNA分子中发现有类似于tRNA的三叶草结构，有的也能接受氨基酸，其功能不详。 5 合成
生物合成：在生物体内，DNA分子上的tRNA基因经过转录生成tRNA前体，然后被加工成成熟的tRNA。
tRNA前体的加工包括：切除前体分子中两端或内部的多余核苷酸，形成tRNA成熟分子所具有的修饰核苷酸；如果前体分子3′端缺乏CCA顺序，则需补加上CCA末端。加工过程都是在酶催化下进行的。
人工合成：1981年，中国科学家王德宝等用化学和酶促合成相结合的方法首次全合成了酵母丙氨酸tRNA。它由76个核苷酸组成，其中包括天然分子中的全部修饰成分，产物具与天然分子相似的生物活性。 三、信使RNA(mRNA) 1 概述
生物的遗传信息主要贮存于DNA的碱基序列中，但DNA并不直接决定蛋白质的合成。而在真核细胞中，DNA主要贮存于细胞核中的染色体上，而蛋白质的合成场所存在于细胞质中的核糖体上，因此需要有一种中介物质，才能把DNA
上控制蛋白质合成的遗传信息传递给核糖体。现已证明，这种中介物质是一种特殊的RNA。这种RNA起着传递遗传信息的作用，因而称为信使RNA(messenger RNA)，简称mRNA。
mRNA的功能就是把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，然后再由mRNA的碱基顺序决定蛋白质的氨基酸顺序，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程。在真核生物中，转录形成的前体RNA中含有大量非编码序列，大约只有25%序列经加工成为mRNA，最后翻译为蛋白质。因此，原核生物与真核生物的mRNA不同，以下为原核生物和真核生物mRNA不同的特点： ① 原核生物mRNA常以多顺反子的形式存在。 真核生物mRNA一般以单顺反子的形式存在。 ② 原核生物mRNA的转录与翻译一般是偶联的。
真核生物转录的mRNA前体则需经转录后加工，加工为成熟的mRNA与蛋白质结合生成信息体后才开始工作 。
③ 原核生物mRNA半寿期很短，一般为几分钟 ，最长只有数小时（RNA噬菌体中的RNA除外）。
真核生物mRNA的半寿期较长， 如胚胎中的mRNA可达数日。 ④原核与真核生物mRNA的结构特点也不同。
a、 原核生物mRNA一般5′端有一段不翻译区，称前导顺序，3′端有一段不翻译区，中间是蛋白质的编码区，一般编码几种蛋白质。
真核生物mRNA（细胞质中的）一般由5′端帽子结构、5′端不翻译区、翻译区（编码区）、3′端不翻译区和3′端聚腺苷酸尾巴构成分子中除m7G构成帽子外，常含有其他修饰核苷酸，如m6A等。并且，真核生物mRNA通常都有相应的前体。从DNA转录产生的原始转录产物可称作原始前体（或mRNA前体）。一般认为原始前体要经过hnRNA核不均-RNA的阶段，最终才被加工为成熟的mRNA。 b、 通常mRNA（单链）分子自身回折产生许多双链结构。原核生物，经计算有66.4％的核苷酸以双链结构的形式存在。
真核生物mRNA也具有丰富的二级结构，折叠起来的mRNA二级结构有利于蛋白质合成的启动，以后mRNA处于伸展的状态则有利于转译的继续。 mRNA的复制，转录和翻译：由一个DNA分子，边解旋，边转录。利用细胞核内部的游离核糖核苷酸和成其需要的碱基，规则遵循碱基互补配对原则。注：因为mRNA没有T（胸腺嘧啶），所以模版中出现A（腺嘌呤）时，有U(尿嘧啶）代替。以上过程叫做转录，在细胞核中完成。接着，mRNA穿过核孔。和细胞质中的核糖体结合。选择tRNA运输氨基酸，和对应的三个碱基排列好（如
何排列请查询：密码子）。再与其它的氨基酸通过肽键连接在一起，形成肽链。以上过程叫做翻译，在细胞质中完成。
