RNA的生物合成(转录)
医学分子生物学——RNA的生物合成
医学分子生物学名词解释——RNA的生物合成1、转录：生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。
2、结构基因：基因组中，能转录出RNA的DNA区段。
3、不对称转录：在双链DNA分子上，一股链用作模板，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条DNA单链上。
4、TATA盒：基因的转录起始点上游多具有典型的TATA序列，通常认为是启动子的核心序列。
5、Pribnow盒：原核生物中，在起始密码子上游有一个由5-6个核苷酸组成的共有序列，以其发现者的名字命名为Pribnow盒，这个框的中央位于起点上游10bp处，所以又称—10序列，是转录的解旋功能部位，一般较保守。
6、内含子：真核生物中隔断基因的线性表达，而在剪切过程中被除去的核酸序列。
7、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。
8、转录前复合物：真核生物转录前，RNA-pol通过众多的TF与DNA相结合。
包括：TF ⅡD,A ,B,E,F,H,RNA-polⅡ和TATA序列形成的复合结构。
9、断裂基因：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，可翻译出完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
10、转录终止修饰点：真核生物读码框架的下游，常存在共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列，在该处对应的mRNA被切断并加polyA。
被称为转录终止修饰点。
11、转录因子：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。
12、转录空泡：也称转录复合物，在转录过程中由RNA聚合酶的核心酶、DNA和转录产物RNA三者结合形成的复合体。
13、CTD：羧基末端结构域，RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序列为yr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端结构域。
14、核酶：具有催化活性的核糖核酸（RNA）称为核酶。
基因操作中常用的生化技术—RNA的生物合成
2、RNA的延长： 5´ → 3´ RNA聚合酶沿模板链向前移动,使RNA链不断合成延长。
DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA 细 胞 核 中
DNA上游的离遗的传核信糖息核就苷传酸递(到原m料R）NA上
三、转录过程
mRNA在细胞核中合成
A A T C T A T A G DNA
细胞核
U U A G AU AUC
mRNA
核孔
细胞质
mRNA通过核孔进入细胞质
细胞核 A A T C T A T A G U U A G A U AUC mRNA U U A G A U A U C 细胞质 mRNARN源自的生物合成(转录)一、定义
转录:是遗传信息从DNA流向RNA的过程。即以双链DNA中的确定的一条链 （模板链用于转录，编码链不用于转录）为模板，以ATP、CTP、GTP、UTP四 种核苷三磷酸为原料，在RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。进行转录时，一个 基因会被读取并被复制为mRNA，即特定的DNA片断作为遗传信息模板，以依赖 DNA的RNA聚合酶作为催化剂，通过碱基互补的原则合成前体mRNA。
合成部位：细胞核 合成原料：四种NTP
二、转录特点
1、转录单位：启动子
终止子
2、不对称转录：两条DNA链不同时进行转录的现象。
编码链或反意义链；模板链或有意义链
3、RNA聚合酶：
全酶：由 α2ββ'ω(核心酶、延长RNA链)+ σ(识别启动子，引发RNA的合成) 5个亚基 组成，
三、转录过程
1、转录的起始：σ因子识别DNA分子上的启动子并与之结合,将DNA双链局部解开,RNA合成开始,σ因
rna的合成名词解释
rna的合成名词解释RNA的合成（转录）是生物体内一个重要的分子合成过程。
RNA全称为核糖核酸（RiboNucleic Acid），是由核糖（ribose）和核苷酸（Nucleotide）组成的一种生物分子。
在细胞中，RNA扮演着多种功能，包括信息传递、调控基因表达、催化生化反应等。
相较于DNA（脱氧核糖核酸），RNA具有较小的分子结构和单链形式。
