原核生物转录

1、半保留复制
1953年Watson和Crick发表了DNA双螺旋 结构模型，同年紧接着提出了DNA半保 留复制的机理。
1958年，M. Meselson和F. Stahl用大肠杆 菌设计精巧的实验证明了半保留复制模 型的正确性。
The Meselson and Stahl experiment
第一节 DNA的复制
一、DNA复制的基本规律 二、DNA复制所需的酶和蛋白质 三、DNA复制的一般过程 四、原核生物和真核生物DNA的复制特点
复制(replication)
是指遗传物质的传代，以母链DNA为模 板合成子链DNA的过程。
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
而以5’ → 3’模板链进行互补复制时，子链 的复制方向与双链的解开方向相反，不能持续 合成，而是先以5’ → 3’方向不连续合成许 多小片段，称为冈崎片段，最后再由DNA连 接酶将这些冈崎片段连接成一条完整的互补链， 称为后随链。
Discontinuous model of DNA replication.
结 分子量 构
构成
109 KD 单体
90 KD 单体
900 KD 异多聚体
分子数/细胞 400
？
10-20
酶 5 →3`聚合酶 活 性： 3`→5`外切酶
5`→3`外切酶
突 突变位点 变 体 突变表型
+ + + pol A 修复有缺陷
+ +
－
pol B
能修复
+
+
－(可切单链)
polC(dnaE), dnaN, dnaZX, dnaQ, dnaT
DNA transcription Under the electron microscope
Under the electron microscope, DNA molecules undergoing transcription exhibit Christmas-tree-like structures. The trunk of each “Christmas tree” (a transcription unit) represents a DNA molecule; the tree branches (granular strings attached to the DNA) are RNA molecules that have been transcribed from the DNA. As the transcription apparatus moves down the DNA, transcribing more of the template, the RNA molecules become longer and longer.
protein, SSB)
DNA聚合酶
共同特点是： （1）需要提供合成模板； （2）不能起始新的DNA链，必须要有
引物提供3'－OH； （3）合成的方向都是5‘→3’ （4）除聚合DNA外还有其它功能。
E.coli 中的三种DNA多聚酶
DNApolⅠ DNApol Ⅱ DNA pol Ⅲ
一、DNA复制的基本规律
1、半保留复制
一个双链DNA分子复制所产生的两个子代双 链DNA分子，一条链是新合成的，另一条则 来自亲代DNA分子，即子代保留了一条亲本 链，因而这种复制方式称为半保留复制。
2、半不连续复制
DNA复制过程中，一条子链的复制是连续 的，而另一条子链的复制是不连续的，这种复 制方式称为半不连续复制。
A transcription unit
A transcription unit includes a promoter, an RNA-coding region, and a terminator.
转录的起始
(a) An RNA polymerase II preinitiation complex at a promoter. TFIID binds to the TATA box (red). The other transcription factors are then recruited with the polymerase.
DNA复制的忠实性
在大肠杆菌DNA的复制中，每聚合10的 9次方到10的10次方个碱基的才出现一 个错误
1、碱基配对原则 2、引物RNA的作用 3、DNA聚合酶的校正阅读作用
第二节 DNA的转录
一、DNA转录的基本特征 二、RNA聚合酶 三、基因转录的一般过程 四、mRNA的加工
Mature eukaryotic mRNA is produced when premRNA is transcribed and undergoes several types of processing.
Lagging-strand replication requires Okazaki fragments to form going backward, away from the Y-junction.
