一、轉(zhuǎn)錄——DNA指導(dǎo)下RNA的合成12/10/20221一、轉(zhuǎn)錄——DNA指導(dǎo)下RNA的合成12/10/20221DNA復(fù)制：以DNA為模板合成DNA，遺傳信息自上一代細胞向下一代細胞傳遞轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄至RNA分子翻譯：以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)，遺傳信息表達至蛋白質(zhì)反轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA（RNA病毒、真核細胞的端粒酶）RNA復(fù)制：以RNA為模板合成RNA（RNA病毒）12/10/20222DNA復(fù)制：以DNA為模板合成DNA，遺傳信息自上一代細胞向（一）模板1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股DNA鏈——模板鏈對應(yīng)的一股DNA鏈——編碼鏈能轉(zhuǎn)錄出mRNA，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分——結(jié)構(gòu)基因其余的DNA可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA)，也可能不轉(zhuǎn)錄12/10/20223（一）模板1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄122、不對稱轉(zhuǎn)錄在一個包含許多基因的雙鏈DNA分子中，各個基因的模板鏈不一定是同一條，對于某些基因以某一條鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄，而對另一些基因則可由另一鏈為模板鏈。12/10/202242、不對稱轉(zhuǎn)錄在一個包含許多基因的雙鏈DNA分子中，各個基因1.模板：DNA2.合成方向：5′→3′3.酶：均依賴DNA4.堿基互補配對原則5.產(chǎn)物：多聚核苷酸鏈復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點相同點：12/10/202251.模板：DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點相同點：12/10/202不同點：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模板鏈作為模板原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代DNA雙鏈mRNA;tRNA;rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A;G-C引物RNA引物不需要引物方式(特點)半保留復(fù)制不對稱轉(zhuǎn)錄12/10/20226不同點：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模（二）參與轉(zhuǎn)錄的酶1.原核細胞的RNA聚合酶σ因子為起始因子2.真核細胞的RNA聚合酶Ⅰ（核仁）：催化rRNA前體的合成；Ⅱ：催化mＲＮＡ的合成；Ⅲ：催化小分子ＲＮＡ的合成12/10/20227（二）參與轉(zhuǎn)錄的酶1.原核細胞的RNA聚合酶σ因子為起始Mw：465～480kD亞基組成：α2ββ′σ(全酶)

α2ββ′（核心酶）1、原核生物的RNA聚合酶（大腸桿菌）σ：起始因子，識別DNA模板上的轉(zhuǎn)錄起始位點前的特異堿基序列,引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子，開始轉(zhuǎn)錄不同菌種σ因子大小差別很大轉(zhuǎn)錄開始后，σ脫離聚合酶，核心酶催化RNA的延長12/10/20228Mw：465～480kD1、原核生物的RNA聚合酶（大腸桿菌RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點,其上游有特異的堿基序列,為啟動子(promoter）并在另一位點處終止（終止子terminator）此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位（DNA）轉(zhuǎn)錄單位：轉(zhuǎn)錄起始點12/10/20229RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點,轉(zhuǎn)錄單位：轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基α2ββ’σ組成，σ因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與β’βα2分離，沒有σ亞基的酶稱為核心酶——只催化鏈的延長，對起始無作用。四種亞基的功能分別為：

α亞基：與啟動子結(jié)合功能。

β亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。

β’亞基：與DNA模板結(jié)合功能。

σ亞基：識別起始位點。

12/10/202210大腸桿菌的RNA聚合酶12/10/202210RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ專一地轉(zhuǎn)錄不同的基因轉(zhuǎn)錄過程、產(chǎn)物不同對鵝膏蕈堿的敏感性不同2、真核生物的RNA聚合酶加工產(chǎn)生5.8SrRNA，18SrRNA、28SrRNA12/10/202211RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ2、真核生物的RNA聚合酶加工產(chǎn)生58～14個亞基，Mw500KD左右無σ識別亞基轉(zhuǎn)錄：起始復(fù)合體（轉(zhuǎn)錄因子、啟動子、RNA聚合酶）線粒體、葉綠體RNA聚合酶類似于原核生物mRNA不穩(wěn)定，壽命短，RNA聚合酶Ⅱ最重要12/10/2022128～14個亞基，Mw500KD左右12/10/20221（三）轉(zhuǎn)錄過程：起始、延長、終止σ因子辨認啟動子RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子，開始轉(zhuǎn)錄啟動子具有共有的序列——保守序列或一致性序列：在-10bp處有-TATAAT-，Pribnow盒；-35bp處有-TTGACA-，辨認點1、模板的識別：12/10/202213（三）轉(zhuǎn)錄過程：起始、延長、終止σ因子辨認啟動子1、模板的σ識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是RNA合成的起始點。3’5’+1轉(zhuǎn)錄起始點AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框12/10/202214σ識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：3’5’