虽然人们已经破译了决定生命基础的蛋白质的氨基酸合成密码，也知道了是ＤＮＡ携带着这种密码，但是，根据细胞学所掌握的事实：所有ＤＮＡ都呆在细胞核内，而蛋白质却存在于细胞质中，像ＤＮＡ这样的大分子是无法随意进入细胞质的。然而密码总是会被带入细胞质的，这一来，人们不禁要问，是谁把锁在细胞核内的ＤＮＡ手里的密码带入了细胞质的呢？科学家们从ＤＮＡ那里拷贝了一份密码文件，并带入了细胞质中。经过试验和观察，发现这个信使就是ＲＮＡ——核糖核酸。 2 信使RNA的发现
储存在DNA分子中的这种遗传信息能在复制中产生更多的拷贝，并翻译成蛋白质。DNA的功能构成了信息的流动，遗传信息如何转变成蛋白质呢？转录就是其中的重要的一环。基因表达时以DNA的一条链为模板合成RNA，这一过程就是转录（transcription）。催化合成RNA的酶叫做RNA聚合酶（RNA polymerase）。 RNA和DNA结构相似，所不同之处在于：（1）RNA一般以单链形式存在；（2）RNA中的核糖其C′-2不脱氧的；（3）尿苷（U）取代了DNA中的胸苷。细胞中的RNA分成三种：mRNA（信使RNA），tRNA（转运RNA）和rRNA（核糖体RNA）。它们的功能各不相同。mRNA是合成蛋白质的模板，tRNA是转运特异氨基酸的运载工具，rRNA是合成蛋白质的装置。mRNA的碱基序列，决定着蛋白质装配时氨基酸的序列。
1955年Brachet用洋葱根尖和变形虫进行了实验：若加入RNA酶降解细胞中的RNA，则蛋白质合成就停止；若再加入从酵母中提取的RNA，则又可以重新合成一些蛋白质，这就表明，蛋白质的合成是依赖于RNA。同年Goldstein和Plaut用同位素标记变形虫（Amoeba proteus）RNA前体，发现标记的RNA都在核内，表明RNA是在核内合成的。在标记追踪（pulse-chase）实验中，用短脉冲标记RNA前体，然后将细胞核转移到未标记的变形虫中。经过一段时间发现被标记的RNA分子已在细胞质中，这就表明RNA在核中合成，然后转移到细胞质内，而蛋白质就在细胞质中合成，因此RNA就成为在DNA和蛋白质之间传递信息的信使的最佳候选者。
1956年Elliot Volkin和 Lawrence Astrachan作了一项很有意思的观察：当E.coli被T2感染，迅速停止了RNA的合成，但噬菌体的RNA却开始迅速合成。用同位素脉冲一追踪标记表明噬菌的RNA在很短的时间内就进行合成，但很快又消失了，表明RNA的半衰期是很短的。由于这种新合成的RNA的碱基比和
T2的DNA碱基比相似，而和细菌的碱基比不同，所以可以确定新合成的RNA是T2的RNA。由于T2感染细菌时注入的是DNA，而在细胞里合成的是RNA，可见DNA是合成RNA的模板。最令人信服的证据来自DNA-RNA的杂交实验。Hall.B.D和Spiegeman,S，将T2噬菌体感染E.coli后立即产生的RNA分离出来，分别与T2和E.coli的DNA进行分子杂交，结果发现这种RNA只能和T2的DNA杂交形成―杂种‖链，而不能和E.coli的DNA进行杂交。表明T2产生的这种RNA（即mRNA）至少和T2的DNA中的一条链是互补的。
Brenner,s. Jacob,F.和Meselson（1961）进行了一系列的的实验，他们将E.coli培养在15N/13C的培养基中，因此合成的RNA和蛋白都被―重‖同位素所标记。也就是说凡是―重‖的核糖体，RNA和蛋白都是细菌的，然后用T2感染E.coli，细菌的RNA停止合成，而开始合成T2的RNA此时用普通的―轻‖培养基（14N/12C），但分别以32P来标记新合成的T2 RNA，以35S标记新合成的T2蛋白，因此任何重新合成的核糖体、RNA，及蛋白都是―轻‖的但带有放射性同位素。