分子生物学课件第二章 从DNA到RNA
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(精品)大学分子生物学经典课件第二章染色体与DNA
2020/3/3
41
三种DNA结构特性比较
螺旋方向 每匝碱基数
每碱基对上升距离 螺距 每碱基对在螺旋中 旋转角度 总尺寸 大沟 小沟
A—DNA B—DNA
右
右
11
10
0.26 nm 2.8 nm
33
0.34 nm 3.4 nm
36
Z—DNA 左 12
0.37 nm 4.5 nm
-60
短而宽 细而深 宽而浅
各物种基因组大小比较
C-值（C-value）: 一种生物单位体基因组 DNA的总量。
C-值矛盾（C-value paradox）：基因组大 小与机体的遗传复杂性 缺乏相关性。
14
真核细胞DNA的种类:
（1）、不重复序列：在单倍体基因组中只有一个 或几个拷贝的DNA序列。真核生物的大多数基因在单 倍体中都是单拷贝。
2020/3/3
8
二、真核细胞染色体的组成
染色体的特征： （1）分子结构相对稳定； （2）能够自我复制，使亲子代间保持连续性； （3）能够指导蛋白质合成，控制整个生命过程； （4）能够产生可遗传的变异。
2020/3/3
9
1、蛋白质 染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白。组
蛋白是染色体的结构蛋白，它与DNA组成核小体，是 一类小的碱性蛋白。
组蛋白
H1 H2A H2B H3 H4
残基数 分子量（kD） %精 %赖
215
23.0
1 29
129
14.0
9 11
125
13.8
6 16
135
15.3
13 10
102
11.3
14 11
种类
分子生物学-从DNA到RNA
（二）转录机器的主要成分
1、RNA聚合酶 —多功能酶
催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物， 催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。 可以解开DNA双螺旋，恢复双螺旋。 可以与转录调节因子相互作用，以调节转录速度。 不具3' 5'外切酶活性。
原核生物的RNA聚合酶
大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
亚 基因 相对分 亚基 组分
基
子量 数
功能
α rpoA 36500
2 核心酶 核心酶组装，启动子识 别
β rpoB 151000 1 核心酶 β和β'共同形成RNA合成 的活性中心
β 11000 σ rpoD 70000
1 核心酶
有证据表明，大肠杆菌RNA聚合酶还有第五个 亚基（ω亚基）的存在，但功能不详。
RNA聚合酶 （全酶）
2α亚基 β'亚基 β亚基 ω亚基 σ亚基
核心酶
•α亚基：与核心酶的组装及启动子的识别有 关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互 作用。
•β和β’亚基：共同组成了聚合酶的催化中 心。β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸 底物相结合。
（一）转录的基本过程
• 模板识别 • 转录起始 • 转录延伸 • 转录终止
1、模板识别阶段
• 主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并 与之相结合的过程。
原核生物：RNA聚合酶与启动子直接识别。 真核生物：RNA聚合酶不能直接识别基因的启动 子区，需要转录调控因子的辅助蛋白质按特定顺 序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之相结合 并形成复杂的转录起始前复合物。
•σ因子：负责模板链的选择和转录的起始， 它使酶专一性识别模板上的启动子。
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肿瘤标志物
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
寻找和验证肿瘤特异性标志物，用于肿瘤的早期诊断、预后评估和 个性化治疗。
肿瘤免疫治疗
利用分子生物学技术，研究和开发肿瘤免疫治疗策略，如CAR-T细胞 疗法等。
免疫学中的分子生物学应用
免疫相关基因
研究免疫相关基因的突变、表达和调控，揭示免疫应答和免疫疾 病的分子机制。
疫苗研发
利用分子生物学技术，研究和开发新型疫苗，如mRNA疫苗、 DNA疫苗等。
03
DNA修复机制
当DNA受到损伤时，细胞会启动修复机制对损伤进行修复。常见的修
复方式包括直接修复、切除修复和重组修复等。这些修复机制能够确保
遗传信息的稳定性和准确性。
03
RNA的结构与功能
RNA的分子组成
核糖核苷酸
RNA的基本组成单位是核 糖核苷酸，由磷酸、核糖 和碱基组成。
碱基
RNA中的碱基主要有腺嘌 呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U ）。
基因诊断与治疗
基因诊断
通过检测特定基因或基因突变来 预测或诊断疾病，如遗传性疾病
、癌症等。
基因治疗
通过修改或替换病变基因来治疗 疾病，如基因编辑技术CRISPR-
Cas9等。
个性化医疗
基于患者的基因组信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效果
和减少副作用。
肿瘤分子生物学研究
肿瘤基因
研究肿瘤相关基因的突变、表达和调控，揭示肿瘤发生和发展的分 子机制。
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目 录
• 分子生物学概述 • DNA的结构与功能 • RNA的结构与功能 • 基因的表达与调控 • 分子生物学技术与方法 • 分子生物学在医学领域的应用
01
分子生物学概述
分子生物学-转录 ppt课件
调控序列中的启动子是RNA聚合酶最先结合模
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
4. 亚基脱落
1、模板上酶的辨认、结合
调节序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
转录是不连续、分区段进行的。
每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵
子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其
上游(upstream)的调控序列。
第一节
模板和酶
Templates and Enzymes
一、转录模板
不对称转录
转录方向
5
编码链
3
模板链
模板链
3
编码链
5
转录方向
不对称转录(asymmetric transcription)
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链用作 模板指引转录，另一股链不转录 ；
• 模板链并非永远在同一条单链上。
细胞内定位
核仁
核内
核内
Amanita phalloides
（death cap）
α-amanitin
真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所 有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基 和十几个小亚基.