單獨的核心酶與DNA隨機疏松結(jié)合（低親和力），不能區(qū)分啟動子和一般序列全酶：與啟動子結(jié)合牢固（高親和力），并開始轉(zhuǎn)錄全酶通過擴散作用與DNA隨機結(jié)合與酶結(jié)合的DNA迅速被置換全酶不斷改變與DNA的結(jié)合部位，直到啟動子，轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密結(jié)合12/10/202215單獨的核心酶全酶：與啟動子結(jié)合牢固（高親和力），并開始轉(zhuǎn)錄

真核生物：轉(zhuǎn)錄因子識別啟動子RNA聚合酶在起點處形成起始復(fù)合體－25bp（Hogness盒）CAATGCTATAmRNA轉(zhuǎn)錄起始點增強子，增強啟動子活性，增強子序列可以遠離啟動子幾千bp，位于上游或者下游，位于模板鏈或編碼鏈，均能發(fā)揮作用12/10/202216真核生物：轉(zhuǎn)錄因子識別啟動子mRNA轉(zhuǎn)錄起始點增強子，增強啟動子和轉(zhuǎn)錄因子啟動子：與基因表達相關(guān)的特定的DNA序列（順式作用元件）RNA聚合酶與之特異結(jié)合，基因轉(zhuǎn)錄的開始部位強啟動子2秒鐘啟動依次一次轉(zhuǎn)錄弱啟動子10分鐘一次轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）與順式作用元件結(jié)合（反式作用因子）識別啟動子12/10/202217啟動子和轉(zhuǎn)錄因子啟動子：與基因表達相關(guān)的特定的DNA序列（2、轉(zhuǎn)錄的起始在模板鏈上通過堿基配對合成最初的RNA鏈加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物稱為三元起始復(fù)合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，σ亞基就會被釋放脫離核心酶。12/10/2022182、轉(zhuǎn)錄的起始在模板鏈上通過堿基配對合成最初的RNA鏈加入3、轉(zhuǎn)錄的延伸σ因子脫離，核心酶向前移動，RNA鏈延長原核、真核生物基本相同，不需要引物σ因子脫落，核心酶構(gòu)象變松弛RNA的5′端伸展在轉(zhuǎn)錄空泡之外模板為A，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相應(yīng)為U原核生物：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行12/10/2022193、轉(zhuǎn)錄的延伸σ因子脫離，核心酶向前移動，RNA鏈延長原核第一個堿基總是G或A12/10/202220第一個堿基總是G或A12/10/2022204、轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶到達基因轉(zhuǎn)錄終點RNA、RNA聚合酶自DNA脫離不依賴ρ因子：模板鏈終止區(qū)的堿基形成特殊結(jié)構(gòu)RNA3′端形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)和一串寡聚U依賴ρ因子(ρ因子與RNA結(jié)合，具ATP酶、解鏈酶活性)1）原核生物轉(zhuǎn)錄終止：終止子：能夠使轉(zhuǎn)錄終止的DNA序列終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助蛋白質(zhì)因子抗終止因子：能夠使轉(zhuǎn)錄酶越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)因子12/10/2022214、轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶到達基因轉(zhuǎn)錄終點不依賴ρ因子：模不依賴ρ因子12/10/202222不依賴ρ因子12/10/20222212/10/20222312/10/2022232）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止

