基因表达-转录和翻译
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。
真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。
②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。
③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子,依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。
④原核基因表达调控主要采用操纵子模型,转录出多顺反子RNA,实现协调调节;真核基因转录产物为单顺反子RNA,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
dna转录翻译
dna转录翻译DNA(脱氧核糖核酸)转录和翻译是生物体中基因表达的过程。
转录是指将DNA中的信息转录成RNA(核糖核酸)。
然后,翻译是指将RNA的信息转化为蛋白质。
DNA转录是一个复杂且精确的过程。
它由三个主要步骤组成:初始化,延伸和终止。
转录在细胞核中发生,由酶RNA聚合酶(RNA polymerase)完成。
转录开始时,RNA聚合酶结合到DNA上的启动RNA序列,并使DNA的双链解开,形成一个转录泡。
在延伸阶段,RNA聚合酶将RNA单链合成物与DNA模板进行互补配对,从而合成RNA链。
这个过程一直进行,直到到达终止序列,然后RNA聚合酶停止转录并释放新合成的RNA链。
接下来,转录产品的RNA需要被翻译成蛋白质。
翻译发生在细胞质中的核糖体内。
翻译的开始是由启动序列信号引导的,该信号在转录的RNA上存在。
在翻译的开始位置,核糖体将一个特殊的种子tRNA(转运RNA)结合到RNA序列上,并指导氨基酸的添加。
通过互补配对规则,tRNA中的氨基酸与RNA序列中的密码子(三个碱基的序列)匹配。
核糖体在RNA上滑动,每次将一个新的tRNA与氨基酸附加到正在生成的多肽链上。
这个过程在终止密码子出现之前一直持续下去。
当核糖体识别到终止密码子时,翻译过程终止,多肽链从核糖体释放出来。
DNA转录和翻译是生物体中基因表达的核心过程。
基因表达是维持生物体健康和功能的关键。
通过转录和翻译,DNA上的遗传信息被转化为蛋白质,蛋白质是细胞内生物活动的关键组成部分。
不同细胞中的基因表达差异导致细胞之间的功能多样性,从而促进了多种生物体和组织的形成和功能。
在分子生物学的研究中,对DNA转录和翻译的理解是至关重要的。
这些过程是许多疾病产生的关键因素。
例如,突变可能影响基因的转录速率或RNA的稳定性,导致蛋白质功能的变化或丧失,从而导致疾病的发生。
因此,对DNA转录和翻译的研究不仅有助于我们理解生物基本生理过程,还有助于揭示疾病的发病机制,并为疾病的治疗和预防提供新的途径。
名词解释-分子生物学
1、转录(Transcription):以某一DNA链为模板,按照碱基互补原则形成一条新的RNA链的过程,是基因表达的第一步。
2、编码链:与mRNA 有相同序列的DNA 链3、下游:沿着表达方向的序列。
例如,编码区是在起始区的下游。
4、上游:转录起点之前的序列,例如,细菌启动子在转录单位的上游,起始密码在编码区上游。
5、启动子:结合RNA 聚合酶并起始转录的DNA 区域。
6、RNA聚合酶:使用DNA作为模板合成RNA的酶(正式应为DNA-依赖性RNA 聚合酶)7、终止子:是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列。
DNA分子中终止转录的核苷酸序列。
8、转录单位:指RNA聚合酶起始位点和终止位点间的距离,可能包括不止一个基因。
9、初级转录本:与一个转录单位相对应的未修饰的RNA 产物。
10、组成型表达constitutive expression:个体发育的任一阶段,在所有细胞中都持续进行的表达。
一般是生命过程必需的基因。
11、负调控:在没有任何调节蛋白或其失活的情况下,基因表达;存在repressor的时候基因表达受阻。
12、正调控:在没有任何调节蛋白或其失活的情况下,基因关闭;存在activator的时候基因表达开启。
一般原核生物偏向负调控,原核生物的DNA裸露无保护,很容易启动转录,并翻译。
因此其细胞内的基因可以说是基本全部默认开启,因此在正常情况下原核细胞内存在大量不同的reressor阻遏着大量基因的转录。
细胞必须根据不同的条件,对一些被阻遏的基因进行去阻遏的调控,或对一些基因的表达进行阻止。
