生物化学(简单清晰)第11章 转录
生物化学转录
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′ 转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′ 翻译
编码链 模板链 mRNA
N· · · · · · Ala · Val ·His · Val · · · · · · C 蛋白质
真核生物结构基因，由若干个编码区和非 编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非 编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成 的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
A
B
C
非编码区
D
编码区 A、B、C、D
目录
2. 外显子(exon)和内含子(intron)
• 外显子
在断裂基因及其初级转录产物上出 现，并表达为成熟RNA的核酸序列。
目录
（二）转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大 致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻 译同步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移 位和解聚现象。
目录
转 录 延 长 中 的 核 小 体 移 位
核小体
RNA-Pol
转录方向
RNA-Pol
RNA-Pol
目录
目录
转录 模板链转录（不对称转录） NTP RNA聚合酶（RNA-pol） mRNA，tRNA，rRNA
生物化学第11章核酸的生物合成
⽣物化学第11章核酸的⽣物合成
第⼗⼀章核酸的⽣物合成
⼀、填空题
1．中⼼法则是于年提出的，其内容可概括为
2．所有冈崎⽚段的延伸都是按⽅向进⾏的。
3．前导链的合成是的，其合成⽅向与复制叉移动⽅向。
4．引物酶与转录中的RNA 聚合酶之间的差别在于它对不敏感；后随链的合成是的。
5．DNA 聚合酶I 的催化功能有、、。
6．DNA 拓扑异构酶有种类型，分别为和 ,它们的功能是。
7．细菌的环状DNA 通常在⼀个开始复制，⽽真核⽣物染⾊体中的线形DNA 可以在起始复制。
8．⼤肠杆菌DNA 聚合酶III 的活性使之具有功能，极⼤地提⾼了DNA 复制的保真度。
9．到⽬前为⽌，在⼤肠杆菌中已发现有种DNA 聚合酶，其中负责DNA 复制，负责DNA 损伤修复。
10．⼤肠杆菌中DNA 指导的RNA 聚合酶全酶的亚基组成为，去掉 _因⼦的部分称为核⼼酶，这个因⼦使全酶能识别DNA 上的位点。
11．在DNA 复制中，可防⽌单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。
12．DNA 合成时，先由引物酶合成，再由在其3′端合成DNA 链，然后由切除引物并填补空隙，最后由连接成完整的链。13．⼤肠杆菌DNA 连接酶要求的参与，哺乳动物的DNA 连接酶要求参与。
14．原核细胞中各种RNA 是种RNA 聚合酶催化⽣成的，⽽真核细胞核基因的转录分别由种RNA 聚合酶催化，其中rRNA 基因由转录，hnRNA 基因由转录，各类⼩分⼦量RNA 则是的产物。
15．转录单位⼀般应包括序列，序列和序列。
16．真核细胞中编码蛋⽩质的基因多为，编码的序列还保留在成熟mRNA 中的是，编码的序列在前体分⼦转录后加⼯中被切除的是；在成熟的mRNA 中序列被拼接起来。
生物化学11章 RNA的合成
tRNA 的二级结构
三叶草形
氨基酸臂
DHU 环
TC 环 额外环 (可变的)
反密码环
反密码子
tRNA 的三级结构
倒L形
tRNA 的功能
活化搬运氨基酸 到核糖体，参与蛋白 质的翻译。
中心法则 (Central Dogma)
Replication
Reverse transcription
模板链并非永远在同一单链上。
转录与复制的相同处
转录 / 复制
都需要以DNA为模板
都需要依赖DNA的聚合酶
都需要三磷酸核苷为底物
新链延伸方向 5’---3’
形成磷酸二酯键
遵循碱基配对原则
五、转录与复制的区别
模板DNA 原料 酶 引物 产物 碱基配对 加工修饰
70263
辨认起始点
原核生物的 RNA聚合酶都受一类 抗结核药利福平或利福霉素的特异性抑制。
这类药物能与RNA聚合酶亚基特异结合，
从而影响酶的活性。
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合
原核生物一个转录区段可视为一个转录单 位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基 因及其上游(upstream)的调控序列。
RNA的生物合成 RNA Biosynthesis
(Transcription)
生物化学第11章、脂类代谢
2、亚细胞部位：线粒体基质 3、 β-氧化过程