編碼鏈：mRNA合成一段AAUAAA，在此處酶將其切斷。

mRNA：polyA尾巴12/10/2022242）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止編碼鏈：mRNA合成一段AAUAA二、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄生成的RNA——初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體RNA，RNA前體）無論是原核、真核生物，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過一定程度的加工、修飾，才能體現(xiàn)生物學(xué)功能——轉(zhuǎn)錄后加工常見形式：去除或添加核苷酸、剪切拼接等12/10/202225二、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄生成的RNA——初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體RNA原核生物轉(zhuǎn)錄后加工相對簡單

mRNA：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行，一般不進行加工修飾

tRNA、rRNA：加工，剪切和修飾真核生物轉(zhuǎn)錄后加工較復(fù)雜RNA轉(zhuǎn)錄在細胞核、翻譯在細胞質(zhì)，因此先轉(zhuǎn)錄，后翻譯hnRNA經(jīng)加帽、切尾，切除內(nèi)含子、拼接外顯子形成mRNARNA通過不同的加工方式，表達不同的信息12/10/202226原核生物轉(zhuǎn)錄后加工相對簡單mRNA：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行，一（一）原核生物的rRNA加工E.Coli：7個rRNA的轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄單位：16S、23S、5SRNA、若干tRNA基因組成16S、23S之間常由tRNA隔開12/10/202227（一）原核生物的rRNA加工E.Coli：7個rRNA的轉(zhuǎn)（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割2）3’切割3）3’加CCA-OH4）堿基修飾成稀有堿基（甲基化堿基、假尿苷）5）拼接（RNA酶P）12/10/202228（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割12/10/202212/10/20222912/10/202229真核mRNA的剪輯真核生物的結(jié)構(gòu)基因通常是斷裂的斷裂基因（Splitgeneorinterruptedgene）表達蛋白質(zhì)的基因中間被一些不能表達蛋白質(zhì)的核苷酸序列（插入序列或內(nèi)含子）隔開，致使一個結(jié)構(gòu)基因被斷裂成若干部分，這樣的基因～(二)真核細胞的轉(zhuǎn)錄后加工12/10/202230真核mRNA的剪輯真核生物的結(jié)構(gòu)基因通常是斷裂的斷裂基因（S外顯子（exon）DNA分子中編碼mRNA某一部分序列的區(qū)域；真核細胞中，結(jié)構(gòu)基因一般被若干插入順序（內(nèi)含子）隔開被隔開的每一部分均稱為外顯子內(nèi)含子（intron）基因中能被轉(zhuǎn)錄成前體轉(zhuǎn)錄物，卻不能成為mRNA組成成分的序列（插入序列，居間序列；interveningsequence）原核基因中一般（除少數(shù)外）不含內(nèi)含子真核基因均含數(shù)量不等、大小不一的內(nèi)含子12/10/202231外顯子（exon）DNA分子中編碼mRNA某一部分序列的區(qū)12/10/20223212/10/20223212/10/20223312/10/202233真核mRNA剪接：切除內(nèi)含子、拼接外顯子12/10/202234真核mRNA剪接：切除內(nèi)含子、拼接外顯子12/10/202212/10/20223512/10/20223512/10/20223612/10/20223612/10/20223712/10/202237原核細胞基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式基因表達調(diào)控概述：特定的基因在特定的時間和部位進行特定量的表達原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要因素。操作子：由幾個功能相關(guān)的調(diào)控結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)組成一個基因表達的協(xié)同單位。啟動子：結(jié)合RNA聚合酶操縱區(qū)：控制RNA聚合酶能否通過的“開關(guān)”阻遏基因：位于調(diào)控區(qū)上游，能夠轉(zhuǎn)錄為阻遏物12/10/202238原核細胞基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式基因表達調(diào)控概述：特定的基因在特原核細胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)——操縱子學(xué)說乳糖操縱子（誘導(dǎo)操縱子）的調(diào)節(jié)機制色氨酸操縱子（阻遏操縱子）的調(diào)節(jié)機制12/10/202239原核細胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)——操縱子學(xué)說乳糖操縱子（誘導(dǎo)操縱子）乳糖操縱子(lacoperon)調(diào)控區(qū)阻遏基因啟動子操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNAI12/10/202240乳糖操縱子(lacoperon)調(diào)控區(qū)阻遏基因啟動子操縱阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)