RNA聚合酶Ⅱ由12个亚基组成，其最大的亚基称 为RBP1。
RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序 列 (consensus sequence) 为 Tyr-Ser-Pro-Thr-SerPro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端结构域
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
4. 亚基脱落
1、模板上酶的辨认、结合
调节序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
转录是不连续、分区段进行的。
每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵
子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其
上游(upstream)的调控序列。
第一节
模板和酶
Templates and Enzymes
一、转录模板
不对称转录
转录方向
5
编码链
3
模板链
模板链
3
编码链
5
转录方向
不对称转录(asymmetric transcription)
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链用作 模板指引转录，另一股链不转录 ；
• 模板链并非永远在同一条单链上。
细胞内定位
核仁
核内
核内
Amanita phalloides
（death cap）
α-amanitin
真核生物RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所 有真核生物的RNA聚合酶都有两个不同的大亚基 和十几个小亚基.
RNA聚合酶Ⅱ由12个亚基组成，其最大的亚基称 为RBP1。
RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序 列 (consensus sequence) 为 Tyr-Ser-Pro-Thr-SerPro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端结构域
复制
转录
模板 两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
原料 dNTP
NTP
酶
DNA聚合酶
《分子生物学全套》ppt课件
分子生物学定义
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
分子生物学特点
以分子为研究对象，阐明生命现象的 本质；与多学科交叉融合，推动生命 科学的发展；实验技术手段不断更新 ，提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
分子生物学是一门从子水平研究生 物大分子的结构和功能的科学，主要 关注DNA、RNA和蛋白质等生物大 分子的复制、转录、翻译和调控等过 程。
分子生物学特点
以分子为研究对象，阐明生命现象的 本质；与多学科交叉融合，推动生命 科学的发展；实验技术手段不断更新 ，提高研究效率和准确性。
分子生物学发展历程
分子生物学研究内容及方法
研究内容
包括基因和基因组的结构与功能、DNA损伤与修复、基因表达的调控、蛋白质 组学的研究以及疾病产生的分子基础等。
研究方法
包括基因克隆与表达、蛋白质分离与纯化、PCR技术、基因敲除与敲入、高通 量测序技术、生物信息学分析等。这些方法的应用使得分子生物学研究更加深 入和广泛。
阔前景。
下一代测序技术在分子生物学中应用
下一代测序技术原理
基于大规模并行测序的原理，一次可对数百万至数十亿个DNA分 子进行测序。
测序数据分析
包括序列比对、变异检测、基因表达量分析等，以揭示基因组的结 构和功能。
下一代测序技术的应用
在疾病诊断、个性化医疗、物种鉴定和进化生物学等领域发挥重要 作用。
非编码RNA与疾病关系
非编码RNA异常表达与多种疾病相关，如肿瘤、心血管疾 病等，可作为疾病诊断和治疗的新靶点。
非编码RNA研究前景
随着高通量测序技术和生物信息学发展，非编码RNA研究 将更加深入，为疾病防治提供新思路和新方法。
合成生物学在分子生物学中应用前景
合成生物学概念及研究范畴
合成生物学是一门新兴交叉学科，旨在通过设计和构造新的生物部件、系统和机器来理解 和操控自然生物系统。
RNA产物。
影响因素