在脂酰基β-碳原子上依次进行脱氢、加水、再 脱氢及硫解4步连续反应，使脂酰基在α与β-碳 原子间断裂，生成1分子乙酰CoA和少2个碳原子 的脂酰CoA。
(1) 脱氢
β α
α β
(2) 加水
α β
β
(3) 再脱氢
β
α
(4) 硫解
β
α
全 部 反 应 过 程 ：
2、方法
3、肉碱转运脂酰CoA进入线粒体
反应由肉碱脂酰 转移酶(CAT-1和 CAT-ll)催化。 此过程为脂肪酸 β -氧化的限速 步骤，CAT-l是限 速酶，丙二酸单 酰CoA是强烈的 竞争性抑制剂。 （图）
（三） β-氧化
1、β-氧化：脂肪酸的降 解始发于羧基端的第 二位（ β- 位）的碳原 子，在此处切掉两个 碳原子单元（乙酰CoA）。 脂肪酸的β-氧化为 Knoop的发现。 生物体内脂酸的分解 途径主要为β氧化。
5
E SH S O C CH2 OH CH CH3
SH SH
2
E S
CoASH
COCH3
ACP
ACP
ACP
S
COCH2COOH
加氢 NADP+
缩合
E SH S O C CH2 O C CH3
生物化学课后习题答案-第十一章xt11
第十一章 DNA的生物合成
一、课后习题
1.怎样确定DNA复制的主要方式是双向复制，以及一些生物的DNA采取单向复制？
2.假定在D环式的复制叉上，螺旋的解开会引起未复制部分的缠绕，当缠绕继续到不可能再
进一步缠绕时，主链的增长便停止，然后随从链的延长才会被引发。那么，在什么条件下更可能观察到大小与前体片段相似的D环？
3.试述滚动机制有哪些主要特征？怎样鉴别环状与线状DNA？
4.已知大肠杆菌DNA的长度为1100μm，其复制叉式在一个世代大约40min内通过一个复制
叉完成的，试求其复制体的链增长速度、正在复制的DNA分子的转速。
参考答案：
1.原核生物的染色体和质粒，真核生物的细胞器DNA都是环状双链分子。实验表明，它们都
在一个固定的起点开始复制，复制方向大多是双向的，即形成两个复制叉或生长点，分别向两侧进行复制；也有一个是单向的，只形成一个复制叉或生长点。
2.叶绿体和线粒体DNA（除纤毛虫的线粒体线性DNA分子外）的复制方式。双链环在固定
点解开进行复制，但两条链的合成是高度不对称的，一条链先复制，另一条链保持单链而被取代，在电镜下看到呈（取代环，D环）形状。待一条链复制到一定程度，露出另一链的复制起点并开始复制。
两条多核苷酸链的起点不在同一点上，当两条链的起点分开一定距离时就产生D环（如线粒体DNA的复制）。双链环两条链的起点不在同一位置，但同时在起点处解开双链，进行D环复制，称为2D环复制（如叶绿体DNA的复制）。这时，更可能观察到大小与前体片段相似的D环。
3. Walter Gilbert（1968）提出滚环模型来解释φX174DNA的复制：首先由特异核酸内切
转录的名词解释生化
转录的名词解释生化
转录是生化领域中一个关键的概念，它涉及到生物体内的基因信息转化为
RNA分子的过程。这个过程在生命的认知中扮演着不可或缺的角色，其理解对于
揭示细胞功能和生物学复杂性非常重要。
转录的过程通常在细胞核内进行，它的目标是将DNA上的编码信息转换为RNA分子，从而为蛋白质合成奠定基础。转录的起始点是一个基因的DNA序列中的特定区域，这个区域被称为“启动子”。在这个启动子区域，一个特殊的蛋白质复
合体，即转录因子，在与DNA序列结合后引导转录的发生。转录因子的结合将激
活转录酶，该酶能够解开DNA的双螺旋结构，并且帮助RNA聚合酶沿着DNA模
板转录出相应的RNA链。
转录过程的控制非常复杂，它涉及到多个层面的调控。一种重要的调控机制是
在细胞核内形成可调节的高级结构，这些结构被称为染色质。染色质结构的调控可以通过各种方式发生，例如甲基化修饰和染色质重塑。这些修饰可以影响DNA的
可访问性，从而决定基因转录的速率和程度。
此外，还存在多种转录因子，它们与DNA上的特定序列结合，从而调控基因
的转录。这些转录因子可以是活化因子，它们能够增强基因的转录，也可以是抑制因子，它们能够抑制基因的转录。这种多种转录因子的相互作用和调节是转录的重要特征之一。
在转录过程中，RNA聚合酶所需的核苷酸逐一被加入到合成的RNA链中。这
些核苷酸与DNA的模板链互补配对，并根据中心法则（A与T互补，C与G互补）选择配对。这个逐一加入的过程将DNA的信息转录为RNA的信息。与DNA不同
的是，RNA链是单链的，并且它可以通过多种方式进行修饰和加工。
生物化学 第11章、代谢调控
（5）可阻遏的操纵子
调节 基因
R
启动 操纵 基因 基因
RNA聚合酶 P O
结构 基因 S1 S2 S3 DNA
mRNA
阻遏蛋白 （无活性）
辅阻遏物
酶
色氨酸操纵子——可阻遏操纵子
色氨酸操纵子除含有结构基因、操纵基因(O)、 启动子(P)和调节基因(R)外，还有1个衰减子 (attenuator,a,)和1段前导序列(leading sequence,L)
磷酸二羟丙酮 糖 丙酮酸 -甘油磷酸 脂肪酸
-氧化
甘油
脂肪 脂肪酸 糖 琥珀酸 丙酮酸
乙酰辅酶A 磷酸二羟丙酮 乙酰辅酶A
乙醛酸 循环
脂 肪
草酰乙酸
TCA循环
CO2+H2O
(二). 糖代谢与蛋白质代谢的关系