RNA可以分为多种类型，包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）和小核RNA（snRNA）、微小RNA（miRNA）等。
它们各自承担着不同的功能和生理作用。
RNA的合成过程称为转录（Transcription）。
转录是在细胞核内进行的，需要依赖核酸酶（RNA polymerase）的参与。
转录的基本步骤可以分为预转录、链式合成和终止三个阶段。
首先是预转录阶段，DNA解旋酶（DNA helicase）解开DNA双链的一部分，形成单链DNA模板。
然后，核酸酶结合到DNA模板上，寻找起始位置，这个位置称为启动子（promoter）。
启动子包含一段特定的DNA序列，作为转录起始的信号。
核酸酶与启动子结合形成一个复合物，准备开始转录。
接着是链式合成阶段，核酸酶开始将核苷酸加入单链DNA模板上，根据DNA模板的碱基序列合成RNA链。
在这个过程中，核糖核苷酸与DNA单链上的碱基按照互补配对原则结合。
例如，DNA上的腺嘌呤（adenine）与核糖核苷酸U （uracil）互补配对，胸腺嘧啶（thymine）与核糖核苷酸A互补配对。
这样，核糖核苷酸依次加入，逐渐构建起与DNA模板相互对应的RNA链。
最后是终止阶段，当核酸酶遇到特定的终止信号（terminator），转录过程停止。
终止信号通常是一段特定的DNA序列，它会导致核酸酶和转录复合物解离，从而结束转录过程。
此时，在DNA模板上形成的RNA链与模板分离，释放到细胞核质中。
转录过程后，合成得到的RNA链需要经过后续的修饰和加工，以发挥各自的功能。
rna生物合成
RNA生物合成介绍RNA（核糖核酸）是生物体内的一种重要的核酸分子，主要参与基因组转录、翻译和调控等生命活动。
RNA生物合成是指RNA从DNA 模板合成的过程，包括3个主要的步骤：转录初始化、RNA链延伸和终止。
转录初始化转录初始化是RNA生物合成的第一步，它涉及到转录的起始和RNA聚合酶的结合。
在细胞核中，DNA的双链被RNA聚合酶酶启动因子（TFs）识别和结合，形成转录前初始化复合体。
这些酶启动因子是一些特定的蛋白质，它们与DNA序列发生特异性相互作用，并招募RNA聚合酶。
一旦酶启动因子与DNA结合，RNA聚合酶就会在转录起始位点处结合，准备开始RNA合成。
RNA链延伸在转录初始化的阶段，RNA聚合酶结合并开始合成RNA链。
RNA链的合成是通过将合适的核苷酸三磷酸核苷酸与DNA模板上的互补碱基配对而实现的。
当RNA聚合酶酰化核苷酸与DNA模板上的首个核苷酸基对时，转录泡泡形成，并且转录复合物会从起始位点移开，保持转录链的延伸。
转录过程中，DNA的双链减速融解以供RNA聚合酶复制模板链，然后缓慢重组以恢复DNA双链。
与DNA复制不同，转录过程中只有一个DNA模板链被用来合成RNA链。
终止在RNA链延伸过程完成后，终止是RNA生物合成的最后一个步骤。
终止的发生是由一系列的终止信号和蛋白质因子的作用决定的。
当RNA聚合酶遇到终止信号时，它会停止RNA链的合成并与DNA分离。
终止信号通常是一些特定的序列，如终止密码子和转录终止序列。
一旦RNA链被释放，RNA聚合酶与DNA分离，RNA链可以被修饰和进一步加工，以在细胞质中发挥其功能。
RNA合成调控RNA生物合成的调控是细胞内基因表达的重要手段之一。
细胞可以通过多个途径调控RNA生物合成活性，从而控制基因表达的水平和模式。
例如，转录因子和辅助蛋白可以与RNA聚合酶和酶启动因子相互作用，影响转录的起始和效率。
另外，某些RNA分子本身也可以参与调控RNA合成的过程，形成正、负反馈回路，进一步调节基因表达。
《生物化学》-RNA的生物合成
6-9bp
AATXXX...XXXAXX
转录泡 XXXX 3′
′3 XXXXAACTGTXXXX...XXXXATA
XXXX 5′
-35序列
TTAXXX...XXXTXX
σ亚基识别
-10序列
Pribnow框（普里布诺框）
起点+1
2.延伸：σ因子脱落，核心酶继续沿DNA滑动，催化
链的延伸，直到转录终点
2.在真核细胞中，对α-鹅膏蕈碱不敏感的RNA合成是（ ）：
a.r-RNA b.hnRNA c.snRNA d.tRNA
二、RNA的转录过程（以原核生物为例）
RNA转录由起始、延伸、终止三个阶段组成
1.转录起始
启动子：是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA序列。它包括σ亚基的识别部位、RNA聚合酶的紧 密结合部位和转录起点三个部位
05 第五章 RNA的生物合成(转录)
启动子(promoter)研究：
基因 + RNA-pol + 核酸外切酶,DNA上大多
核苷酸被水解，但总有40～60bp片段完整受到