當(dāng)無誘導(dǎo)物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白（repressorprotein）處于活性狀態(tài)，阻止RNA聚合酶與啟動基因的結(jié)合，則無法啟動轉(zhuǎn)錄。當(dāng)有乳糖存在時，乳糖進入細胞，經(jīng)β－半乳糖苷酶催化，轉(zhuǎn)變?yōu)榘肴樘恰：笳咦鳛橐环N誘導(dǎo)劑分子結(jié)合阻遏蛋白，使蛋白構(gòu)象變化，導(dǎo)致阻遏蛋白與O序列解離、轉(zhuǎn)錄發(fā)生。12/10/202241阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)12/10/202241mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基因與操縱區(qū)結(jié)合，RNA聚合酶則不起作用，不轉(zhuǎn)錄乳糖操縱子：乳糖可作為誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)分解利用乳糖的酶的基因轉(zhuǎn)錄12/10/202242mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶12/10/202243mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄CAP（分解代謝基因活化蛋白）的正性調(diào)節(jié)

當(dāng)沒有葡萄糖及cAMP濃度較高時，cAMP與CAP結(jié)合，可刺激RNA轉(zhuǎn)錄活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能降低cAMP的濃度，CAP不能被活化形成CAP－cAMP復(fù)合物，則不能轉(zhuǎn)錄。lac阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與CAP正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合作：當(dāng)Lac阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；但是如果沒有CAP存在來加強轉(zhuǎn)錄活性，即使阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。

lac操縱子強的誘導(dǎo)作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。12/10/202244CAP（分解代謝基因活化蛋白）的正性調(diào)節(jié)12/10/202阻遏蛋白操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操縱區(qū)結(jié)合，所以通常結(jié)構(gòu)基因表達。酶代謝產(chǎn)物一旦大量積累阻遏蛋白被產(chǎn)物激活，結(jié)構(gòu)基因不表達。原核生物基因主要是轉(zhuǎn)錄控制。Trp操縱子----產(chǎn)物阻遏常規(guī)酶的合成12/10/202245阻遏蛋白操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操真核細胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控順式作用元件(cis-actingelements)

真核基因的順式調(diào)控元件是基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的DNA序列。其中主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動子(promoter)、增強子(enhancer)。12/10/202246真核細胞基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控順式作用元件(cis-actinge反式作用因子(trans-actingfactors)與順式作用元件進行特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)因子TBP(TATAboxbindingprotein)是唯一能識別TATA盒并與其結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，是三種RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄時都需要的；不同基因由不同的上游啟動子元件組成，能與不同的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，這些轉(zhuǎn)錄因子通過與基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)錄復(fù)合體作用而影響轉(zhuǎn)錄的效率。同一DNA序列可被不同的蛋白因子所識別；能直接結(jié)合DNA序列的蛋白因子是少數(shù)，但不同的蛋白因子間可以相互作用，因而多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子是通過蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)間作用與DNA序列聯(lián)系并影響轉(zhuǎn)錄效率的12/10/202247反式作用因子(trans-actingfactors)12蛋白質(zhì)的鋅指結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)錄調(diào)控的實質(zhì)在于蛋白質(zhì)與DNA、蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間的相互作用