包括DNA模板的序列和 结构、RNA聚合酶的活 性和选择性、转录因子
分子生物学第二章基因与基因组新
2、单链DNA 动物病毒中仅微小病毒为单 链病毒；噬菌体中仅含单链DNA。
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分子生物学第二章基因与基因组新
RNA病毒基因组所携带的遗传信息一般 在同一条链上，序列与mRNA相同的为正 股（+），与mRNA互补的为负股（—）
3、双链RNA 以负链RNA为模板转录出 mRNA如呼肠孤病毒及噬真菌体。
• 例 如 ， 基 因 unc-86 ， ced-9 ； 蛋 白 UNC-86；CED-9。
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分子生物学第二章基因与基因组新
果蝇
• 来自突变表型的描述可以用1-4个字 母表示。
• 例 如 ， 基 因 white(w) ， tailless(tll)，hedgehog(hh)；而蛋白
为White，Tailless，Hedgehog。
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分子生物学第二章基因与基因组新
植物 虽然没有适用于所有植物的惯用法，
但大多数用1-3个小写字母表示。
Arabidopsis基因用果蝇的方法命名， 但使用大写字母，例如，基因 AGAMOUS(AG)，蛋白AGAMOUS。
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分子生物学第二章基因与基因组新
脊椎动物 一般以描述基因功能的1-4个小写字
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分子生物学第二章基因与基因组新
基因的分子生物学定义
一个基因不仅是编码有功能的蛋白 质多肽链或RNA所必需的核酸序列（通 常指DNA序列），而且还包括为保证转 录所必需的调控序列、5’端非翻译序列、 内含子以及3’非翻译序列等核酸序列。
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分子生物学第二章基因与基因组新
根据基因是否具有表达功能可以将其分为三类
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分子生物学第二章基因与基因组新
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分子生物学第二章基因与基因组新
RNA病毒基因组所携带的遗传信息一般 在同一条链上，序列与mRNA相同的为正 股（+），与mRNA互补的为负股（—）
3、双链RNA 以负链RNA为模板转录出 mRNA如呼肠孤病毒及噬真菌体。
• 例 如 ， 基 因 unc-86 ， ced-9 ； 蛋 白 UNC-86；CED-9。
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分子生物学第二章基因与基因组新
果蝇
• 来自突变表型的描述可以用1-4个字 母表示。
• 例 如 ， 基 因 white(w) ， tailless(tll)，hedgehog(hh)；而蛋白
为White，Tailless，Hedgehog。
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分子生物学第二章基因与基因组新
植物 虽然没有适用于所有植物的惯用法，
但大多数用1-3个小写字母表示。
Arabidopsis基因用果蝇的方法命名， 但使用大写字母，例如，基因 AGAMOUS(AG)，蛋白AGAMOUS。
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分子生物学第二章基因与基因组新
脊椎动物 一般以描述基因功能的1-4个小写字
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分子生物学第二章基因与基因组新
基因的分子生物学定义
一个基因不仅是编码有功能的蛋白 质多肽链或RNA所必需的核酸序列（通 常指DNA序列），而且还包括为保证转 录所必需的调控序列、5’端非翻译序列、 内含子以及3’非翻译序列等核酸序列。
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分子生物学第二章基因与基因组新
根据基因是否具有表达功能可以将其分为三类