RNA-pol保护，说明被酶所结合的那一片段的模
板不被核酸外切酶所水解。被RNA-pol辩认和结
合的区域位于结构基因上游，其中含A-T配对较 多。—— 启动子区
护理学专业本科教材
RNA-pol则停留在起始位置，转录不继续进行。
推论：σ亚基可反复使用于起始过程。
护理学专业本科教材
生物化学
（二）转录延长
转录起始复合物形成后，σ 亚基即脱落。RNA–pol
核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移
，进入延长阶段。
转录空泡和5′－pppG„结构依然保留，核心酶DNA-RNA形成转录复合物。
T A T A A T Pu A T A T T A Py (Pribnow box)
生物化学
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合:
护理学专业本科教材
生物化学
推论：-35区是RNA-pol对转录起始的辨认位点 (recognition site)，辨认结合后，酶向下游移动到
达-10区（Pribnow box），酶已跨入了转录起始
护理学专业本科教材
生物化学
转录空泡(transcription bubble)：
RNA-pol（核心酶） ··DNA ··RNA · · · ·
护理学专业本科教材
生物化学
原核生物的转录空泡
护理学专业本科教材
生物化学
转录的过程
护理学专业本科教材
生物化学
电子显微镜下观察原核生物的转录现象
名词解释rna的生物合成
名词解释rna的生物合成RNA（Ribonucleic Acid）是一种生物分子，是DNA的近亲，也是生物中一种重要的核酸。
与DNA不同，RNA在细胞内起着多种关键的功能，参与到生物体的生物合成中。
RNA的生物合成通常包括三个主要过程：转录、剪接和翻译。
一、转录（Transcription）转录是指在细胞核内，DNA通过RNA聚合酶的作用，将其中一条基因上的信息转录成RNA分子的过程。
转录过程分为启动、加工和终止三个阶段。
转录的启动是通过DNA上特定区域的结构和一些特殊信号以及转录因子的作用来实现的。
一旦启动，RNA聚合酶开始将DNA解旋，并将以RNA单链形式合成的RNA链沿DNA模板复制。
此过程中，RNA分子与DNA模板通过碱基互补配对而合成。
在RNA合成过程中，还存在着转录因子帮助RNA合成酶定位于启动子区域并识别起始点。
剪接是指在合成过程中，不同的外显子和内含子之间的“剪接”过程。
最后，转录会在特定的终止位点上停止，并释放出产生的RNA分子。
二、剪接（Splicing）在转录产生的RNA分子中，存在一些内含子部分。
这些内含子在基因表达过程中会被剪接掉，成为成熟的RNA分子。
这一过程称为剪接。
剪接的过程由剪接酶、snRNP等核酸分子参与，这些核酸分子将内含子部分剪除，将外显子拼接在一起，使得RNA转录产物具有良好的稳定性和功能。
在这个过程中，剪接有多种方式，包括单内含子剪接、多内含子剪接、选择性剪接等。
剪接的错误会导致产生错误的蛋白质，甚至造成一些遗传疾病的发生。
因此，剪接的研究对于我们理解基因表达的精细调控以及疾病的形成具有重要意义。
三、翻译（Translation）转录合成的RNA（称为mRNA）通过翻译过程转化为蛋白质。
翻译过程是将RNA中的编码信息翻译成蛋白质结构的过程，需要mRNA、tRNA和核糖体等多种分子的参与。
翻译分为三个主要阶段：起始、延伸和终止。
翻译开始时，小核糖体亚基与mRNA的起始信号结合，然后带有特定氨基酸的tRNA与该起始信号结合。
10-1RNA的生物合成-转录
10-1RNA的生物合成-转录一、参与转录的主要物质生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。
转录合成的RNA是各种RNA的前体，称为初级转录产物，经过进一步加工成熟后才具有生物学功能，其中如tRNA和rRNA 等已经是相应基因表达的终产物，而mRNA则是编码蛋白质的基因表达的中间产物，mRNA 翻译后才表达出其基因编码的终产物—蛋白质。
RNA的转录合成过程需要DNA模板、NTP 底物、RNA聚合酶和Mg2+或Mn2+。
（一）模板转录以DNA为模板，但细胞内DNA的全长不是同时被转录，而是按不同的发育阶段、生存条件和生理需要，有选择地转录部分基因。
那些能转录生成RNA的DNA区段，称为结构基因。
结构基因的DNA双股链中只有一股链可被转录，转录的这种方式称为不对称转录。
能够转录出RNA的一股链称为模板链或负链。
与模板链相对应的另一条链称为编码链或正链，编码链不被转录。
模板链并非总是在同一股链上。
在一个双链DNA分子中有很多基因，每个基因的模板并不是全在同一股链上，对于某个基因是编码链的那股链，对于另一个基因可能是模板链。