堿性亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)及其與DNA的結(jié)合

12/10/202248蛋白質(zhì)的鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的實質(zhì)在于蛋白質(zhì)與DNA、蛋白質(zhì)與逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA以病毒RNA為模板，以dNTP為原料，由逆轉(zhuǎn)錄酶催化，按堿基配對規(guī)律合成DNA的過程逆轉(zhuǎn)錄酶：依賴于RNA模板，具有催化合成DNA的活性——依賴RNA的DNA聚合酶RNA單鏈DNA（cDNA）雙鏈DNA插入寄主DNA逆轉(zhuǎn)錄酶：RNA病毒——潛在的致癌可能12/10/202249逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA以病毒RNA為模板，12/10/20225012/10/202250啟動子是指()A.DNA分子中能轉(zhuǎn)錄的序列B.轉(zhuǎn)錄啟動時RNA聚合酶識別與結(jié)合的DNA序列C.與阻遏蛋白結(jié)合的DNA序列D.含有轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列E.與反式作用因子結(jié)合的RNA序列12/10/202251啟動子是指()12/10/202251下列酶中哪一種酶需要引物？ARNA聚合酶；BDNA聚合酶；C引物酶；DDNA連接酶。12/10/202252下列酶中哪一種酶需要引物？12/10/202252增強子的特點的是()A.增強子單獨存在可以啟動轉(zhuǎn)錄B.增強子的方向?qū)ζ涔δ苡休^大的影響C.增強子不能位于結(jié)構(gòu)基因內(nèi)D.增強子增加啟動子的轉(zhuǎn)錄活性E.增強子不能位于啟動子內(nèi)12/10/202253增強子的特點的是()12/10/202253原核生物參與轉(zhuǎn)錄起始的酶是A、引物酶B、RNA聚合酶ⅢC、RNA聚合酶核心酶D、RNA聚合酶全酶12/10/202254原核生物參與轉(zhuǎn)錄起始的酶是12/10/202254使用時，直接刪除本頁！精品課件，你值得擁有！精品課件，你值得擁有！12/10/202255使用時，直接刪除本頁！精品課件，你值得擁有！精品課件，你值得使用時，直接刪除本頁！精品課件，你值得擁有！精品課件，你值得擁有！12/10/202256使用時，直接刪除本頁！精品課件，你值得擁有！精品課件，你值得在真核生物中tRNA和5SrRNA的轉(zhuǎn)錄是由下列哪種酶催化的A、RNA聚合酶ⅠB、逆轉(zhuǎn)錄酶C、RNA聚合酶ⅡD、RNA聚合酶Ⅲ12/10/202257在真核生物中tRNA和5SrRNA的轉(zhuǎn)錄是由下列哪種酶催化的一、轉(zhuǎn)錄——DNA指導(dǎo)下RNA的合成12/10/202258一、轉(zhuǎn)錄——DNA指導(dǎo)下RNA的合成12/10/20221DNA復(fù)制：以DNA為模板合成DNA，遺傳信息自上一代細胞向下一代細胞傳遞轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄至RNA分子翻譯：以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)，遺傳信息表達至蛋白質(zhì)反轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA（RNA病毒、真核細胞的端粒酶）RNA復(fù)制：以RNA為模板合成RNA（RNA病毒）12/10/202259DNA復(fù)制：以DNA為模板合成DNA，遺傳信息自上一代細胞向（一）模板1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄可作為模板轉(zhuǎn)錄成RNA的一股DNA鏈——模板鏈對應(yīng)的一股DNA鏈——編碼鏈能轉(zhuǎn)錄出mRNA，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的部分——結(jié)構(gòu)基因其余的DNA可能轉(zhuǎn)錄(rRNA,tRNA)，也可能不轉(zhuǎn)錄12/10/202260（一）模板1、轉(zhuǎn)錄模板兩股DNA單鏈中只有一股可轉(zhuǎn)錄122、不對稱轉(zhuǎn)錄在一個包含許多基因的雙鏈DNA分子中，各個基因的模板鏈不一定是同一條，對于某些基因以某一條鏈為模板進行轉(zhuǎn)錄，而對另一些基因則可由另一鏈為模板鏈。12/10/2022612、不對稱轉(zhuǎn)錄在一個包含許多基因的雙鏈DNA分子中，各個基因1.模板：DNA2.合成方向：5′→3′3.酶：均依賴DNA4.堿基互補配對原則5.產(chǎn)物：多聚核苷酸鏈復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點相同點：12/10/2022621.模板：DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的異同點相同點：12/10/202不同點：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模板鏈作為模板原料dNTPNTP聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代DNA雙鏈mRNA;tRNA;rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A;G-C引物RNA引物不需要引物方式(特點)半保留復(fù)制不對稱轉(zhuǎn)錄12/10/202263不同點：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均作為模板模（二）參與轉(zhuǎn)錄的酶1.原核細胞的RNA聚合酶σ因子為起始因子2.真核細胞的RNA聚合酶Ⅰ（核仁）：催化rRNA前體的合成；Ⅱ：催化mＲＮＡ的合成；Ⅲ：催化小分子ＲＮＡ的合成12/10/202264（二）參與轉(zhuǎn)錄的酶1.原核細胞的RNA聚合酶σ因子為起始Mw：465～480kD亞基組成：α2ββ′σ(全酶)