13、顺式作用元件cis-acting element DNA分子上的一些与基因转录调控相关的特定序列。
14、反式作用因子trans-acting factor一些与基因表达调控有关的蛋白因子。
15、顺式调控cis-acting regulation 一段非编码DNA序列对基因转录的调控作用,顺式正调控(启动子、增强子);顺式负调控(沉默子)16、反式调控trans-acting regulation 转录因子作用于顺式作用元件对基因转录的调控。
基因表达的转录与翻译过程分析
基因表达的转录与翻译过程分析基因表达是生命的基本过程之一,它包括三个主要步骤:转录、翻译和后转录调控。
其中,转录是指DNA序列被RNA聚合酶酶解成RNA,翻译是指RNA生产蛋白质。
这两个步骤都是发生在细胞核内的,是生物体生命活动中至关重要的一部分。
一、转录过程的分析1. 转录起始位点与启动子转录起始位点是RNA合成的起始点。
在真核生物中,大多数基因的转录起始位点位于基因的启动子区域。
启动子通常包括TATA盒和增强子等反应元件。
其中TATA盒是一个特定的DNA序列,约20个核苷酸长,与RNA聚合酶的结合有关,与其他邻近序列一起构成一个广义启动子。
2. 转录因子转录因子是一种与RNA合成酶和其他辅助因子组成的复合物一起调控基因表达的蛋白质。
它通过识别和结合到启动子上的特定序列,激活或抑制转录。
基础转录因子包括TFIIA、TFIIB、TFIID、TFIIE、TFIIF和TFIIH。
它们是一组重要的RNA聚合酶I、II和III因子。
3. 转录终止和RNA加工一旦RNA聚合酶到达终止点,转录终止就会发生。
在真核生物中,终止通常涉及RNA剪切并在RNA和DNA模板之间形成轮廓内转录终止信号。
而RNA加工则是由RNA剪切体、融合体和清除体完成的,它们相互作用以剪切和加工RNA前体。
二、翻译过程的分析1. 翻译起点与异源RNA翻译起点是指翻译在mRNA上的起始位点,即AUG。
由于基因突变和寻常突变等导致的异源物少数存在着非AUG的起始位点,这种mRNA称为异源RNA。
异源RNA翻译起点的位置和效率可以调节,并且也受到转录和后转录调控的影响。
2. 蛋白质转运翻译后的蛋白质必须转移到细胞质并折叠成三维结构,以完成生物学功能。
这个过程被引导和调节,通常涉及到钙配体、热休克蛋白、DnaJ、等等家族成员参与。
3. 后转录调控后转录调控是指对RNA转录和加工后过程的调控。
一个重要的例子是mRNA的剪切,这个过程可以调节外显子和内含子的比例,从而调节蛋白质的表达。
基因表达的调控机制
基因表达的调控机制基因表达是指基因通过转录和翻译过程将DNA信息转化为蛋白质的过程。
在细胞内,基因表达的调控机制起着至关重要的作用,决定了细胞的功能和特性。
本文将介绍基因表达的调控机制,包括转录调控、转录后调控和翻译调控。
一、转录调控转录调控是指通过调控基因的转录过程来控制基因表达水平。
转录调控主要包括启动子区域的结构和转录因子的结合。
1. 启动子区域的结构启动子是位于基因上游的DNA序列,包含转录起始位点和调控元件。
调控元件包括增强子和抑制子,它们可以与转录因子结合,促进或抑制转录的发生。
启动子区域的结构可以通过DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑等方式进行调控。
2. 转录因子的结合转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质,它们通过与启动子区域的调控元件结合来调控基因的转录。
转录因子可以分为激活子和抑制子,激活子能够促进转录的发生,而抑制子则能够抑制转录的发生。
转录因子的结合与DNA序列的亲和性有关,不同的转录因子结合到不同的DNA序列上,从而实现对基因的调控。
二、转录后调控转录后调控是指在转录完成后,通过调控RNA的加工、修饰和稳定性来控制基因表达水平。
转录后调控主要包括RNA剪接、RNA修饰和RNA降解。
1. RNA剪接RNA剪接是指在转录过程中,将前体mRNA中的内含子剪接掉,将外显子连接起来形成成熟的mRNA。
通过剪接的方式,可以产生不同的mRNA亚型,从而调控基因的表达。
RNA剪接的调控主要依赖于剪接因子的结合和剪接位点的选择。
2. RNA修饰RNA修饰是指在转录后,通过添加化学修饰基团来改变RNA的结构和功能。
常见的RNA修饰包括甲基化、腺苷酸转换和伪尿苷酸转换等。
RNA修饰可以影响RNA的稳定性、转运和翻译效率,从而调控基因的表达。