编码链和转录产物RNA均与模板链互补，因此编码链的碱基序列与RNA的碱基序列一致，只是RNA中以U取代了DNA中的T。
所以为了避免烦琐，能方便查对遗传密码，在书写DNA碱基序列时一般只写出编码链。
（二）原料转录所需要的原料为四种三磷酸核糖核苷：ATP、GTP、CTP、UTP（NTP）。
（三）RNA聚合酶RNA聚合酶是参与转录的关键物质，催化核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键相连合成RNA，合成方向为5'→3'。
真核生物的RNA聚合酶有三种：RNA聚合酶ⅠI、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，它们分别识别并转录不同的基因，得到不同的转录产物，如表所示。
表真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶缩写符号定位转录产物对鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶ⅠPolⅠ核仁28S、5.8S、18S rRNA前体极不敏感RNA聚合酶ⅡPolⅡ核质mRNA、snRNA前体非常敏感RNA聚合酶ⅢPolⅢ核质5S rRNA、tRNA和snRNA前体中等敏感真核生物RNA聚合酶的组成和结构比原核生物RNA聚合酶复杂，但功能相同。
RNA的生物合成(转录)
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ
转录因子 亚基组成，分子量(kD) 功 能 结合TATA 盒 辅助TBP-DNA结合 稳定TFⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合及作 为其他因子结合的桥梁 解螺旋酶 ATPase 蛋白激酶活性，使 CTD *** 磷 酸化
TFⅡD
TFⅡA TFⅡB TFⅡF TFⅡE TFⅡH
3/
5/
二、真核生物的转录起始
(一)转录起始
真核生物的转录起始上游区有不同DNA序列 的顺式作用元件，转录起始时，RNA-pol不直接 结合模板，由转录因子识别起始部位。
1. 转录因子 (1)能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA 的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子 (trans-acting factors)。 (2)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)。
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
启动子
基因转录区
编码链 5/ 模板链 3/
TGTTGACA -35区
TATAAT
3/
5/
-10区 +1 转录方向
原核生物启动子的保守序列
(二)转录延长
1. 亚基脱落，RNA–pol核心酶变构，与模板 结合松弛，沿着DNA模板推进，NTP不断聚 合RNA链不断延长。 (NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi
第十二章 RNA的生物合成 (转录)
(RNA Biosynthesis, Transcription)
转录是指以DNA为模板合成RNA的过程 。 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) DNA模板 RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) 其他蛋白质因子
13章RNA的生物合成
转录 翻译
N… Ala Val His
模板链
5 ´ …G C A G U A C A U G U C…3 ´ mRNA Val …C
多肽链
2. 不对称转录 (asymmetric transcription)
在DNA分子双链上，一股链用作模板
指导转录，另一股链不转录；
模板链并非总是在同一单链上。
5´ 3´ 3´ 5´
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，有专一性的复 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。
（二）转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大致
相似；无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。