α2ββ′（核心酶）1、原核生物的RNA聚合酶（大腸桿菌）σ：起始因子，識別DNA模板上的轉(zhuǎn)錄起始位點前的特異堿基序列,引導(dǎo)RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子，開始轉(zhuǎn)錄不同菌種σ因子大小差別很大轉(zhuǎn)錄開始后，σ脫離聚合酶，核心酶催化RNA的延長12/10/202265Mw：465～480kD1、原核生物的RNA聚合酶（大腸桿菌RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點,其上游有特異的堿基序列,為啟動子(promoter）并在另一位點處終止（終止子terminator）此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為轉(zhuǎn)錄單位（DNA）轉(zhuǎn)錄單位：轉(zhuǎn)錄起始點12/10/202266RNA鏈的轉(zhuǎn)錄起始于DNA模板的一個特定位點,轉(zhuǎn)錄單位：轉(zhuǎn)錄大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基α2ββ’σ組成，σ因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與β’βα2分離，沒有σ亞基的酶稱為核心酶——只催化鏈的延長，對起始無作用。四種亞基的功能分別為：

α亞基：與啟動子結(jié)合功能。

β亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。

β’亞基：與DNA模板結(jié)合功能。

σ亞基：識別起始位點。

12/10/202267大腸桿菌的RNA聚合酶12/10/202210RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ專一地轉(zhuǎn)錄不同的基因轉(zhuǎn)錄過程、產(chǎn)物不同對鵝膏蕈堿的敏感性不同2、真核生物的RNA聚合酶加工產(chǎn)生5.8SrRNA，18SrRNA、28SrRNA12/10/202268RNA聚合酶：Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ2、真核生物的RNA聚合酶加工產(chǎn)生58～14個亞基，Mw500KD左右無σ識別亞基轉(zhuǎn)錄：起始復(fù)合體（轉(zhuǎn)錄因子、啟動子、RNA聚合酶）線粒體、葉綠體RNA聚合酶類似于原核生物mRNA不穩(wěn)定，壽命短，RNA聚合酶Ⅱ最重要12/10/2022698～14個亞基，Mw500KD左右12/10/20221（三）轉(zhuǎn)錄過程：起始、延長、終止σ因子辨認啟動子RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動子，開始轉(zhuǎn)錄啟動子具有共有的序列——保守序列或一致性序列：在-10bp處有-TATAAT-，Pribnow盒；-35bp處有-TTGACA-，辨認點1、模板的識別：12/10/202270（三）轉(zhuǎn)錄過程：起始、延長、終止σ因子辨認啟動子1、模板的σ識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是RNA合成的起始點。3’5’+1轉(zhuǎn)錄起始點AACTGTATATTATTGACATATAAT5’3’－35序列

Sextama框－10序列Pribnow框12/10/202271σ識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：3’5’

單獨的核心酶與DNA隨機疏松結(jié)合（低親和力），不能區(qū)分啟動子和一般序列全酶：與啟動子結(jié)合牢固（高親和力），并開始轉(zhuǎn)錄全酶通過擴散作用與DNA隨機結(jié)合與酶結(jié)合的DNA迅速被置換全酶不斷改變與DNA的結(jié)合部位，直到啟動子，轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密結(jié)合12/10/202272單獨的核心酶全酶：與啟動子結(jié)合牢固（高親和力），并開始轉(zhuǎn)錄