糖代谢 → 碳源 → 蛋白质的合成； 糖分解 → 能量 → Aa和蛋白质的合成;
蛋白质 → Aa → 糖异生作用 → 糖。
胰蛋白酶原的激活与功能
胰蛋白酶：水解Arg Lys羧基形成的肽键
2、酶的变构调节（非共价调节）
变构酶：活性中心 (结合部位和催化部位)和 变构中心（调节部位）。
变构调节：变构酶的调节部位能与某些效应
物进行特异的非共价结合，使酶分子构象发生 改变，影响酶的催化活性，从而控制代谢反应， 这种调节方式称变构调节。
生物化学 第十一章
肽基转移酶催化机理
肽 ……
O
H NCC
+
H
R tRNA
肽酰-tRNA
O H H2N C C R tRNA
氨酰-tRNA
tRNA + 肽 ……
O H NCC H R
O H NCC H R tRNA
肽酰-tRNA
AAC
肽酰-tRNA
肽酰基位点 （P位）
mRNA结 合位点
肽基转移 酶位点
氨酰基位点 （A位）
UAC A U G A U G A U G A U G A U G ……
PA
UAA
3′
进位 转肽 移位
5′
UAC A U G A U G A U G A U G A U G ……
PA
UAA
3′
UAC
5′
A U G A U G A U G A U G A U G ……
UAA
3′
PA
3. 终止
UAC
遗传密码表
中间碱基
C
A
丝
酪
丝
酪
丝
终止
丝
终止
脯
组
脯
组
脯
谷氨酰胺
脯
谷氨酰胺
苏
天冬酰胺
苏
天冬酰胺
苏
赖
苏
赖
生物化学 第11章 核酸的生物合成
第十一章 核酸的生物合成
一、填空题
1．中心法则是 于 年提出的，其内容可概括为
2．所有冈崎片段的延伸都是按 方向进行的。
3．前导链的合成是 的，其合成方向与复制叉移动方向 。
4．引物酶与转录中的RNA 聚合酶之间的差别在于它对 不敏感；后随链的合成是 的。
5．DNA 聚合酶I 的催化功能有 、 、 。
6．DNA 拓扑异构酶有 种类型，分别为 和 ,它们的功能是 。
7．细菌的环状DNA 通常在一个 开始复制，而真核生物染色体中的线形DNA 可以在 起始复制。
8．大肠杆菌DNA 聚合酶III 的 活性使之具有 功能，极大地提高了DNA 复制的保真度。
9．到目前为止，在大肠杆菌中已发现有 种DNA 聚合酶，其中 负责DNA 复制， 负责DNA 损伤修复。
10．大肠杆菌中DNA 指导的RNA 聚合酶全酶的亚基组成为 ，去掉 _因子的部分称为核心酶，这个因子使全酶能识别DNA 上的 位点。
11．在DNA 复制中， 可防止单链模板重新缔合和核酸酶的攻击。
12．DNA 合成时，先由引物酶合成 ，再由 在其3′端合成DNA 链，然后由 切除引物并填补空隙，最后由 连接成完整的链。
13．大肠杆菌DNA 连接酶要求 的参与，哺乳动物的DNA 连接酶要求 参与。
14．原核细胞中各种RNA 是 种RNA 聚合酶催化生成的，而真核细胞核基因的转录分别由 种RNA 聚合酶催化，其中rRNA 基因由 转录，hnRNA 基因由 转录，各类小分子量RNA 则是 的产物。
15．转录单位一般应包括 序列， 序列和 序列。
生物化学复习资料重点试题第十一章代谢调节解读
第十一章代谢调节
一、知识要点
代谢调节是生物在长期进化过程中,为适应外界条件而形成的一种复杂的生理机能。通过调节作用细胞内的各种物质及能量代谢得到协调和统一,使生物体能更好地利用环境条件来完成复杂的生命活动。根据生物的进化程度不同,代谢调节作用可在不同水平上进行:低等的单细胞生物是通过细胞内酶的调节而起作用的;多细胞生物则有更复杂的激素调节和神经调节。因为生物体内的各种代谢反应都是通过酶的催化作用完成的,所以,细胞内酶的调节是最基本的调节方式。酶的调节是从酶的区域化、酶的数量和酶的活性三个方面对代谢进行调节的。
细胞是一个高效而复杂的代谢机器,每时每刻都在进行着物质代谢和能量的转化。细胞内的四大类物质糖类、脂类、蛋白质和核酸,在功能上虽各不相同,但在代谢途径上却有明显的交叉和联系,它们共同构成了生命存在的物质基础。代谢的复杂性要求细胞有数量庞大、功能各异和分工明确的酶系统,它们往往分布在细胞的不同区域。例如参与糖酵解、磷酸戊糖途径和脂肪酸合成的酶主要存在胞浆中;参与三羧酸循环、脂肪酸β-氧化和氧化磷酸化的酶主要存在于线粒体中;与核酸生物合成有关的酶大多在细胞核中;与蛋白质生物合成有关的酶主要在颗粒型内质网膜上。细胞内酶的区域化为酶水平的调节创造了有利条件。
生物体内酶数量的变化可以通过酶合成速度和酶降解速度进行调节。酶合成主要来自转录和翻译过程,因此,可以分别在转录水平、转录后加工与运输和翻译水平上进行调节。在转录水平上,调节基因感受外界刺激所产生的诱导物和辅阻遏物可以调节基因的开闭,这是一种负调控作用。而分解代谢阻遏作用通过调节基因产生的降解物基因活化蛋白(CAP促进转录进行,是一种正调控作用,它们都可以用操纵子模型进行解释。操纵子是在转录水平上控制基因表达的协调单位,由启动子(P、操纵基因(O和在功能上相关的几个结构基因组成;转录后的调节包括,真核生物mRNA 转录后的加工,转录产物的运输和在细胞中的定位等;翻译水平上的调节包括,mRNA 本身核苷酸组成和排列(如SD序列,反义RNA的调节,mRNA 的稳定性等方面。
