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1.证明DNA是主要的遗传物质的两个实验

一个是肺炎双球菌的转化实验,另一个是噬菌体侵染细菌的实验

1肺炎双球菌转化实验:

研究者从有荚膜、菌落光滑的S型帅炎双球菌细胞屮提

1RDNA,加入到无荚膜、菌落粗糙的R型细菌培养物中,发现DNA能使部分R型细胞获得合成S型细胞特有的荚膜多糖的能力。

而蛋口质及多糖类物质没有这种转化能力,若将DNA事先用脱氧核糖核酸酶降解,则失去转化能力。

己经转化了得细菌,其后代仍保留合成S型荚膜的能力,说明此性状可以遗传给后代。

2对噬菌体研究的进展使人们发现,噬菌体侵染宿主细菌后,能繁殖产生大量的子代噬菌体。

用含35S和32P标记的培养基进行T2噬菌体培养,使T2噬菌体的蛋口质被35S标记,DNA被32P标记。

将两种不同标记的噬菌体分别侵染E.coil后,发现进入宿主细胞的只有32P标记的DNA,而无35S标记物。

所产生的子代噬菌体只含有32P标记的DNA,不含有S标记的蛋白质。

T2侵染实验证明了DNA迹入宿主细胞是产生、决定子代噬菌体的遗传物质。

2.核酸的化学组成及分子组成化学组成:

基本元素:

C、H、0、N、P核甘酸:

核甘+磷酸核甘:

戊糖+碱基

核酸的元素组成有两个特点:

①一般不含S。

②P含量较多,并且恒定(9%-10%)。

分子组成:

核酸(DNA和RNA):

线性多聚核昔酸,基本结构单元:

核昔酸

3.

核酸的生物学作用

具有生物催化剂的功能,作用于初始转录产物的剪接加工。

③与生物机体的生长

发育密切相关,,参与基因表达的调控。

④与生物体的进化有很人关系

DNA:

一•级结构:

构成DNA的脱氧核昔酸按照一定的排列顺序,通过3,,5,-磷酸:

酯键相连形成的线形结构。

特点:

不均一性①重复序列②富含AT的序列二级结构:

DNA的两条多聚核昔酸链间通过氢键形成双螺旋结构。

特点:

①主链:

两条长链反向平行螺旋而成螺旋直径为2mn②碱基对③螺距:

为3.4nm④大沟、小沟

三级结构:

DNA双链进一步折叠卷曲形成的构彖。

RNA:

一级结构的特点

1组成RNA的戊糖是核糖

2RNA的U替代DNA中的T,此外,RNA中常有一些稀有碱基。

3天然RNA分子都是单链线形分子,只有部分区域是A-型双螺旋结构。

5.WatsonCrick双螺旋结构模型特点1)两条反平行的多核甘酸链绕同一屮心轴相缠绕,形成右手双股螺旋,一条5'->3',另一条3'-5'

2)磷酸与脱氧核糖彼此通过3'5,-磷酸二酯键相连接,构成DNA分子的骨架。

3)磷酸与脱氧核糖在双螺旋外侧,瞟吟与n密I定碱位于双螺旋的内侧。

4)碱基平面与纵轴垂直,糖环平面与纵轴平行。

两条核廿酸链之间依靠碱基间的氢链结合在一起。

螺圈之间主要靠碱基平面间的堆积力维持

5)每圈螺旋含10个核廿酸,碱基堆积距离0.34nm,双螺旋平均直径2mn,

6)大沟:

宽1.2nm,深0.85nm,小沟:

宽0.6nm,深0.75nm

6.DNA二级结构的多态性所谓DNA二级结构的多态性,是指DNA不仅具有多

种形式的双螺旋结构,而且还能形成三链、四链结构,说叨DNA的结构是动态的,而不是静态的。

核酸的构型的多样性是由于核酸主干链上各键和碱基的旋转造成的,而多链的DNA是特定的碱基序列导致的结果。

7•什么是拓扑异构酶,有几类

引起DNA拓扑界构之间转变的酶,可改变DNA拓扑异构休的L值,有两类:

两类酶含量严格控制,使细胞内DNA保持一定超螺旋水平。

①拓扑界构酶酶I(解旋酶)能使双链负超螺旋DNA转变成松驰形环状DNA,每次催化使L值增加1。

②拓扑界构酶酶II(促旋酶)能使松驰环状DNA转变成负超螺旋形DNA,每次催化使L减少2。

8•什么是基因组、C值与C值矛盾

基因组:

凡是具有细胞形态的所有生物It遗传物质都是DNA。

在真核细胞中,每条未复制的染色体包装一条DNA分子,一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息,称为该生物的基因组。

C值:

一个单倍体基因组的DNA含量。

C值矛盾:

指C值往往与种系进化的复杂程度不一致,某些低等动物却具有较大的C值。

9.染色体与核小体的组成与结构

核小体:

①组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心结构②146bp的DNA分子超螺旋盘绕组蛋白八聚体1.75圈(核心小体),组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bpDNA,锁住核小体DNA的进出端,起稳定核小体的作用。

包括组蛋白H1和166bpDNA的核小体结构又称染色质小体。

3两个相邻核小体Z间以连接DNA相连,典型长度60bp,不同物种变化值为0〜80bp形成核小体。

核小体单位包括200bp左右的DNA超螺旋和-•个组蛋白八聚体及—个分子H1。

4组蛋白与DNAZ间的相互作用主要是结构性的,基木不依赖于核莒酸的特异序列,实验表明,核小体具有自组装(self-assemble)的性质

5核小体沿DNA的定位受不同因素的影响进而通过核小体相位改变影响基因表达DNA+组蛋白7核小体(llnm)6螺线管(30nm)40超螺线管(300nm)5染色单体

10.RNA的种类与各自特点

RNA—•级结构的特点①组成RNA的戊糖是核糖②RNA的U替代DNA屮的T,此外,RNA中常有一些稀有碱基。

③夭然RNA分子都是单链线形分子,只有部分区域是A-型双螺旋结构

(1)、tRNA的结构①70-90b,分子量在25kd左右,沉降系数4S左右②有较多稀有碱基③3,末端为…CCA-0H④5'末端大多为pG…或pC…⑤二级结构是三叶草形

6倒L形的三级结构。

IRNA的功能:

①转运氨基酸②识别密码子③参与翻译起始④参与D7A的反转录⑤参与基因表达调控

(2)、niRNA的结构:

原核:

多顺反子。

真核:

单顺反子,断裂基因。

5’-帽子:

m7G5'-ppp5'-Nm(Nm)p-

1由甲基化酶催化②可抵抗5'核酸外切酶降解niRNA。

③可为核糖体提供识別位点,使rnRNA很快与核糖体结合,促进蛋白质合成起始复合物的形成。

3'-端有一段约30-300核廿酸的polyAo

①转录后Fhpoly(A)聚合酶催化加尾②PolyA是mRNA由核进入胞质所必需的形式。

③polyA与mRM半寿期有关,polyA人大提高mRNA在胞质中的稳定性。

原核mRNA的结构(多顺反子)①由先导区、插入序列、翻译区和末端序列组成。

没有5,帽子和polyAo②SD序列:

5'端先导区中,有一段富含噱吟的碱基序列,典型的为5'-AGGAGGU-3',位于起始密码子AUG前约10核昔酸处,此序列由Shine和D“l"m()发现,称SD序列。

③SD序列和核糖体16S的rRNA的3'末端富含卩密噪碱基的序列互补。

(3)、rRNA的结构

细菌:

16SrRNA、5SrRNA、23SrRNA组成30S转录单位

真核:

18SrRNA>5.8SrRNA,28SrRNA组成45S的转录单位,5SrRNA单独转录。

rRNA的功能:

①组成核糖体②催化肽键形成的转移酶活性存在于23SrRNA上③参与tRNA与mRNA的结合

RNA的高级结构特点

1RNA是单链分子,因此,在RNA分子中,并不遵守碱基种类的数量比例关系,即分子中的嚓吟碱基总数不一定等于咳噪碱基的总数。

2RNA分子中,部分区域也能形成双螺旋结构,不能形成双螺旋的部分,则形成突环。

这种结构可以形象地称为“发夹型”结构。

3在RNA的双螺旋结构屮,碱基的配对情况不象DNA屮严格。

G除了可以和C配对外,也可以和U配对。

G-U配对形成的氢键较弱。

不同类型的RNA,其二级结构有明显的差异。

4tRNA中除了常见的碱基外,还存在一些稀有碱基,这类碱基大部分位于突环部分

11.什么是0RF、顺反子、转座子?