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分子生物学第二章基因与基因组新
分子生物学课件第二章DNA的结构
• 碱基的疏水特性 • 碱基形成氢键的特性
• DNA的碱稳定性 • DNA对碱相对稳定 • RNA在碱性溶液中易降解为2’, 3’环式单核苷酸中间
产物, 然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
• 两条链上的碱基以氢键相连, G与C配对, A与T配对。 嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧
C-G T-A
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟, 特别是大沟, 对于在遗传上有重要功 能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是 非常重要的, 只有在沟内, 蛋白质才能“感觉”到 不同碱基顺序, 而在双螺旋结构的表面全是相同的 磷酸和脱氧核糖的骨架, 没有什么信息可言。
用。阳离子可对之产生屏蔽。DNA溶液的 离子浓度越低, DNA越不稳定。 （四）碱基分子内能 碱基内能越高, 氢键和碱基堆积力越容易被破 坏, DNA双链越不稳定
嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同， 双螺旋的稳定性具有显著的差异。从嘌呤到嘧啶 的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶 到嘌呤方向的碱基堆集作用。 5’ TA 3’ 的Tm值最低。 TATA框: RNA聚合酶的结合位点。 UAA: 终止密码子。
• 决定双螺旋结构状态的因素 • （一）氢键 • 1 .碱基的氢供体 • 氨基、羟基 • 2.碱基的氢受体 • 酮基、亚氨基 • 3.G·C对及A·T对之间的氢键 • 在一定范围内DNA的稳定性与G·C百
分含量成正比 • Tm=69.3+0.41(%G+C)
• DNA的碱稳定性 • DNA对碱相对稳定 • RNA在碱性溶液中易降解为2’, 3’环式单核苷酸中间
产物, 然后很快转变为2’ 单核苷酸和3’单核苷酸。
• DNA结构的表示法
DNA一级结构的重要性
•携带遗传信息 •决定DNA的二级结构 •决定DNA的空间结构
• 两条链上的碱基以氢键相连, G与C配对, A与T配对。 嘌呤和嘧啶碱基对层叠于双螺旋的内侧
C-G T-A
8.5 Å 11.7 Å Major Groove
Minor
7.5 Å 5.7 Å
Groove
• 大沟和小沟, 特别是大沟, 对于在遗传上有重要功 能的蛋白质识别DNA双螺旋结构上的特定信息是 非常重要的, 只有在沟内, 蛋白质才能“感觉”到 不同碱基顺序, 而在双螺旋结构的表面全是相同的 磷酸和脱氧核糖的骨架, 没有什么信息可言。
用。阳离子可对之产生屏蔽。DNA溶液的 离子浓度越低, DNA越不稳定。 （四）碱基分子内能 碱基内能越高, 氢键和碱基堆积力越容易被破 坏, DNA双链越不稳定
嘌呤和嘧啶的排列顺序对双螺旋结构稳定性的影响 碱基组成相同，但嘌呤和嘧啶的排列顺序不同， 双螺旋的稳定性具有显著的差异。从嘌呤到嘧啶 的方向的碱基堆集作用显著大于同样组成的嘧啶 到嘌呤方向的碱基堆集作用。 5’ TA 3’ 的Tm值最低。 TATA框: RNA聚合酶的结合位点。 UAA: 终止密码子。
• 决定双螺旋结构状态的因素 • （一）氢键 • 1 .碱基的氢供体 • 氨基、羟基 • 2.碱基的氢受体 • 酮基、亚氨基 • 3.G·C对及A·T对之间的氢键 • 在一定范围内DNA的稳定性与G·C百
分含量成正比 • Tm=69.3+0.41(%G+C)
分子生物学课件第二章
1.5 DNA是遗传物质的间接证据
（1）一种生物不同组织的细胞，不论年龄 大小，功能如何，它的DNA含量是恒定的， 而生殖细胞精子的DNA含量则刚好是体细胞 的一半。多倍体生物细胞的DNA含量是按其 染色体倍数性的增加而递增的，但细胞核里 的蛋白质并没有相似的分布规律。
（2）DNA在代谢上较稳定。
M. Wilkins、R. Franklin等在DNA的X－射线 晶体结构方面作出了重大的贡献。
R. Franklin的X-射线衍射图
1.2 DNA双螺旋结构模型的提出：
1953年沃森和克里克提出DNA分子双螺旋结构模型。
Fig. 2-5 Watson and Crick’s paper in Nature 1953.