生物化学教案——第十一章 RNA的生物合成
第十一章RNA的生物合成
RNA的生物合成包括转录和RNA的复制。
转录（transcription）：以一段DNA的遗传信息为模板，在RNA聚合酶作用下，合成出对应的RNA的过程，或在DNA指导下合成RNA。
转录产物：mRNA 、rRNA、tRNA、小RNA
除某些病毒基因组RNA外，绝大多数RNA分子都来自DNA转录的产物。
转录研究的主要问题：
①RNA聚合酶②转录过程③转录后加工④转录的调控
①~③是基本内容，④是目前研究的焦点，转录调控是基因调控的核心。
转录与DNA复制的异同：
相同：要有模板，新链延伸方向5’→3’，碱基的加入严格遵循碱基配对原则。
相异：①复制需要引物，转录不需引物。
②转录时，模板DNA的信息全保留，复制时模板信息是半保留。
③转录时，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，无5’→3’及3’→5’外切活性。
转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步。
基因表达的终产物：①RNA ②蛋白质
转录过程涉及两个方面
①RNA合成的酶学过程
②RNA合成的起始信号和终止信号，即DNA分子上的特定序列。
DNA正链：与mRNA序列相同的DNA链。
负链：与正链互补的DNA链。
转录单位的起点核苷酸为+1，起点右边为下游（转录区），转录起点左侧为上游，用负数表示：-1，-2，-3。
DNA指导的RNA合成（转录）
RNA链的转录，起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点终止，此转录区域称为一个转录单位。一个转录单位可以是一个基因（真核），也可以是多个基因（原核）。
基因的转录是有选择性的，细胞不同生长发育阶段和细胞环境条件的改变，将转录不同的基因。
生物化学 第11章 RNA的生物合成(1)
遗传信息
RNA
细胞核 一条DNA单 RNA 链
三种RNA 功能各异
半保留复制 半不连续复制
双向性 无终止点
不对称 有终止点 连续性 单向性
A、G、C、 T
A、G、C、 U
谢谢观看
态度目标
通过本章学习，培养学生严谨、细致的工作作风和职业素质。
重点
转录的概念、特点。
难点
转录的特点；转录过程
RNA的生物合成
转录的体系与特点 转录的过程
转录的体系
转录的特点 转录的起始 转录的延长 转录的终止
转录后的加工与降解 RNA的复制与降解
mRNA转录后的加工 tRNA转录后的加工 rRNA转录后的加工 RNA的复制
➢其他因子：无机离子及其他蛋白质因子
第一节 转录体系与特点 二、转录的特点
➢不对称转录
3’
➢单向性 5’ 3’
5’
➢连续性
➢转录不需要引物
➢有特定起始和终止位点
转录过程
➢ 转录起始 ➢ 转录延长
➢ 转录终止
第二节 转录过程
DNA模板链
RNA链
第三节 转录后的加工
➢ 转录后的加工
将转录生成的前体RNA转变为成熟的、有活性的RNA过程。
RNA在细胞内的降解
第一节 转录体系与特点
转录：在RNA聚合酶催化下，以DNA一条链为模板，以4种三磷酸核 苷（ATP, GTP, CTP, UTP） 为原料进行的RNA聚合反应。
生物化学重点_第十一章 DNA的生物合成
第十一章DNA的生物合成
一、中心法则:
① DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代;②转录:以DNA为模板合成RNA;③翻译:mRNA指导蛋白质的生物合成,从而决定生物的表现型。DNA 的复制、转录与翻译过程就构成了遗传学的中心法则。但在少数RNA病毒中,其遗传信息贮存在RNA中。因此,在这些生物体中遗传信息的流向就是④ RNA 通过复制,将遗传信息由亲代传递给子代;⑤通过反转录将遗传信息传递给DNA,再由DNA通过转录与翻译传递给蛋白质,
二、DNA复制的特点:
1.半保留复制:DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。DNA以半保留方式进行复制,就是在1958年由M、Meselson 与F、Stahl 所完成的实验所证明。
2.需要引物(primer):DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基(3'-OH)的RNA作为引物,才能开始聚合子代DNA链。
3.半不连续复制:由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链,因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式就是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上就是连续进行的,这一条链被称为前导链(leading strand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则就是不连续的,这条链被称为随后链(lagging strand)。DNA在复制时,由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。