二、DNA复制所需的酶和蛋白质
1、DNA聚合酶(DNA polymerase) 2、引发酶(primase) 3、DNA连接酶(DNA ligase) 4、拓扑异构酶(topoisomerase) 5、解链酶(helicase) 6、单链结合蛋白(single strand binding
一、DNA转录的基本特征
1、多数哺乳动物细胞中只有约1%的DNA序列最后被 表达成为成熟的mRNA进入细胞质中，指导蛋白质的 合成。
2、转录时只有一条链为模板，这条链称为模板链或 反义链，而另一条与mRNA具有相同序列的DNA单链 称为有意义链。
3、转录的底物是A\U\C\G，4种核糖核苷三磷酸 4、真核生物基因和rRNA、tRNA基因经转录生成的初
阻止复制
真核的DNA聚合酶
真核DNA的复制至少涉及5种复制酶，
其中α、δ、ε参与染色体DNA的复制， α有引物要求； β负责DNA的修复 γ的功能是线粒体DNA的复制。
三、DNA复制的一般过程
1、 DNA复制的起始 2、DNA复制的延伸 3、DNA复制的终止
A Summary of DNA Replication
(b) Two activators (yellow) are shown bound at one end (their DNA domains) to enhancers (blue and green) upstream on the DNA. The activators are bound at their other ends (their transcriptional activation domains) to other proteins associated with the polymerase machinery. hosphorylation of the polymerase initiates activated transcription.
四、原核生物和真核生物DNA的复制特点
1、复制的起点和速率
通常原核生物只有一个复制起点，而真核生物基因组 中有很多个复制起点。
2、复制方式
原核生物的染色体和质粒DNA都是环状分子，采用θ型 复制或滚环复制；哺乳动物的线粒体DNA（环状DNA 分子）采用D环复制方式，基因组DNA采用多复制泡 线性复制。
The Meselson and Stahl experiment to determine the mode of DNA replication.
The bands in the centrifuge tube are visible under ultraviolet light. The pattern of bands (left) comes about from semiconservative DNA replication (right) of 15N DNA (blue) replicating in a 14N medium (red).
Transcription is the process that synthesizes RNA from a DNA template
Visualizing transcription
Image of DNA before (a) and after (b) E. coli RNA polymerase (bright oblong object in b) binds to a promoter. Pictures are by scanning force microscopy,a new laser technique that images molecules in water. Image sizes are 300 by 300 nm. Dark brown represents substrate level; the highest point is white at about 10 nm high. Intermediate colors represent intermediate heights.
转录
In transcription, nucleotides are always
added to the 3 end of the RNA molecule.
4、mRNA的加工
真核生物基因的初始转录产物一般缺乏 生物活性，必须经过剪接加工后成为有 活性的成熟mRNA分子，再从细胞核转 移到细胞质内，指导蛋白质的合成。
主要包括：在mRNA的5‘末端加“帽 子”，在3’端加上多聚腺苷酸(polyA) 尾巴以及进行RNA的剪接等。
mRNA的加工
In eukaryotic DNA, intervening sequences, or
introns, are removed from the RNA in the nucleus before the mRNA is transported into the cytoplasm and translated. Other modifications consist of splicing, 5 capping, and 3 polyadenylation.
端粒由成百个6个核苷酸的重复序列所组成（人为TTAGGG，四膜虫为TTGGGG）。 端粒的功能为稳定染色体的末端结构，防止染色体间末端连接，并可补偿滞后链5′末端在消除RNA引物后造成的空缺。 复制可使端粒5′末端缩短，而端粒酶（telomerase）可外加重复单位到5′-末端上，结 果使端粒维持一定的长度。
级转录物一般都需经过加工，才能成为具有生物功能 和成熟的RNA分子。
……
二、RNA聚合酶
RNA聚合酶最基本的活性是在RNA合成 中指导rNTP底物与模板DNA碱基配对， 催化磷酸二酯键的形成。
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三、基因转录的一般过程
1、转录的起始 2、转录的延伸 3、转录的终止 4、mRNA的加工
3、真核生物染色体末端DNA的复制
端粒(telimere)与端粒酶(telomerase)
DNA Replication Models
DNA Replication Models
DNA Replication
Models
复制叉的结构
真核生物端粒的复制
在真核生物，由端粒酶（telomerase） 催化, 在真核线性DNA的末端形成一种 特殊的结构并与蛋白质结合成端粒 （telomere）。
半保留复制的意义
复制的这种方式可保证亲代的遗传特征 完整无误的传递给子代，体现了遗传的 保守性。
2、半不连续复制
DNA复制过程中，新生子链的合成只能沿 5’→3’进行。
以3’→ 5’模板链进行互补复制时，子链的 复制方向与双链的解开方向一致，可持续合成 而形成一条连续的互补链，称为前导链。