经培养一段时间后破碎细胞，加入过量的轻的核糖体作对照，进行密度梯度离心，结果―轻‖的核糖体上不具有放射性，―重‖的核糖体上具有32P和35S，表明：（1）T2未合成核糖体，―轻‖核糖体却是后加放的。（2）T2翻译时是借用了细菌原来合成的核糖体，所以核糖体并无特异性，核糖体上结合的mRNA，其序列的特异性才是指导合成蛋白质的遗传信息，从而提出了mRNA作为―信使‖的证据。因此，他们将这种能把遗传信息从DNA传递到蛋白质上的物质称为―信使‖。他们预言：（1）这种―信使‖应是一个多核苷酸；（2）其平均分子量不小于5?105（假定密码比是3），足以携带一个基因的遗传信息；（3）它们至少是暂时连在核糖体上；（4）其碱基组成反映了DNA的序列；（5）它们能高速更新。Volkin和Astrachan发现高速更新的RNA似乎完全符合以上条件。Jacob和Monod将它定名为信使RNA（Messenger RNA），简称mRNA。 3 信使RNA的合成与加工 Ⅰ DNA转录生成RNA
转录分为起始、延长和终止三个阶段。起始包括对双链DNA特定部位的识别、局部（17bp）解链以及在最初两个核苷酸间形成磷酸二酯键。第一个核苷酸掺入的位置称为转录起点。起始后起始因子离开，核心酶构象改变，沿模板移动，转录生成杂交双链(12bp)，随后DNA互补链取代RNA链，恢复DNA双螺旋结构。延伸速度为50nt/s，酶移动17nm，错误几率为10-5。聚合酶到达终点时，在终止辅助因子的帮助下停止反应，酶和RNA链脱落，转录结束。 注：1、启动子和转录因子
（一）原核生物：大肠杆菌在起点上游约－10碱基对处有保守序列TATAAT，称为pribnow box，有助于局部解链。在其上游还有TTGACA，称为－35序列，提供RNA聚合酶识别的信号。
（二）真核生物：复杂，差异较大。
①信使RNA的启动子通常有三个保守区，－25到－30有TATA框，是解链位置，并决定转录起点；－75位置有CAAT框，与RNA聚合酶的结合有关；更上游还有GC框，某些转录因子可结合。后两个称为上游因子，对转录起始频率有较大影响。
② 小RNA的启动子在转录区内部，有一些辅助因子帮助RNA聚合酶识别。 2、终止子和终止因子
（一）所有原核生物的终止子在终点之前都有一个回文结构，可使酶减慢移动或暂停合成。大肠杆菌有两类终止子：
①简单终止子，回文区有一段富含GC对的序列，回文后有寡聚尿苷。 ②依赖ρ的终止子，必须在有ρ因子时才能发挥作用，不含GC对，也无寡聚尿苷。ρ因子是蛋白质，可与酶作用，释放RNA，并使酶脱离。
（二）某些因子可使酶越过终止子继续转录，称为通读。常见于某些噬菌体的时序控制，早期基因与晚期基因以终止子相隔，早期基因产生抗终止因子，使发生通读以表达晚期基因。 3、转录的调控
（一）遗传信息的表达有时序调控和适应调控，转录水平的调控是关键环节，因为这是表达的第一步。转录调控主要发生在起始和终止阶段。
（二）操纵子是细菌基因表达和调控的单位，有正调节和负调节因子。阻遏蛋白的作用属于负调控。环腺苷酸通过其受体蛋白（CRP）促进转录，可促进许多诱导酶的合成。操纵子可构成综合性调控网络，如SOS反应等。对终止子也有调控作用，如衰减子。
（三）真核生物不组成操纵子，而是通过激素、生长因子等进行调控。某些DNA序列对转录起增强作用，称为增强子。 Ⅱ 转录后加工 一、原核生物
（一）核糖体RNA：大肠杆菌共有7个核糖体RNA的转录单位，每个转录单位由16S、23S、5SRNA和若干转运RNA基因组成。16S和23S之间常由转运RNA隔开。转录产物在RNA酶III的作用下裂解产生核糖体RNA的前体P16和P23，再由相应成熟酶加工切除附加序列。前体加工时还进行甲基化，产