3. RNA降解RNA降解是指通过核酸酶将RNA分解为小片段,从而降低基因的表达水平。
RNA降解的速度受到RNA的稳定性和降解酶的活性的影响。
不同的RNA分子具有不同的稳定性,一些RNA分子具有较长的半衰期,而另一些RNA分子则具有较短的半衰期。
基因表达遗传信息的转译与翻译
基因表达遗传信息的转译与翻译基因是生命的基本单位,它承载着生物所有的遗传信息。
然而,这些遗传信息并不能直接被生物体所利用。
基因表达是指这些遗传信息被转录成RNA后续转译成蛋白质的过程,这一过程包括转录和翻译两个环节。
本文将探讨基因表达的转译与翻译过程。
一、基因的转录过程基因的转录是指DNA的一部分信息被转录成RNA分子的过程。
转录过程包括三个主要步骤:起始、延伸和终止。
1. 起始转录的起始需要一个起始位点,这个位点通常由转录因子识别和结合。
转录因子是一种特殊的蛋白质,它能够结合到某一具体的DNA序列上,并招募其他转录因子和RNA聚合酶。
一旦形成复合物,RNA聚合酶就会开始进行转录。
2. 延伸在转录延伸过程中,RNA聚合酶将合成RNA链,同时脱氧核苷酸三磷酸(dNTPs)会与RNA链的末端碱基(核苷酸)形成磷酸二酯键,从而延伸RNA链。
这个过程会一直进行,直到到达转录终止位点。
3. 终止终止是指转录的停止。
在DNA序列上存在特殊的终止位点,当RNA聚合酶到达这个位点时,转录过程会停止,并释放出合成的RNA 链。
二、基因的翻译过程基因的翻译是指转录生成的RNA分子被翻译成蛋白质的过程。
这一过程是通过蛋白质合成机器——核糖体来完成的。
1. 起始翻译的起始需要一个起始密码子,起始密码子通常为AUG(码子的一种)。
在翻译的起始过程中,起始密码子被核糖体识别,并与起始tRNA结合。
起始tRNA上携带着甲硫氨酸(methionine),它将成为翻译的第一个氨基酸。
2. 延伸在翻译延伸过程中,核糖体会接受新的tRNA,并将其上携带的氨基酸与前一个氨基酸形成肽键。
这个过程会一直进行,直到到达终止密码子。
3. 终止终止是指翻译的停止。
当核糖体到达终止密码子时,翻译过程会停止,并释放出合成的多肽链。
终止密码子不编码任何氨基酸,它只是一个信号,告诉核糖体停止翻译。
三、转译与翻译的调控转译和翻译过程都受到调控。
在转录过程中,转录因子的结合与特定的启动子序列有关,通过信号通路的激活和调节,转录因子的结合能够被增强或抑制。
转录和翻译的过程
转录和翻译的机制在不同物种间存在差异,这些 差异导致了不同物种具有独特的生物学特性和适 应性。
转录和翻译在生物进化中的贡献
转录和翻译的机制在生物进化中发挥了关键作用,促进了物种多样性的形 成和发展。
转录和翻译的变异可以影响基因表达水平和蛋白质功能,进而影响生物体 的适应性和进化。
转录和翻译的调控机制在生物进化中发挥了重要作用,使生物体能够适应 不同的环境条件和应对生存挑战。
转录和翻译都需要酶的参与
转录过程中需要RNA聚合酶,而翻译过程中需要多种酶参与。
转录和翻译都受到调控
转录和翻译的速率、方向和程度都受到多种因素的调控,包括激素、 生长因子和信号转导等。
04
转录和翻译过程中的错误和 校正
转录过程中的错误和校正
插入错误
在转录过程中,基因编码区意外地插入了核苷酸。
删除错误
基因编码区内的核苷酸被意外删除。
转录过程中的错误和校正
• 替换错误:一个核苷酸被另一个核苷酸错误地替 换。
转录过程中的错误和校正
校对编辑
在转录后,RNA聚合酶对RNA进行校对编辑,通过识别和替换错误的核苷酸来减少转录错误。
细胞内酶的校正
某些细胞内酶能够识别并校正转录过程中的错误核苷酸。
翻译过程中的错误和校正
某些蛋白质可以与DNA结合,影响RNA聚合酶的结合和转录活性, 从而调控特定基因的表达。
2. 顺式作用元件
DNA上的特定位点,如增强子和沉默子,可以影响RNA聚合酶的 活性,调控特定基因的转录。
3. 环境因素和信号分子
外部环境因素和信号分子可以通过影响转录因子的活性,进而调控 基因的表达。
02
翻译过程
作物改良
通过改变作物的基因转录和翻译过程,可以 培育出抗逆、抗病、优质、高产的作物品种 。
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
原核生物和真核生物基因表达调控、复制、转录、翻译特点的比较1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。
真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。