生物化学第11章柠檬酸循环p资料讲解
琥珀酸脱氢酶是一种由分子量为70kD和27kD两个 亚基构成的二聚体蛋白。FAD共价地结合到大亚基上。 琥珀酸脱氢酶也含有铁-硫簇。该酶催化的反应具有立 体专一性，它只能催化琥珀酸从相反位置脱氢转变成 延胡索酸(反丁烯二酸)或其逆反应，但不能催化琥珀酸 从同一侧脱氢产生顺丁烯二酸或其逆反应。
2022/3/21
]顺乌头酸酶
顺乌头酸酶
柠檬酸是一种前手性分子，然而顺乌头酸酶却能对 柠檬酸两端的两个相同的基团(-CH2-COO－ )具有选择性。 如反应式所指出的，脱水和加水反应只涉及到柠檬酸的下半部分 (即来自草酰乙酸碳原子上的基团)。对这种选择的解释是：根据酶 作用的立体专一性，酶分子活性中心是不对称的，有三个不同的 结合位，这三个不同的结合位只有在与底物分子的三个不同的取 代基互补配对时，该酶才能进行催化。
（六） 琥珀酸氧化形成延胡索酸
琥珀酸氧化转变成延胡索酸是在琥珀酸脱氢酶 (succinate dehydrogenase)催化下进行的。FAD作为 该酶的辅基，共价结合在酶的一个His残基上，在酶促反 应中接受底物氧化脱下的电子和氢。这一反应的自由能变 化接近﹣6 kJ/mol。
琥珀酸脱氢酶是柠檬酸循环中唯一的线粒体内膜结合蛋 白，也是琥珀酸-CoQ氧化还原酶的一部分。琥珀酸的氧 化涉及从它中间两个碳原子的相反两侧各除去一个H原子。 这一涉及烷氧化成烯的反应，没有足够的能量使NAD＋还 原，但却能使FAD还原为FADH2。与此相反，醇、或酮 的氧化反应，可以产生足够的能量推动NAD＋的还原。
大学生物化学第11章转录
目录
转录空泡(transcription bubble)：
RNA-pol （核心酶） ·· · DNA ·· · · RNA ·
目录
目录
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶 核糖体 原核生物转录过程中的羽毛状现象
目录
（三）转录终止
指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不 再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱 落下来。
（一）原核生物的RNA聚合酶
亚基 分子量 36512 150618 155613 70263 功 能 决定哪些基因被转录 催化功能 结合DNA模板 辨认起始点
目录
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)
目录
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合
mRNA
DNA
鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图
目录
3. 内含子的分类
根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含 子分为4类。
I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真 核生物的 rRNA基因； II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是 mRNA； III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数 mRNA基因有此类内含子； IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的内 含子，剪接过程需酶及ATP。
中国医科大学-生物化学试题-11章 RNA的生物合成
第11章 RNA的生物合成(转录) 1.思考题
1．试述核酶的概念及其意义。
2．复制和转录过程的异同。
3．原核生物和真核生物的RNA聚合酶有何不同？
2.名词解释
1．转录
2．不对称转录
3．内含子
4．外显子
3.英汉互译
1．pre-initiation complex (PIC)
2．transcriptional factor (TF)
3．lariat RNA
4．transcription bubble
5．post-transcriptional modification
6．断裂基因
7．外显子
8．启动子
9．转录
10．内含子
4.选择题
1．识别转录起始点的是
A．RNA聚合酶的α亚基
B．RNA聚合酶的β亚基
C．RNA聚合酶的β′亚基
D．RNA聚合酶的σ因子
E．dnaB蛋白
2．真核细胞hnRNA的内含子的切除依靠
A．snRNP
B．限制性核酸内切酶
C．核酶
D．蛋白酶
E．RNase
3．DNA上某段有意义链碱基顺序为5′GTCAACTAG3′，转录后的mRNA上相应的碱基顺序为A．5′-TGATCAGTC-3′
