小RNA是一类不编码蛋白质的短序列RNA，它是广泛存在于真核和原核生物中的与许多生命活动密切相关的调控因子。在细菌中，绝大多数小RNA(small RNA，sRNA)以反义机制作用于目标mRNA，影响其翻译和稳定性，最终导致基因沉默。这类小RNA的调控通常需要Hfq蛋白分子的帮助，Hfq能促进小RNA与目标mRNA形成复合物。为理解细菌sRNA介导的基因沉默机制，本文使用理论结合实验的方法做了一系列定量的研究。以大肠杆菌中与Fe2代谢有关的sRNA RyhB和目标mRNA sodB为对象，我们构建了一系列RyhB和sodB的突变体并定量研究了序列-功能之间的相关性，主要得到以下结果：可以通过对关键序列-核心配对区和Hfq结合区的序列调整而调节目标基因的表达水平；在核心配对区不被破坏的前提下，RyhB对sodB的抑制作用与RyhB-sodB的结合能指数相关；抑制作用不依赖于配对区的长度，配对区的局部结构可能影响sRNA-mRNA复合物的形成。截掉Hfq结合区的RyhB突变体对野生型RyhB的各个目标基因仍然具有强烈的抑制作用，而且与细胞中是否有Hfq蛋白无关。此外，本文提出了基于RyhB-sodB的序列-功能关系的热力学模型，该模型能在一定程度上预测sRNA-mRNA相互作用。最后，本文通过引入sRNA的回收率，对描述传统的sRNA基因沉默机制的数学模型进行了发展，首次提出理论模型描述最近发现的催化式sRNA介导的基因沉默机制，并从确定性和随机性两方面做了详细的研究。研究结果预测，sRNA的回收率和其它相关参数对目标基因的噪声强度有着显著的影响。与化学计量的调控模式相比，在sRNA和mRNA的转录速率相当时，受催化式sRNA调控的目标基因的涨落更小。而且这种新调控模式能更快的对外界刺激信号作出反应；当信号取消时，目标基因的恢复需要更多时间。依据该模型对MicM-ybfM相互作用系统的时间演化预测与之前的实验结果一致，这为我们的理论分析提供了实验支持。