②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。
③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子,依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。
④原核基因表达调控主要采用操纵子模型,转录出多顺反子RNA,实现协调调节;真核基因转录产物为单顺反子RNA,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TA TA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
基因的表达——转录和翻译的过程
RNA
DNA
核糖核酸
脱氧核糖核酸
C、H、O、N、P核糖、磷酸含 氮碱基:A、G、C、U
C、H、O、N、P脱氧核糖、磷酸含 氮碱基:A、G、C、T
核糖核苷酸 一般为单链 主要存在于细胞质中 传递遗传信息
脱氧(核糖)核苷酸 一般为双链 主要存在于细胞核中 携带遗传信息
二、遗传信息的转录
1 转录:在细胞核内,以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配 对的原则合成RNA的过程。
2 转录所需条件
场所:细胞核 模板:DNA上基因的一条链(有义链) 原料:四种核糖核苷酸(A、G、C、U) 酶:RNA聚合酶 能 量 : AT P 产物:单链mRNA 特点:边解旋边转录 原则:碱基互补配对原则(A-U、T-A、G-C、C-G)
3 转录过程:
转录发生在细胞核中,这是一段展开的DNA。
该图中有 ___ 种核苷酸,有 ___ 种核酸 ,有 ___ 种碱基,该过程是在 _________中进行的。
三、练习
3. 某基因中含有1200个碱基,则由它控制合成的一条肽链的最多含有肽键 的个数是 ( ) A.198个 B.199个 C.200个 D.201个
4、某DNA片段所转录的mRNA中U%=28%,A%=18%,则个DNA片段 中T%和G%分别占( )。
RNA核苷酸一个一个连接起来。
RNA核苷酸一个一个连接起来。
完成的信使RNA(mRNA) 通过核孔从细胞核中出来,到细胞质中。
信使RNA(mRNA) 通过核孔从细胞核中出来,到细胞质中。
三、遗传信息的翻译
1
翻译:在细胞质中的核糖体上,以游离在细胞质中的各种氨基酸为原料, 以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
转录与翻译的过程与调控
转录与翻译的过程与调控生物学中的转录与翻译过程是细胞内分子生物学中的关键过程,是基因表达的基础。
其中的调控机制也是细胞调节功能的基础,影响生命、疾病、药物的许多重要方面。
本文将首先介绍转录与翻译的过程,随后深入讨论它们的调控机制,以及在疾病和药物研究中的应用。
一、转录与翻译的过程转录是指在DNA序列上引导RNA合成的过程,它是基因表达的第一步。
转录过程由三个基本部分组成:启动、延伸和终止。
这些部分的顺序和方式完全取决于被转录的DNA序列。
在转录的过程中,RNA多聚酶与合适的助手蛋白复合物一起协同作用,按照特定模式将mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)和rRNA(核糖体RNA)等不同种类的RNA合成出来。
随后,转录出的mRNA将进入细胞质内,翻译成蛋白质物质。
翻译的过程由三个主要环节组成:起始,延伸和终止。
这些环节是由不同种类的核糖体和tRNA复合物来完成的,每种组合能翻译一个特定的氨基酸,通过一个相对固定的模式将氨基酸聚合成多肽链。
二、转录与翻译的调控机制在生物体内,为了适应不同的外部信号和内部需求,细胞通过各种机制对转录和翻译过程进行调控。
这些调控机制是由一些重要的蛋白质所介导的。
1、转录调控机制其中最为重要的是转录因子。
这些因子能与DNA相互作用,调节RNA聚合酶与DNA轨道的相互作用,从而扭曲、分离或展开DNA,并控制转录启动、速率和终止。
有许多种不同的转录因子,它们能够与特定的启动子结合,并在环境信号(如荷尔蒙、光照等)作用下进行激活或抑制。
此外,还有一些上游启动子元件(UEPs),它们存在于基因的上游区域,并能与RNA聚合酶和转录因子相互作用,调节转录速率和灵敏度。
有些UEPs可通过促进或阻断转录因子与RNA聚合酶的结合而影响基因转录。
2、翻译调控机制在翻译环节中,调控机制主要分为两个方面:第一个方面是调节翻译起始,而第二个方面则是调节翻译速率和终止。