B．5′-CUAGUUGAC-3′
C．5′-CAGUUGAUC-3′
D．5′-CTGACTAGT-3′
E．5′-GACCUAGUU-3′
4．在真核生物中，经RNA聚合酶Ⅱ催化的转录产物是
A．hnRNA
B．18SrRNA
C．28SrRNA
D．tRNA
E．全部RNA
5．tRNA和5SrRNA是由真核生物哪种酶催化转录产生的？
A．RNA聚合酶Ⅰ
B．逆转录酶
C．RNA聚合酶
D．RNA聚合酶全酶
E．RNA聚合酶Ⅲ
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RNA 生物合成 (转录)
RNA Biosynthesis (Transcription)
转录（transcription）
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
转录
DNA
RNA
转录与复制的相似点： 1. 模板均为DNA； 2. 延长机理都是形成磷酸二酯键； 3. 方向均为5′→3′。
mRNA编辑
肝脏 apo B100 （分子量为500 000）
小肠 apo B48
（分子量为240 000）
• RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录 后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分
化加工(differential RNA processing)。
二、tRNA的转录后加工
DNA
TGGCNNAGTGC
2. 不依赖ρ因子的转录终止
DNA模板上靠近终止处，有特殊的碱
基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特 殊的结构来终止转录。
茎环结构终止转录的机理
• 使RNA聚合酶变构，转录停顿； • 使转录复合物趋于解离，RNA产物释 放。
二、真核生物的转录过程
（一）转录起始
真核生物的转录起始上游区段比原核 生物多样化，转录起始时，RNA-pol不 直接结合模板，其起始过程比原核生物 复杂。
断裂基因(splite gene)
真核生物结构基因，由若干个编码区和非 编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非 编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成 的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
7 700 bp
L
12 3 4
56
7
A B CD E F
G
非编码区 A~G 编码区1~7
2. 外显子(exon)和内含子(intron)
一、原核生物的转录过程
（一）转录起始
1. RNA聚合酶结合在转录模板的起始区 域。
2. DNA双链解开，以一条链为模板，合 成第一个磷酸二酯键。
转录起始过程
1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合。 2. DNA双链解开。 3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反
应，形成转录起始复合物。
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + PPi
RNA聚合酶在DNA模板上停顿下
来，转录产物RNA链从转录复合物上脱 落下来。
分 类：
• 依赖Rho (ρ)因子的转录终止 • 非依赖Rho因子的转录终止
1. 依赖ρ因子的转录终止
• 因子是同六聚体蛋白； • 因子能结合RNA，与poly C的结合力最
强； • 因子还有ATP酶和解螺旋酶的活性。
碱的反应
RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多个 亚基组成。有些亚基是三种酶所共有。
mRNA是各种RNA中寿命最短、 最不稳定的，需经常重新合成。因此 RNA聚合酶Ⅱ是三种酶中最活跃的。
三、酶与模板的辨认结合
原核生物一个转录区段可视为一个转 录单位，称为操纵子(operon)，包括若干个 结构基因及其上游(upstream)的调控序列。
RNA聚合酶结合模板DNA的部位称为 启动子(promoter)。是调控转录的关键部位。
调控序列
结构基因
5'
3'
启RN动A-p子ol
3'
5'
RNA聚合酶 保护法
RNA聚合酶保护区 结构基因
5
3
3
5
5
3
-50 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
-35 区
TTGACA AA C T G T
开始转录 -10 区
T A T A A T Pu A T A T T A Py
原核生物启动子保守序列
－ 35区
trp
TTGACA N17
tRNATrp TTTACA N16
lac
TTTACA N17
rec A TTGATA N16