真核生物：轉(zhuǎn)錄因子識別啟動子RNA聚合酶在起點處形成起始復(fù)合體－25bp（Hogness盒）CAATGCTATAmRNA轉(zhuǎn)錄起始點增強子，增強啟動子活性，增強子序列可以遠離啟動子幾千bp，位于上游或者下游，位于模板鏈或編碼鏈，均能發(fā)揮作用12/10/202273真核生物：轉(zhuǎn)錄因子識別啟動子mRNA轉(zhuǎn)錄起始點增強子，增強啟動子和轉(zhuǎn)錄因子啟動子：與基因表達相關(guān)的特定的DNA序列（順式作用元件）RNA聚合酶與之特異結(jié)合，基因轉(zhuǎn)錄的開始部位強啟動子2秒鐘啟動依次一次轉(zhuǎn)錄弱啟動子10分鐘一次轉(zhuǎn)錄因子：RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）與順式作用元件結(jié)合（反式作用因子）識別啟動子12/10/202274啟動子和轉(zhuǎn)錄因子啟動子：與基因表達相關(guān)的特定的DNA序列（2、轉(zhuǎn)錄的起始在模板鏈上通過堿基配對合成最初的RNA鏈加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物稱為三元起始復(fù)合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，σ亞基就會被釋放脫離核心酶。12/10/2022752、轉(zhuǎn)錄的起始在模板鏈上通過堿基配對合成最初的RNA鏈加入3、轉(zhuǎn)錄的延伸σ因子脫離，核心酶向前移動，RNA鏈延長原核、真核生物基本相同，不需要引物σ因子脫落，核心酶構(gòu)象變松弛RNA的5′端伸展在轉(zhuǎn)錄空泡之外模板為A，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相應(yīng)為U原核生物：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行12/10/2022763、轉(zhuǎn)錄的延伸σ因子脫離，核心酶向前移動，RNA鏈延長原核第一個堿基總是G或A12/10/202277第一個堿基總是G或A12/10/2022204、轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶到達基因轉(zhuǎn)錄終點RNA、RNA聚合酶自DNA脫離不依賴ρ因子：模板鏈終止區(qū)的堿基形成特殊結(jié)構(gòu)RNA3′端形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)和一串寡聚U依賴ρ因子(ρ因子與RNA結(jié)合，具ATP酶、解鏈酶活性)1）原核生物轉(zhuǎn)錄終止：終止子：能夠使轉(zhuǎn)錄終止的DNA序列終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助蛋白質(zhì)因子抗終止因子：能夠使轉(zhuǎn)錄酶越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)因子12/10/2022784、轉(zhuǎn)錄的終止RNA聚合酶到達基因轉(zhuǎn)錄終點不依賴ρ因子：模不依賴ρ因子12/10/202279不依賴ρ因子12/10/20222212/10/20228012/10/2022232）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止

編碼鏈：mRNA合成一段AAUAAA，在此處酶將其切斷。

mRNA：polyA尾巴12/10/2022812）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止編碼鏈：mRNA合成一段AAUAA二、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄生成的RNA——初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體RNA，RNA前體）無論是原核、真核生物，初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須經(jīng)過一定程度的加工、修飾，才能體現(xiàn)生物學(xué)功能——轉(zhuǎn)錄后加工常見形式：去除或添加核苷酸、剪切拼接等12/10/202282二、轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄生成的RNA——初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物（前體RNA原核生物轉(zhuǎn)錄后加工相對簡單

mRNA：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行，一般不進行加工修飾

tRNA、rRNA：加工，剪切和修飾真核生物轉(zhuǎn)錄后加工較復(fù)雜RNA轉(zhuǎn)錄在細胞核、翻譯在細胞質(zhì)，因此先轉(zhuǎn)錄，后翻譯hnRNA經(jīng)加帽、切尾，切除內(nèi)含子、拼接外顯子形成mRNARNA通過不同的加工方式，表達不同的信息12/10/202283原核生物轉(zhuǎn)錄后加工相對簡單mRNA：轉(zhuǎn)錄、翻譯同時進行，一（一）原核生物的rRNA加工E.Coli：7個rRNA的轉(zhuǎn)錄單位轉(zhuǎn)錄單位：16S、23S、5SRNA、若干tRNA基因組成16S、23S之間常由tRNA隔開12/10/202284（一）原核生物的rRNA加工E.Coli：7個rRNA的轉(zhuǎn)（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割2）3’切割3）3’加CCA-OH4）堿基修飾成稀有堿基（甲基化堿基、假尿苷）5）拼接（RNA酶P）12/10/202285（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割12/10/202212/10/20228612/10/202229真核mRNA的剪輯真核生物的結(jié)構(gòu)基因通常是斷裂的斷裂基因（Splitgeneorinterruptedgene）表達蛋白質(zhì)的基因中間被一些不能表達蛋白質(zhì)的核苷酸序列（插入序列或內(nèi)含子）隔開，致使一個結(jié)構(gòu)基因被斷裂成若干部分，這樣的基因～(二)真核細胞的轉(zhuǎn)錄后加工12/10/202287真核mRNA的剪輯真核生物的結(jié)構(gòu)基因通常是斷裂的斷裂基因（S外顯子（exon）DNA分子中編碼mRNA某一部分序列的區(qū)域；真核細胞中，結(jié)構(gòu)基因一般被若干插入順序（內(nèi)含子）隔開被隔開的每一部分均稱為外顯子內(nèi)含子（intron）基因中能被轉(zhuǎn)錄成前體轉(zhuǎn)錄物，卻不能成為mRNA組成成分的序列（插入序列，居間序列；interveningsequence）原核基因中一般（除少數(shù)外）不含內(nèi)含子真核基因均含數(shù)量不等、大小不一的內(nèi)含子12/10/202288外顯子（exon）DNA分子中編碼mRNA某一部分序列的區(qū)12/10/20228912/10/20223212/10/20229012/10/202233真核mRNA剪接：切除內(nèi)含子、拼接外顯子12/10/202291真核mRNA剪接：切除內(nèi)含子、拼接外顯子12/10/202212/10/20229212/10/20223512/10/20229312/10/20223612/10/20229412/10/202237原核細胞基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式基因表達調(diào)控概述：特定的基因在特定的時間和部位進行特定量的表達原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要因素。操作子：由幾個功能相關(guān)的調(diào)控結(jié)構(gòu)基因及其調(diào)控區(qū)組成一個基因表達的協(xié)同單位。啟動子：結(jié)合RNA聚合酶操縱區(qū)：控制RNA聚合酶能否通過的“開關(guān)”阻遏基因：位于調(diào)控區(qū)上游，能夠轉(zhuǎn)錄為阻遏物12/10/202295原核細胞基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式基因表達調(diào)控概述：特定的基因在特原核細胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)——操縱子學(xué)說乳糖操縱子（誘導(dǎo)操縱子）的調(diào)節(jié)機制色氨酸操縱子（阻遏操縱子）的調(diào)節(jié)機制12/10/202296原核細胞轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)——操縱子學(xué)說乳糖操縱子（誘導(dǎo)操縱子）乳糖操縱子(lacoperon)調(diào)控區(qū)阻遏基因啟動子操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNAI12/10/202297乳糖操縱子(lacoperon)調(diào)控區(qū)阻遏基因啟動子操縱阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)