复制的小分子的无免疫性疏水蛋白质。
朊病毒引起的风波
羊瘙痒病 1982年，美国 斯坦利·普鲁辛纳S.B.Prusiner发现羊
瘙痒病是蛋白质侵染引起的疾病，并称为“Prion” 即朊病毒。 马鹿和鹿的慢性消瘦病、猫的海绵状脑病。 1996年春天“疯牛病”：牛海绵状脑炎 人慢性退化性紊乱疾病：老年痴呆、帕金森氏病、 糖尿病等。
存在逆转译酶，甚至还要有逆转录酶。 蛋白质指导下的蛋白质合成，即蛋白质本身可作为
遗传信息。
第一节 遗传物质的本质 第二节 核酸的化学组成 第三节 DNA的二级结构 第四节 二级结构的其他形式 第五节 DNA的超螺旋结构
第二节 核酸的化学组成
1 含氮碱基、核苷、核苷酸
☉ 碱基 Nitrogenous bases
大肠杆菌噬菌体捣碎实验
1952年Herchey 和Chase。
用32P和35S分别标记噬菌体的DNA和蛋白质， 发现只有DNA进入宿主细菌内，而蛋白质 则没有。
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RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序列为 Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称 为羧基末端结构域(carboxyl-terminal domain, CTD)。 CTD对于维持细胞的活性是必需的。
•
CTD中的 Ser和 Thr可被高度磷酸化 非磷酸化的 RNApol Ⅱ被称为ⅡA
（一）转录的基本过程 • • • • 模板识别 转录起始 转录延伸 转录终止
1、模板识别阶段
• 主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并 与之相结合的过程。 原核生物：RNA聚合酶与启动子直接识别。 真核生物：RNA聚合酶不能直接识别基因的启动 子区，需要转录调控因子的辅助蛋白质按特定顺 序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之相结合 并形成复杂的转录起始前复合物。
相对活 对α-鹅膏蕈碱的 性 敏感性 5070% 2040% 不敏感 敏感
RNA聚合 核仁 酶Ⅰ RNA聚合 核质 酶Ⅱ
RNA聚合 核质 酶Ⅲ
约10% 存在物种特异性
真核细胞RNA聚合酶亚基组成：
RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多个亚基组成。真核生物 RNA聚合酶的结构比原核生物复杂，所有真核生物的 RNA聚合酶都有两个不同的大亚基和十几个小亚基.
有证据表明，大肠杆菌RNA聚合酶还有第五个 亚基（ω 亚基）的存在，但功能不详。
RNA聚合酶 （全酶）
2α亚基 β'亚基 β亚基 ω亚基 σ亚基
核心酶
•α亚基：与核心酶的组装及启动子的识别有 关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互 作用。
•β和β’亚基：共同组成了聚合酶的催化中 心。β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸 底物相结合。
σ
利福平或利福霉素可专一性地结合RNA聚合酶的亚基， 抑制RNA合成。成为治疗结核的药物
● 真核生物RNA聚合酶
1、 三种RNApol：
根据对 α - 鹅膏蕈碱的敏感性不同而分类
RNApolⅠ RNApol Ⅱ RNApol Ⅲ 最不敏感 最敏感 不同种类（物种）的敏感性不同 （动、植、昆）
2、 位置和转录产物
大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
亚 基 α β β' ω 基因 rpoA rpoB rpoC ？ rpoD 相对分 子量 36500 151000 155000 11000 70000 亚基 数 2 1 1 1 1 组分 核心酶 核心酶 核心酶 核心酶 σ因子 ？ 存在多种σ因子，用于 识别不同的启动子 功能 核心酶组装，启动子识 别 β和β'共同形成RNA合 成的活性中心
以RNA-polⅡ催化的转录起始为例介绍：
真核生物转录起始时，首先由TFⅡD的TBP亚基 识别并结合TATA盒，然后在其他转录因子的配 合下，与RNA聚合酶Ⅱ组装形成转录起始前复合
物(pre-initiation complex, PIC)。
Initiation of transcription
Step4: TFIIE 和 TFIIH结合到复合物上，完成PIC的装配， 解链后形成第一个磷酸二酯键
Initiation of transcription
Step5: TFIIH 有蛋白激酶活性，使RNA-polⅡ的羧 基末端结构域CTD磷酸化，RNA聚合酶离开启动子 区域向下游移动，进入延长阶段。
Initiation of transcription
Step3: RNA-PolⅡ 和 TFIIF 结合
Initiation of transcription
Step3: ＲＮＡ－PolII 和 TFIIF 结合进入启动子的 核心区
TFIIF 具有解螺旋酶活性和类似于σ因子的识别功能。
TFIIE 有ATP酶活性.协助TFIIF解开DNA双链 TFIIH 有蛋白激酶活性，使RNA-polⅡ的羧基末端结构域 CTD磷酸化
识别部位
结合部位
乳糖操纵子
大肠杆菌乳糖操纵子
真核生物的基因结构
2、转录起始
转录起始：RNA链上第一个核苷酸键的产生
（2个核苷酸）。
转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启
动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区，新 生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易 从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。