ara
CTGACG N18
最大一致性
x/45
TTGACA
38 36 29 37 37 28
－ 10区
+1
TTAACT N7 A
TATGAT N7 A
TATGTT N6 A
TATAAT N7 A
TACTGT N6 A
TATAAT
40 25 30 41 29 44
原核生物启动子
－35区：一致性序列为TTGACA 是RNA-pol的辨认位点
－10区：一致性序列为TATAAT 又叫Pribnow盒 是RNA-pol的结合位点
原核生物的 RNA聚合酶都受一类抗
结核药利福平或利福霉素的特异性抑制。
这类药物能与RNA聚合酶的亚基特异结
合，从而影响酶的活性。
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合
2. 真核生物的RNA聚合酶
种类
I
II
III
转录产物
45SrRNA
5S-rRNA
hnRNA tRNA, snRNA
对鹅膏蕈 不敏感Fra Baidu bibliotek极敏感 中度敏感
反式作用因子中，直接或间接结合 RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptional factors, TF)。
参与RNA-pol Ⅱ转录的TFⅡ
转录因子
亚基和(或)分子 量（kDa）
功能
TFⅡD
TFⅡA TFⅡB TFⅡF TFⅡE TFⅡH
TBP，38 TAF 12，19，35 33 30，74 57()，34(β)
Post-transcriptional Modification
一、mRNA的转录后加工
(一)首尾的修饰 1. 5´-端加帽：m7GpppG—— 2. 3´-端加尾：多聚腺苷酸 (poly A)
帽子结构
帽子结构的生成
5 pppGp… 磷酸酶 5 ppGp…
Pi pppG PPi
鸟苷酸 转移酶
结合TATA盒 辅助TBP-DNA结合 稳定ⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合 解螺旋酶
ATPase 蛋白激酶，使CTD磷酸化
3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC)
真核生物RNA-pol不与DNA分子直接 结合，而需依靠众多的转录因子。
RNA pol II
转录
RNA 5' G C A G U A C A U G U C 3'
不对称转录
(asymmetric transcription)
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链 可转录，另一股链不转录；
• 模板链并非永远在同一单链上。
二、RNA聚合酶（DDRP）
1. 原核生物的RNA聚合酶 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基 组成的六聚体（ 2 ）
• 外显子 在断裂基因及其初级转录产物上出
现，并表达为成熟RNA的核酸序列。
• 内含子 隔断基因的线性表达而在剪接过程
中被除去的核酸序列。
鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图
鸡卵清蛋白 基因
hnRNA 首、尾修饰
hnRNA剪接 成熟的mRNA
鸡 卵 清 蛋 白 基 因 及 其 转 录、 转 录 后 修 饰
RNA-pol） 其他蛋白质因子
第一节
转录的模板和酶
Templates of Transcription and Enzymes
一、转录模板
5'
3'
3'
5'
结构基因（structural gene）
双链DNA分子中能作为模板转录出 RNA的那条链，称为模板链。又叫有意 义链（sense strand）或Watson链。
转录
剪接
rDNA 45S - rRNA
18S - rRNA
5.8S和28S-rRNA
转录和复制的区别
复制
转录
模板
DNA双链
DNA的一条链
原料 dNTP (N=A、G、C、T) NTP(N=A、G、C、U)
引物
需要
不需要
酶
DNA聚合酶
RNA聚合酶
产物
DNA
RNA
配对
A-T、G-C
A-U、T-A、G-C
参与转录的物质
原料: NTP（ATP, UTP, GTP, CTP） 模板: DNA 酶: RNA聚合酶（RNA polymerase,
3. 内含子的分类
I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低 等真核生物的 rRNA基因；
II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产 物是mRNA；
III：是常见的形成套索结构后剪接，大 多数mRNA基因有此类内含子；
IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的 内含子，剪接过程需酶及ATP。
Transcript modification
核全心酶酶（（hcoolore neznyzmymee））