在翻译起始时,主要通过mRNA的剪切和核糖体扫描等机制实现。
分子生物学名词解释
分子生物学名词解释1.基因表达(gene expression):基因转录及翻译的过程。
对这个过程的调节就称为基因表达调节(gene regulation)。
rRNA、tRNA编码基因转录合成RNA的过程也属于基因表达2.基因表达调节(gene regulation):是细胞中基因表达过程在时间,空间上处于有序状态,并对环境条件的变化做出适应反应的复杂过程。
3.基因表达的方式:组成性表达(constitutive expression)和适应性表达(adaptive expression)(1)、组成性表达:指不大受环境变动而变化的一类基因表达。
某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达,通常被称为管家基因(housekeeping gene)。
(2)、适应性表达:指环境的变化容易使其表达水平变动的一类基因表达。
应环境条件变化基因表达水平增高的现象称为诱导(induction),这类基因被称为可诱导的基因(inducible gene);相反,随环境条件变化而基因表达水平降低的现象称为阻遏(repression),相应的基因被称为可阻遏的基因(repressible gene)。
4.基因表达的规律:时间特异性、空间特异性5.操纵子:是基因表达的协调单位,由启动子、操纵基因及其所控制的一组功能上相关的结构基因所组成。
操纵基因受调节基因产物的控制。
6.负转录调控:在没有调节蛋白质存在时基因是表达的,加入这种调节蛋白质后基因表达活性便被关闭,这样的调控为负转录调控。
正转录调控:如果在没有调节蛋白质存在时基因是关闭的,加入这种调节蛋白质后基因活性就被开启,这样的调控为正转录调控。
7.根据操纵子对某些能调节它们的小分子的应答,可分为可诱导调节和可阻遏调节两大类:(1)可诱导调节:指一些基因在特殊的代谢物或化合物的作用下,由原来关闭的状态转变为工作状态,即在某些物质的诱导下使基因活化。
例:大肠杆菌的乳糖操纵子(2)可阻遏调节:基因平时是开启的,处在产生蛋白质或酶的工作过程中,由于一些特殊代谢物或化合物的积累而将其关闭,阻遏了基因的表达。
dna复制转录翻译
dna复制转录翻译DNA复制、转录和翻译是生物体中基因表达的关键过程。
DNA复制是指DNA分子通过复制过程产生两条完全一样的DNA分子。
转录是指将DNA模板上的信息转录成RNA分子。
翻译是指将RNA分子上的信息翻译成蛋白质。
DNA复制是生物体进行细胞分裂和生殖的基础。
它是由一种称为DNA聚合酶的酶催化的,DNA聚合酶能够识别DNA链上的碱基,并在碱基配对的原则下,将相应的碱基添加到新建的DNA链上。
DNA复制的过程主要包括三个步骤:解旋、复制和合并。
首先,DNA双链被解旋,形成两个单链。
然后,DNA聚合酶开始在每个单链上复制新的DNA链。
在这个过程中,DNA聚合酶通过碱基配对原则,将适配的碱基添加到新链上。
最后,两个新生成的DNA双链被合并在一起,形成两个完全一样的DNA分子。
这样,每个新的DNA分子就包含了原始DNA分子的完整信息。
转录是指将DNA上的基因信息转录成RNA。
转录是由RNA聚合酶这种酶催化的,在这个过程中,RNA聚合酶可以识别和结合到DNA链上的特定基因序列上,并在这个区域上合成与DNA相对应的RNA链。
转录包括三个主要的步骤:初始化、延伸和终止。
首先,RNA聚合酶与DNA相互作用,并识别终止子,在DNA模板上开始合成RNA分子。
然后,RNA聚合酶沿着DNA模板进行延伸,将适配的核苷酸添加到新的RNA链上。
最后,在终止子序列的信号下,RNA聚合酶停止合成RNA,完成转录过程。
这样,转录形成的RNA分子包含了DNA链上特定基因的信息。
翻译是指将RNA分子上的信息翻译成蛋白质。
翻译是由核糖体这种位于细胞质中的复杂酶催化的。
在翻译过程中,核糖体识别和结合到RNA分子上的起始子序列,然后通过配对原则将适配的氨基酸添加到正在合成的蛋白质链上。
翻译包括四个主要的步骤:初始化、延伸、终止和解旋。
首先,核糖体与RNA分子相互作用,并结合到起始子序列上,将一个特定的氨基酸添加到起始端,形成新的蛋白质链。
基因的表达(转录和翻译)
DNA分子(双链)
RNA
(单链)
碱基互补配对原则:
A-U
T-A
C-G(G-C)
非模板链
DNA
A—A—G—A—A—A—G—T— T T—T—C—T—T—T—C—A—A
模板链 mRNA
A—A— G—A—A—A— G — U— U
为什么RNA适合作DNA的信使?