开放阅读框0RF:

结构基因的正常核甘酸序列。

从起始密码子到终止密码子的阅读框,可编码完整的多肽链。

期间不存在使翻译终止的终止密码子。

通常是从DNA推论出来的。

顺反子:

一遗传上的功能单位,对应于一条多肽链的DXA加上起始信号和终止信号。

多顺反子:

有一条mRNA分子编码几条不同的多肽链(原核生物)。

单顺反子:

只编码一条多肽链的mRNAo转座子:

一些基因可以从染色体的一个基因座位转到另一个基因座位,该特性称转座,这些基因叫转座子,又叫跳跃基因。

12.真核基因组的特点

1•更大的DNA分子,以染色体形式储存于细胞核内,除配子细胞外,体细胞内的基因的基因组是双份的。

(1)并非生物越高等,基因组越大。

即并非进化的复杂程度与DNA含量成正比。

(2)同一类生物基因组可能相差很大。

(3)基因组屮DNA的量远大于编码蛋白质所需要的量。

2.基因纽•结构复杂,有多个复制启始位点。

3.基因是不连续的,有内含子结构。

4.转录单位一般是单顺反子的。

13.核酸的水解方式有哪几种

核酸的水解一酸、碱和酶

1.核酸的酸解和碱解:

核酸的水解包括糖廿键和磷酸酯键的水解

2、核酸的酶解:

生物体内存在多种核酸水解酶。

这些酶可以催化水解多聚核廿酸链屮的磷酸二酯键。

(专一催化核酸的磷酸二酯键的酶为核酸酶)14•什么是核酸的变性、复性.杂交,什么是Tm值核酸的变性是指核酸双螺旋区的氢键断裂,变成单链结构的过程。

变性核酸将失去其部分或全部的生物活性。

核酸的变性并不涉及磷酸二酯键的断裂,所以它的一级结构(碱基顺序)保持不变。

复性:

变性DNA在适当的条件卜,两条彼此分开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构,这一过程称为复性。

杂交:

热变性的DNA单链,在复性时并不一定与同源DNA互补链形成双螺旋结构,它也可以与在某些区域有互补序列的异源DNA单链形成双螺旋结构,这样形成的新分子称为杂交DNA分子。

Tm:

DNA的变性过程是突变性的,它在很窄的温度区间内完成。

因此,通常将DNA的变性达到50%时,即增色效应达到一半时的温度称为DNA的解链温度(Tm),Tm也称熔解温度或DNA的熔点。

15.什么是DNA复制,其特点如何

复制:

以亲代DNA或RNA为模板,根据碱基配对的原则,在一系列酶的作用下,生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。

特点:

①半保留复制②半不连续复制

半保留复制:

在DNA复制过程中,两条螺旋的多核昔酸链之间的氢键断裂,然后以每条链各作为模板合成新的互补链。

这样新形成的两个子代DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全-样。

在此过程中,每个子代分子的一条链来自亲代DNA。

另一条链则是新合成的,这种复制方式称为半保留复制。

半不连续复制:

DNA复制时,一条链(前导链)是连续合成的,而另一条链(后随链)的合成却是不连续的。

16•什么是复制起点,原核与真核生物复制起点有何不同,复制方式有哪几种复制起点:

复制开始处DNA分子的特定位置。

原核生物:

单复制起点,即

整个染色体只有一个复制单位。

真核生物:

多复制起点,即有多个复制单位。

复制方式:

大多数以对称方式进行,即两条链同时复制,也有一定时期内DNA只复制一条链的情况。

(1)从新起始或复制义式

(2)置换式(线粒体和叶绿体的DNA复制方式)(3)共价延伸方式或滚环式复制

17.什么是前导链,后随链,岗崎片断

前导链:

与复制叉移动的方向一致,通过连续的5"-3聚合合成的新DNA链。

后随链:

与复制叉移动的方向相反,通过不连续的5"-3"聚合合成的新的DNA链。

冈崎片段:

在DNA不连续复制过程屮,沿着后随链的模板链合成的新

DNA片段,其长度在真核与原核生物当中存在羌别,真核生物的冈唏片段长度约为100〜200核昔酸残基,而原核生物的为1000〜2000核昔酸残基。

18.DNA复制的一般特点是怎样的

1.DNA的双螺旋的两条链在局部需要解开,以利于每条链作模板。

2.DNA的局部解旋引起周围区域过度缠绕,拓朴异构酶使超螺张力释放.

3.DNA聚合酶以5'到3'方向合成。

DM的两条链方向相反,因此,,一条链的合成是连续的,而另一条链的合成则是不连续的。

不连续链每个片段的合成都是独立进行的,然后各片段再连接起来。

4.DNA聚合酶不能从头合成,因此必须有引物。

5.DNA复制必须高度精确,DNA复制错误率大约是1/1010,校正机制保证新合成的DNA的正确性。

6.DNA的合成必须非常迅速,•其合成速度与基因组的大小及细胞分裂速度有关。

7复制器本身不能复制线性DNA的末端,一种特殊的端粒酶参与端粒的复制。

19.DNA复制过程涉及的酶有几类,什么是大肠杆菌DNA聚合酶I和Klenow片段

1.依赖于DM的DM聚合酶

1)以脱氧核廿酸三磷酸(dNTPs)为前体催化合成DNA

2)需要模板和引物的存在;

3)不能起始合成新的DNA链;

4)催化dNTPs加到生长中的DNA链的3'-0H末端;

5)催化DNA合成的方向是5'-3'。

2.解链、解旋酶类

A.解螺旋酶(helicase)利用ATP供能,作用于氢键,使DNA双链解开成为两条单链。

B.单链DNA结合蛋口

C.DNA拓扑界构酶

3.引物酶

在模板的复制起始部位催化NTP的聚合,形成短片段的RNA。

这一小段RNA作为复制的引物,提供3'-0H末端,使DNA-po1能够催化dNTP聚合。

人肠杆菌DNA聚合酶I:

对复制中的错误进行校读,对复制和修复中出现的空隙进行填补。

Klenow:

E.coliDNA聚合晦I经胰蛋白酶或枯草杆菌蛋白酶部分水解生成的C末端605个氨基酸残基片段。

该片段保留了DNA聚合酶I的5'-3"聚合晦和3

"-5'外切酶活性,但缺少完整酶的5"-3"外切酶活性。

20.原核生物DNA复制的过程

(-)复制起始(153)1、拓扑异构酶解开超螺旋。

2、DnaA蛋白识别并在ATP存在下结合于四个9bp的重复序列。

3、在类组蛋白HU、ATP参与下,DnaA蛋白变性13个bp的重复序列,形成开链复合物。

4、DnaB借助于水解ATP产生的能量在DnaC的帮助下沿5,-3'方向移动,解开DNA双链,形成前引发复合物。

5、单链结合蛋白结合于单链。

6、引物合成酶(DrmG蛋白)开始合成RNA引物。

(二)复制的延长:

DNA聚合酶催化游离的脱氧核昔酸结合到新链3’末端,使其不断延长。

(三)复制的终止:

多为环状DNA分子,双向复制的复制片段在复制的终止点处汇合。

21.什么是突变,突变的种类

突变是DNA分子上碱基的改变。

1、点突变——指DNA分子上一个碱基的变异。

(1)转换:

发生在同型碱基Z间,即瞟吟代替另一•瞟吟,或卩密喘代替另一喘呢。

(2)颠换:

发生在异型碱基Z间,即瞟吟变卩密喘或卩密呢变瞟吟。

2、缺失、插入。

缺失:

一个碱基或一段核甘酸链从DNA大分子上消失。

插入:

原来没有的一个碱基或一段核昔酸链插入到DNA大分子中间。

3、重排——DM分子内发生较大片断的交换,也称为重组。

4、双链断裂

22.四种DNA损伤修复的方式

(―)回复修复(光修复)

紫外光照射可使相邻的対个T形成二聚体

光修复酶可使二聚体解聚为单体状态,DNA完全恢复止常。

光修复酶的激活需300-600um波长的光。

(二)切除修复是细胞内最重要的修复机制,主要由DNA聚合酶I和连接酶完成。

(三)重组修复(链转移修复)

复制后修复,容易出错

重组修复后的损伤位点可由其它机制进一步修复

(四)SOS修复

当DNA损伤广泛难以继续复制时,由此而诱发出一系列复杂的反应。

各种与修复有关的基因,组成一个称为调节子的网络式调控系统。

这种修复特异性低,对碱基的识别、选择能力差。

即使修复后复制能继续,DNA保留的错误较多,会引起较广泛、长期的突变。

23.什么是PCR,其原理与影响因素,体内DNA复制与体外PCR反应有何不同迎技术是一种体外模拟口然DNA复制过程的核酸扩增技术,亦称为无细胞分子克隆技术。

以待扩增的两条DNA链为模板,在一对人T合成的寡核昔酸引物的介导下,通过耐高温DNA聚合酶的酶促作用,快速特异地扩增出特定的DNA片断。

简单的讲,PCR技术即通过引物延仲核酸的某个区域而进行的重复双向DNA合成。

工作原理:

类似于DNA的天然复制过程,其特界性依赖于与靶序列两端互补的寡核昔酸引物。

PCR由变性一退火(复性)一延伸三个基木反应步骤构成:

①模板DNA的变性:

模板DNA经加热至90v95°C-定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):

模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55~60°C,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延仲:

DNA模板一引物结合物在DNA聚合酶的作用下,于70~75°C,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性一退火一延仲三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链乂可成为下次循环的模板。

每完成一个循环需2〜4分钟,2〜3小时就能将待扩Fl的基因扩增放人儿白万倍。

影响因素:

在PCR自动热循环中,最关键的因素是变性与退火的温度。

PCR技术

DNA生物复制

环境

体外复制,加热,90摄氏度左右

体内,温和的环境

模板

DNA单链

DNA单链

原料

4种脱氧核糖核廿酸

4种脱氧核糖核廿酸

主耍是DNA聚合酶

DNA解旋酶,DNA聚合酶,

DNA连接酶等各种酶

引物

需要人工合成的引物

自己合成引物成分

步骤

变性一退火一延伸

解旋-起始-延伸-结束

原则

碱基互补配对原则

碱基互补配对原则

24•什么是启动子,简述原核生物和真核生物启动子的组成。

启动了:

指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。

原核生物启动了结构:

-10区(TATA区):

6bp的保守序列TATAAT,称Pribnow框。

此段序列出现在-4到-13bp之间。

频度:

T89A89T50A65A65T100

-35序列(TTGACA区):

RNA聚合晦全晦的识别区域(TTGACA)

各碱基出现频率:

T85T83G81A61C69A52

真核生物启动子:

1核心启动子

保证RNA聚合酶II转录正常起始所必需的、最少的DNA序列,包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区

作用:

选择正确的转录起始位点,保证精确起始

TATA区:

-30【25bp左右,保守序列T85A97T93A85A63A83A50

②上游启动子元件

CAAT盒(CCAAT):

-70--80bp

GC盒(GGGCGG):

-80

一-llObp

作用:

控制转录起始频率。

25•什么是增强子,增强子有何生物学功能?

增强子:

远离转录起始点、决定基因的时间、空间特开性表达、增强启动子转录活性的DNA序列.其发挥作用的方式通常与方向、距离无关,可位于转录

起始点的上游或下游。

没有启动子时,增强子无法发挥作用。

26.简述原核生物的RNA聚合酶的组成及生物学功能

原核生物的RNA聚合酶:

大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5种亚基Q213B'a。

组成,。

因了与其它部分的结合不是十分紧密,它易于与卩'分离,没有。

亚基的酶称为核心酶一一只催化链的延长,对起始无作用。

称为起始因子。

亚基

基因

相对分子量

亚基数

组分

功能

a

rpoA

36500

2

核心酶

核心酶组装,启动子识别

B

rpoB

151000

1

核心酶

B和旷共同形成RNA合成的活性屮心

B,

rpoC

155000

1

核心酶

G)

?