當(dāng)無誘導(dǎo)物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白（repressorprotein）處于活性狀態(tài)，阻止RNA聚合酶與啟動基因的結(jié)合，則無法啟動轉(zhuǎn)錄。當(dāng)有乳糖存在時，乳糖進入細胞，經(jīng)β－半乳糖苷酶催化，轉(zhuǎn)變?yōu)榘肴樘恰：笳咦鳛橐环N誘導(dǎo)劑分子結(jié)合阻遏蛋白，使蛋白構(gòu)象變化，導(dǎo)致阻遏蛋白與O序列解離、轉(zhuǎn)錄發(fā)生。12/10/202298阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)12/10/202241mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基因與操縱區(qū)結(jié)合，RNA聚合酶則不起作用，不轉(zhuǎn)錄乳糖操縱子：乳糖可作為誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)分解利用乳糖的酶的基因轉(zhuǎn)錄12/10/202299mRNA阻遏蛋白IDNAZYAOPpol沒有乳糖存在時阻遏基mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄mRNA乳糖半乳糖β-半乳糖苷酶12/10/2022100mRNA阻遏蛋白有乳糖存在時IDNAZYAOPpol啟動轉(zhuǎn)錄CAP（分解代謝基因活化蛋白）的正性調(diào)節(jié)

當(dāng)沒有葡萄糖及cAMP濃度較高時，cAMP與CAP結(jié)合，可刺激RNA轉(zhuǎn)錄活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能降低cAMP的濃度，CAP不能被活化形成CAP－cAMP復(fù)合物，則不能轉(zhuǎn)錄。lac阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與CAP正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合作：當(dāng)Lac阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAP對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；但是如果沒有CAP存在來加強轉(zhuǎn)錄活性，即使阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。

lac操縱子強的誘導(dǎo)作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。12/10/2022101CAP（分解代謝基因活化蛋白）的正性調(diào)節(jié)12/10/202阻遏蛋白操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操縱區(qū)結(jié)合，所以通常結(jié)構(gòu)基因表達。酶代謝產(chǎn)物一旦大量積累阻遏蛋白被產(chǎn)物激活，結(jié)構(gòu)基因不表達。原核生物基因主要是轉(zhuǎn)錄控制。Trp操縱子----產(chǎn)物阻遏常規(guī)酶的合成12/10/2022102阻遏蛋白操縱區(qū)結(jié)構(gòu)基因調(diào)節(jié)基因mRNA酶蛋白阻遏蛋白不能與操