转录
1、结构相似,都可以储存遗传信息; 2、RNA多为单链结构,较短,可通过核孔。 ◆ RNA的种类: 1、信使RNA(mRNA)
A—U,T—A,C—G,G—C
mRNA
1、DNA分子复制与遗传信息转录的相同之处(
D)
A 利用的模板都相同
C 所利用的酶都相同
B 利用的原料都相同
D 都遵循碱基互补配对原则
2、DNA的复制、转录和蛋白质合成分别发生在(B) A 细胞核 细胞质 核糖体 B 细胞核 细胞核 核糖体 C 细胞质 核糖体 细胞核 D 细胞质 细胞核 核糖体
tRNA、rRNA
(8)意义: 将DNA的遗传信息传递给RNA
场所
解旋 模板 原料
DNA复制 细胞核
转录 细胞核
每个位点都有解开 有遗传效应的片段解开 DNA的两条链 四种脱氧核苷酸 DNA的一条链 四种核糖核苷酸
酶
能量 碱基配对 产物
解旋酶,DNA聚合酶 解旋酶, RNA聚合酶 ATP A—T, C—G DNA ATP
(单向)
G
RNA聚合酶沿着DNA移动
转录
A A T C A A T A G U U A (单向)
G
核糖核苷酸一个一个连接起来
转录
A A T C A A T A G U U A G
原核生物和真核生物基因表达调控复制、转录、翻译特点的比较
1.相同点:转录起始是基因表达调控的关键环节①结构基因均有调控序列;②表达过程都具有复杂性,表现为多环节;③表达的时空性,表现为不同发育阶段和不同组织器官上的表达的复杂性;2.不同点:①原核基因的表达调控主要包括转录和翻译水平。
真核基因的表达调控主要包括染色质活化、转录、转录后加工、翻译、翻译后加工多个层次。
②原核基因表达调控主要为负调控,真核主要为正调控。
③原核转录不需要转录因子,RNA聚合酶直接结合启动子,由sita因子决定基因表的的特异性,真核基因转录起始需要基础特异两类转录因子,依赖DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质相互作用调控转录激活。
④原核基因表达调控主要采用操纵子模型,转录出多顺反子RNA,实现协调调节;真核基因转录产物为单顺反子RNA,功能相关蛋白的协调表达机制更为复杂。
⑤真核生物基因表达调控的环节主要在转录水平,其次是翻译水平。
原核生物基因以操纵子的形式存在。
转录水平调控涉及到启动子、sita因子与RNA聚合酶结合、阻遏蛋白、负调控、正调控蛋白、倒位蛋白、RNA聚合酶抑制物、衰减子等。
翻译水平的调控涉及SD序列、mRNA的稳定性不稳定(5’端和3’端的发夹结构可保护不被酶水解mRNA的5’端与核糖体结合可明显提高稳定性)、翻译产物及小分子RNA的调控作用。
真核生物基因表达的调控环节较多:在DNA水平上可以通过染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA甲基化、染色体结构改变影响基因表达。
在转录水平主要通过反式作用因子调控转录因子与TATA盒的结合、RNA聚合酶与转录因子-DNA复合物的结合及转录起始复合物的形成。
在转录后水平主要通过RNA修饰、剪接及mRNA运输的控制来影响基因表达。
在翻译水平有影响起始翻译的阻遏蛋白、5’AUG、5’端非编码区长度、mRNA的稳定性调节及小分子RNA。
真核基因调控中最重要的环节是基因转录,真核生物基因表达需要转录因子、启动子、沉默子和增强子。
真核生物和原核生物复制的不同点:①真核生物DNA的合成只是在细胞周期的S期进行,而原核生物则在整个细胞生长过程中都可进行DNA合成②原核生物DNA的复制是单起点的,而真核生物染色体的复制则为多起点的。
基因转录和翻译的调控机制
基因转录和翻译的调控机制生命是由细胞组成的基本单位,而细胞内的各种生物分子又是构成细胞的基本成分。
其中,基因是控制细胞在生长、分裂和特化过程中所需蛋白质的信息存储库。
基因序列中的DNA编码着蛋白质的氨基酸序列,这是由基因表达调控系统来实现的。
基因表达调控分为两个阶段,即基因转录和翻译,这是细胞中最基本、最重要的调控机制之一。
基因转录基因转录是指在DNA单链上行进的RNA聚合物的合成,也靠此将DNA信息编码为RNA信使分子的过程。
这些信使分子会转移到细胞中的核糖体,再将编码的氨基酸串联起来,这就成为了蛋白质的主要基础,而在细胞中,蛋白质是需要调控的。
基因转录是细胞中的底层调控,因为调节转录抑制或激活基因的机制,确保了产生一组定量的RNA,从而在细胞中生成稳定的蛋白质。
基因表达的调控制度是建立在靶基因转录的上游基础上的,其中,靶基因传递信息的信号被蛋白质转录因子所特异性识别,这些转录因子进行DNA结合,从而阻止或促进RNA聚合物的合成。