RNA聚合酶全酶及核心酶电泳图谱
E. coli RNA聚合酶组分
亚基
分子量
功能
36512 决定哪些基因被转录
150618
催化功能
155613
结合DNA模板
70263
辨认起始点
其他原核生物的RNA聚合酶，在结构、 组成、功能上均与E.coli相似。
真核生物启动子
顺式作用元件
GCGC CAAT
TATA
结构基因
外显子 内含子 外显子
转录起始
增强子
TATA盒 (Hogness box)
CAAT盒 GC盒
第二节
转录过程
The Process of Transcription
分为三个阶段： 起始(initiation) 延长(elongation) 终止(termination)
转录泡（transcription bubble）：
在转录延长过程中，由局部打开的 DNA双链、RNA聚合酶核心酶及新生成 的RNA三者结合在一起的复合体，为空 泡状结构，又称转录复合物。
电镜下原核生物转录过程中的羽毛状现象 转录未完成，翻译已开始进行。
转录的起始及延长过程
(三) 转录终止
5 GpppGp…
SAM 甲基转移酶
5 m7GpppGp…
加帽过程
（二）mRNA的剪接
1. hnRNA 和 snRNA
• 核内的初级mRNA称为杂化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)
• snRNA (small nuclear RNA)
snRNA 小分子核糖核酸蛋白体 核内的蛋白质 （并接体, splicesome）
1. 转录起始前的上游区段
顺式作用元件(cis-acting element)
修饰点 切离加尾
增强子 OCT-1
AATAAA
翻译起始点
外显子
转录起始点
内
含
TATA盒
子
转录终止点
CAAT盒
GC盒
OCT-1：ATTTGCAT八聚体
2. 转录因子
能直接或间接辨认和结合转录上游区 段DNA的蛋白质，统称为反式作用因子 (trans-acting factors)。
另一条互补链称为编码链，又叫反 义链（antisense strand）或 Crick链。
转录产物RNA的碱基序列，除了 T 变U 外，其余与编码链相同。
5' G C A G T A C A T G T C
DNA
3' C G T C A T G T A C A G
3' 编码链 5' 模板链
转录起始复合物
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
（二）转录延长
1. 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变 构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前 移；
2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合， RNA链不断延长。
(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi
Unit of transcription in a DNA strand
3’
5’
4. mRNA的剪接
—— 除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。 •snRNP与hnRNA结合成为并接体
二次转酯反应
5. mRNA的编辑(mRNA editing)
人类apo B基因
mRNA（14500个核苷酸）
GGTTCGANNCC
tRNA前体
RNAaseP、 内切酶
连接酶
tRNA核苷酸 转移酶
（2） （1）
碱基修饰
（1）甲基化
（1）
如：A Am
（2）还原反应 如：U DHU
（3） （4）
（3）核苷内的转位反应 如：U ψ
（4）脱氨反应 如：A I
三、rRNA的转录后加工
18S 内含子 5.8S 内含子 28S
（二）转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大 致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻 译同步的现象。
RNA-pol前移处处都遇上核小体。
转录延长过程中可以观察到核小体移 位和解聚现象。
转
核小体
录 RNA-Pol
延
转录方向
长
中
的
核 RNA-Pol
小
体
移
位 RNA-Pol
（三）转录终止
第三节
真核生物的转录后修饰
TF II F
TF II A
TBP TAF
TATA
TF II B
TF II E
TF II H
DNA
转录前起始复合物
4. 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至5个 转录因子。转录因子之间互相结合，生成 有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合 酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基 因。