11000

1

核心酶

9

0

rpoD

70000

1

因子

存在多种。

因子,用于识别不同的启动子

27.原核生物基因转录终止子有何特征,通过哪些机制终止转录

RNA链延伸到终止位点,RNA合成停止,转录泡消失,RNA链释放出來,转录终止,提供停止转录信号的DNA序列称为终止壬

强终止子:

内部终止子

弱终止子:

需要P因子乂称为P依赖性终止子不依赖P因子的终止

终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区,RNA形成发夹结构;

在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列,RNA的:

T端为寡聚U

依赖P因子的终止P因子:

六聚体蛋白、水解各种核I,三磷酸促使新生RMA链从三元转录复合物中解离出来,从而终止转录。

28.简述原核生物基因转录过程

1、起始位点的识别:

RNA聚合酶在。

亚基的引导下结合于启动了上

2、转录起始:

RNA聚合酶结合到启动子上,DNA双链局部解开,找到起始点,在模板链上通过碱基配对结合第一个核廿酸,合成RNA链;RNA的合成开始,o亚基会被释放脱离核心酶

3、RNA链的延伸:

亚基脱落,RNA聚合酶核心酶变构,与模板结合松弛,沿着DNA模板前移;在核心酶作用下,NTP不断聚合,RNA链不断延长。

当酶从起始位点往下游移动时,解旋随酶一起进行,而转录完成部分DNA重新形成完整的双螺旋。

4、转录终止:

RNA链延伸到终止位点,RNA合成停止,转录泡消失,RNA链释放出來,转录终止,提供停止转录信号的DNA序列称为终止了。

29.原核生物和真核生物基因转录过程有哪些差异

真核生物与原核生物基因的转录过程基本上是相同的,但仍有一些区别,主要有以下几点:

1.原核生物的转录和翻译几乎同时进行,而真核生物的转录在胞核,翻译在胞浆。

2.原核生物中只有一种RNA聚合酶催化RNA的合成,而在真核生物中则有RNA聚合酶I、RNA聚合酶II和RNA聚合酶III三种不同酶,分别催化不同种类型RNA的合成。

三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。

RNA聚合酶I存在于细胞核仁内,催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成;RNA聚合酶II和RNA聚合酶Ill均存在于细胞核质内,RNA聚合酶II催化合成mRNA前体,即不均一核RNA(hnRNA)的合成,而RNA聚合酶III催化tRNA和小核RNA的合成。

3.真核和原核生物的在起始点识别和转录终止的方式也有所不同。

30.真核生物基因5'端帽子、3’端尾巴结构

在5’端加帽

真核生物mRNA5'端都经过修饰加帽

mRNA前端序列转录合成后,在其5'端加上一个7-甲基鸟核昔三磷酸(m7Gppp),mRNA5'端的这种结构称为帽子(cap)。

帽子结构功能:

1能被核糖体小亚基识别,促使mRNA和核糖体的结合;

®m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5,末端,以保护mRNA免受5'核酸外切酶的降解,增强mRNA的稳定。

3'端加尾

绝大数真核生物mRNA转录完成后在3'加多聚腺昔酸尾巴poly(A)加尾信号:

真核基因mRNA转录终止位点上游15~30bp处保守序列:

AALAAApoly(A)尾巴功能:

提高了mRNA在细胞质中的稳定性。

31.内含子(intron)、外显子(exon)

大数真核牛物基凶为断裂基因(interruptedgene),真核基凶表达需要RNA的剪接过程(splicing),从mRNA前体分子中切除被称为内含子(intron)的非编码区,并使基因中被称为外显子(exon)的编码区拼接形成成熟的mRNA0

内含子:

真核生物细

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