这样的转录因子会附着在DNA上,确定具体的位置,并与DNA 中的转录开发区结合。
翻译翻译是将RNA聚合物转换为氨基酸的过程。
翻译是一个很重要的过程,因为它能够形成蛋白质,从而为细胞的各个部分提供代替工具。
翻译需要被调控,以确保它不会过度产生蛋白质或被质量不佳的蛋白质所激活。
翻译须要一定数量的RNA结合到核糖体上,还必须得有Mg离子的存在,才能保证其质量和产量。
调控机制基因转录和翻译的调控机制是组织或细胞层面的,由包括转录因子、RNA干扰、RNA编辑、RNA剪接、RNA的衰减和翻译抑制剂在内的各种因素共同作用。
它们能够靶向特定的DNA序列或RNA的结构,并影响应用于c-Myb、CD109、SOX2和IL-4等生物活性分子。
一些细胞调控分子如microRNA则通过RNA干扰来调控RNA的衰减和翻译。
除了microRNA之外,RNA编辑和RNA剪接是基因表达调控中最常见的机制,这两种调控机制在DNA序列较长的生物体中起到了重要的作用。
基因转录和翻译的过程和调节
基因转录和翻译的过程和调节基因转录和翻译是生物体内进行基因表达的关键过程,它们是细胞内复杂而高效的生物化学反应。
在这篇文章中,我们将探讨基因转录和翻译的过程,以及这些过程是如何被调节的。
基因是细胞内的遗传信息单位。
直到20世纪60年代中期,科学家们才首次揭示了基因的真正含义。
基因是DNA链上的一小段序列,编码出一种特定的蛋白质序列。
蛋白质是生命周期很长的大分子,由20种不同的氨基酸组成,是大多数细胞内化学反应所必需的。
基因的转录和翻译分别是DNA和RNA分子和蛋白质分子之间的相互转化过程。
转录是指从DNA复制出一段RNA序列的过程。
翻译是指将RNA序列翻译成具有特定功能的蛋白质序列的过程。
基因的转录被DNA依赖的RNA聚合酶所控制。
在这个过程中,RNA聚合酶沿着DNA模板链逐个读取碱基对,并将RNA核苷酸的序列与DNA模板链上互补的碱基对应。
当转录终止时,生成的RNA序列被释放,形成后基因体RNA (mRNA)。
而翻译的过程则需要mRNA、tRNA和核糖体的共同作用。
mRNA携带信息序列,核糖体是由RNA和蛋白质组成的复杂结构,它通过识别、维持和帮助定位mRNA上的编码密码子,引导tRNA的加入,并将其上的氨基酸按正确的顺序连接起来,最终形成一条完整、有功能的蛋白质链。
基因转录和翻译的过程是非常复杂的。
这些过程需要许多不同的分子和细胞内的适当环境才能进行。
此外,基因转录和翻译还需要受到各种调控机制的调节,以确保基因表达在不同的生理和环境条件下正常发挥作用。
一个基因的调节机制可以发生在多个层面。
最基本的层面就是基因的启动子区域的DNA序列。
启动子是控制基因转录启动的区域,在这个区域,大量的调控因子和诸如组蛋白修饰、DNA甲基化等化学改变可以影响RNA聚合酶的结合和基因的表达。
此外,mRNA的稳定性以及转录后加工也可以影响基因表达。
磷酸化、脱磷酸化和其他化学修饰都可以影响RNA的稳定性,以及促进或限制其在翻译中的表现出的效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
III.转录过程
典型原核启动子结构
由于RNA聚合酶分子很大,大约能覆盖70bp的DNA序列,因 此酶分子上的一个适合部位就能占据从-35到-10序列区域
3
编码链
5
转录方向
模板链并非永远在同一条单链上
II.转录的酶学
1. RNA聚合酶所催化的反应 2. 大肠杆菌RNA聚合酶 3. δ因子 4. 真核生物RNA聚合酶
II.转录的酶学
1.RNA聚合酶所催化的反应
II.转录的酶学
2.大肠杆菌RNA聚合酶
全酶分子量达50多万,由五个亚基组成
A. 亚基(1):辨认转录起始点,细胞内转录是在 DNA特定的起始点上开始的
-10 上游
(Upstream)
&点
下游
(Starting Point) (Downstream)
III.转录过程
对原核生物100多个启动子序列比较后发现; 在 RNA 转 录 起 始 点 上 游 大 约 -10bp 和 -35bp 处 有 两个保守序列
A. 在-10bp附近,有一组TATAAT序列,因Pribnow首先 发现而称为Pribnow盒(TATA盒),RNA聚合酶首先结 合在此部位上
转录的基本过程
A. 模板识别:RNA聚合酶与启动子(能活化RNA 聚合酶使之与模板链结合的特定DNA序列)识 别结合并使DNA解链的过程
B. 起始:产生第一个核苷酸键(到形成9bp短链)
C. 延伸:RNA聚合酶催化聚合反应