转录的产物
①信使RNA （mRNA） ②转运RNA （tRNA） ③核糖体RNA （rRNA） • 几乎所有的RNA分子都来自DNA ● 转录机器的主要成分 ● 启动子与转录起始 ● 转录后加工 ● 原核生物与真核生物mRNA的特征比较
3、转录延伸 转录的延伸：RNA聚合酶离开启动子，沿DNA 链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。 RNA聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并 离开启动子区，释放σ因子，转录进入正常 的延伸阶段。
4、转录终止
当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合 酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分 离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA 聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是 转录的终止。
磷酸化的 RNApol Ⅱ被称为ⅡO
• CTD参与转录 → ⅡA → ⅡO → 使 RNApol易于离开
启动子进入延伸过程（10倍）
RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别
大小(M) 引物 产物
作用方式 外切酶活性 校对合成能力 修复能力 RNA聚合酶 大 无 较短，游离 一条链的某一段 无 无 无 DNA聚合酶 小 有 较长，与模板以氢 键相连 两条链同时进行 5’ 3’，3’ 5’ 有 有
σ因子解离 →核心酶与DNA的亲和力下降
起始过程结束→核心酶移动进入延伸过程
转录的起始过程
σ
核心酶
12～17bp
（β亚基）
真 核 生 物 的 转 录 复 合 物
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。
•σ因子：负责模板链的选择和转录的起始， 它使酶专一性识别模板上的启动子。
由于各亚基的功能，使全酶本身含有五个功能位点
有义DNA链结合位点（ β’亚基提供） DNA/RNA杂交链结合位点（β亚基提供）
双链DNA解链位点（前端 α亚基提供）
单链DNA重旋位点（后端α亚基提供）
σ因子作用位点
5
3
编码链
转录方向 结构基因： DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。
模板链、编码链与转录及翻译的关系
DNA上某段编码链的碱基顺序为 5‘-CTGACTAGT-3’,其对应模板链的 转录产物的碱基顺序是： A. B. C. D. E. 5'-CAGCUGACU-3' 5'-CTGACTAGT-3' 5'-TGATCAGTC-3' 5'-CUGACUAGU-3' 5'-UGAUCAGUC-3'
DNA复制与转录的比较
复 制 转 录
相 同 点
①都是酶促的核苷酸聚合过程 ②以DNA为模板 ③遵循碱基配对原则 ④都需依赖DNA的聚合酶 ⑤聚合过程都是生成磷酸二酯键 ⑥新链合成方向为5’→3’ ①模 板 两股链均复制 ②原 料 dNTP ③聚合酶 DNA聚合酶 ④碱基配对 A-T，G-C ⑤产 物 半保留的双链DNA ⑥引 物 需要 模板链转录 NTP RNA聚合酶 A-U，T-A，G-C mRNA, tRNA, rRNA 目录 不需要
（二）转录机器的主要成分
1、RNA聚合酶 —多功能酶
催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物， 催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。 可以解开DNA双螺旋，恢复双螺旋。 可以与转录调节因子相互作用，以调节转录速度。 不具3' 5'外切酶活性。
原核生物的RNA聚合酶
不 同 点
转录的不对称性：
在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作
为转录的模板，称为转录的不对称性。
编码链与模板链 与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另 一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模
板链。
模板链并非永远在同一条单链上 5
转录方向
模板链
编码链 模板链
3
Initiation of transcription
Step6: 转录因子脱离转录起始前复合物
RNA的复制：以RNA为模板生成RNA，如冠状病毒
参与转录的物质
原料:NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 其他蛋白质因子
RNA合成方向：5' 3'
转录与复制的不同点
复制
对象 模板 原料 酶 引物 总DNA 两条链 dNTP DNA聚合酶 需要
转录
DNA某一区段 一条链 NTP RNA聚合酶 不需要
三元起始复合物可以进入 两条不同的反应途径： ①是合成并释放2～9个核 苷酸的短RNA转录物－流 产式起始 ②是尽快释放σ亚基，转 录起始复合物通过上游启 动子区并生成由所组成的 三元延伸复合物（核心酶、 DNA和新生RNA） 。
•转录延伸复合物极为稳定，可以长时间地与 DNA模板相结合而不解离。只有在它遇到转录 终止信号时，RNA聚合酶才停止加入新的核苷 酸，RNA－DNA杂合物解离，释放转录产物并 导致聚合酶本身从模板DNA上掉下来。
RNA聚合酶 II 抑制剂
• 白毒伞含有有毒的十八肽二环——鹅膏蕈碱
这种蘑菇口味不
错，但却是致命 的！ 食用6 ~24小时 之后，开始出现 强筋挛和腹泻 第3天出现假恢 复 第4或第5天，死 亡随时发生，除 非进行肝移植
真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较