D. 终止:终止信号终止反应
I.转录的基本概念
转录的不对称性
RNA的合成时,DNA双链中仅有一条链作为转录模板, 称为转录的不对称性
第五章
基因表达-转录和翻译
第一节 转录 第二节 翻译
从DNA到蛋白质的基因信息传递分 为两个过程:
A. 转录(Transcription):生物体以DNA为模板合成 RNA的过程,遗传信息从DNA向RNA传递过程, 也是基因表达的起始
转录是一种酶促的核苷酸聚合过程,所需的酶叫 做依赖DNA的RNA聚合酶(DDRP)
-35
-10 转录起点
+1
TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp
II.转录的酶学
3.δ因子
A. 作用:使全酶识别Sextama盒, 与模板链结合,极大地 促进核心酶对启动子序列地结合。是核心酶的别构效 应物
B. 作用机制:核心酶对DNA的识别位点过多,σ因子降 低核心酶对一般DNA的结合常数,提高对启动子的结 合常数
C. 一核多σ:同一核心酶搭配不同的σ因子故而可识别同 一基因组上的不同启动子,表达不同的基因。例如枯 草杆菌
转录产生初级转录物为RNA前体,它们必须经过 加工过程变为成熟的RNA,才能表现其生物活性
B. 翻译(Translation):基因的遗传信息在转录过程中从 DNA转移到mRNA,再由mRNA将这种遗传信息表 达为蛋白质氨基酸序列的过程
蛋白质分子由许多氨基酸组成,不同的蛋白质分 子中氨基酸的特定排列顺序,是由蛋白质编码基因中 的DNA碱基序列决定的
转录单位 (Transcriptional unit):一段从启动子 (Promoter)开始到终止子(Terminator)结束的DNA序列
原核生物中的转录单位为多顺反子(Polycistron), 操纵子(Operon);真核生物中的转录单位为单顺反子 (Monocistron),但无操纵子
I.转录的基本概念
B. β亚基(1):酶和核苷酸底物结合的部位,与转录 全过程有关(催化)
C. β’亚基(1):酶与DNA模板结合的主要部位(开 链),强碱性亚基
D. α亚基(2):位于前端的α因子使双链解链为单链; 位于尾端的α因子使单链重新聚合为双链
E. 去掉亚基的部分称为核心酶,核心酶催化核苷酸间 磷酸二酯键的形成
翻译过程需要200多种生物大分子参加,其中包 括核糖体、mRNA、tRNA及多种蛋白质因子
第一节 转录
I. 转录的基本概念 II. 转录的酶学* III. 转录过程* IV. 转录后加工与修饰*
I.转录的基本概念
转录:是一个酶学过程,在依赖DNA的RNA聚合 酶的作用下进行;包括识别,起始(Promotion ),延长 (Elongation)和终止(Termination)四个过程
RNA
RNA的转录合成只以双链DNA
RNA
中的一条单链作为的模板进 行(不对称转录)
I.转录的基本概念
编码链与模板链
在DNA双链中,与mRNA序列相同的那条DNA单链称为编码链, 又叫有意义链;而另一条以碱基互补原则指导mRNA合成的 DNA链称为模板链,又叫无意义链
转录方向
5
编码链
3
模板链
模板链
C. RNA聚合酶Ⅲ:合成tRNA和许多小核内RNA
III.转录过程
1. 转录起始位点识别* 2. 转录起始与延伸 3. 转录终止
III.转录过程
1. 转录起始位点识别
转录是从启动子(DNA分子的特定部位)开始的, 同时也是RNA聚合酶全酶结合部位
转录起始位点的识别:RNA聚合酶与启动子DNA 双链相互作用并与之相结合的过程
为什么RNA聚合酶仅能在启动子处结合呢?显然 启动子处的核苷酸序列具有特殊性
III.转录过程
启动子(Promoter)
定义:能被RNA聚合酶识别、结 合并启动基因转录的一段DNA序 列
一般来说,人们将在DNA上开始转录的第一个碱基定
为+1,沿转录方向顺流而下的核苷酸序列均用正值表 示(Downstream);逆流而上的核苷酸序列均用负值表 示(Upstream)
D. 导致RNA链的延伸缓慢
II.转录的酶学
4.真核生物RNA聚合酶
真核生物有四种RNA聚合酶,分别为RNA聚合酶 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和线粒体RNA聚合酶,分子量大致都在 500kD,它们专一性地转录不同的基因,转录产物也 不同
A. RNA聚合酶Ⅰ:位于核仁中,负责rRNA转录,转录活 性最强
B. RNA聚合酶Ⅱ:位于核质中,负责核不均一RNA (hnRNA)的合成,而hnRNA是mRNA的前体