与基因表达调控有关的DNA非编 码序列，统称为顺式作用元件。
1. 转录起始前的上游区段
GCGC-CAAT-TAT饰点
内含子 外显子 真正转录 终止点
翻译起始
翻译终止
转录起始
TATA盒(Hogness box) CAAT盒 GC盒
增强子
真核生物RNA pol Ⅱ转录的基因
二、RNA聚合酶 (RNA polymerase) 全称：依赖DNA的RNA聚合酶
(DNA dependent RNA polymerase, DDRP)
简称：RNA pol
又称：转录酶 (transcriptase)
（一）原核生物的RNA聚合酶
原核生物 (E . Coli) RNA pol 由
OH HO
O P
+
OH
O-----AAAAAAAAA-OH
36RNA的生物合成-转录待用
物(pre-initiation complex, PIC)。
Initiation of transcription
真核生物的 DNA
Step1: TFIID 结合到启动子的核心序列 TATA 盒上
Initiation of transcription
Step2: TFIIA 和TFIIB 结合到 TFIID/DNA 复合物 上. TFIIA是稳定 TFIID TFIID － DNA复合物的作用。 TFIIB是促进RNA-polII结合及作为其他因子结合的 桥梁
转录起始 增强子
TATA盒 CAAT盒 GC盒
真核生物启动子保守序列
类别Ⅰ启动子：控制rRNA前体基因的转录 类别Ⅱ启动子：涉及众多编码蛋白质的基因
（mRNA)的表达调控，包含四类控制元件：
基本启动子
起始子
上游元件 应答元件
真核生物RNA聚合酶Ⅱ基本启动子序列
TATA框（Hogness框）：RNA聚合酶Ⅱ基本启 动子的共有序列TATA位于-25至 -30区，长度 7bp左右。 功能与RNA聚合酶定位有关，DNA双链在此解 链并决定转录的起始位置，是转录起始前复合物 的主要装配点。
DNA
3´
5´
启动子
终止子
5´ 3´
DNA全程复制，RNA片段转录
复制是为了保留物种的全部遗传信息，因此是 全程复制 转录是有选择性的，时间和空间不同，转录基 因具有差异。
DNA
3´
5´
5´ 3´
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。 转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的 终止由DNA上的终止子控制，转录是通过DNA指 导的RNA聚合酶来实现的。
RNA的生物合成(转录)
转录终止修饰点
编码链3’端后有 3’-AATAAA--GT-5’序列
转录因子
TF Ⅱ ：RNA-pol Ⅱ转录的转录因子
TFⅡD TFⅡA TFⅡB
辨认TATA盒，唯一能结 合TATA盒的蛋白质
稳定TFⅡD结合
解旋酶
ATPase 促进polⅡ结合
蛋白激酶
TFⅡF TFⅡE TFⅡH
结合顺序：
TFⅡD → TFⅡA →TFⅡB → TFⅡF→RNA-pol→ TF ⅡE → TFⅡH
过程
ρ因子与RNA转录产物 （ 3’富含C）结合
ρ因子和RNA聚合酶变构
RNA聚合酶停止转 录
解螺旋酶活性使DNA： RNA杂化双链解离
转录产物释放
不依赖ρ因子的转录终止
特点
终止信号：A=T 、G≡C密集区（DNA分子上） 转录产物：3’端连续U区（mRNA） U=A配对不稳定
终止区RNA发夹样或鼓槌状茎环结构
四膜虫rRNA内含子的二级结构 5´-端核苷酸序列
转录后的加工
原核生物转录与翻译连续进行 往往转录还未完成，翻译已开始，
原核生物中转录生成的mRNA 没有特殊的转录后加工修饰过程
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。
核酸内切酶
并接体（U1 SnRNA, U2 SnRNA）与hnRNA内含 子碱基互补结合于5’ ，3’端→套索→ 二次转酯反应切下内含子
mRNA的加工
RNA-polⅡ 的转录产物
第四章 转录 ——RNA 生物合成
第四章转录——RNA生物合成Chapter 4Transcription1第一节转录的分子基础第二节转录过程第三节RNA加工2第一节转录的分子基础3一、转录（transcription）概述1、转录：以DNA为模板在RNA聚合酶催化下合成RNA （tRNA、rRNA、mRNA及小分子RNA）的过程。
转录RNA DNA转录是否是产生RNA的唯一途径？452、转录的基本特征•RNA 前体是4种核糖核苷三磷酸ATP 、GTP 、CTP 和U TP ；•RNA 链合成方向是从5‘ 3’；•转录必须以DNA 链为模板，按照碱基互补原则添加或延伸RNA 链；•与DNA 聚合酶不同，RNA 聚合酶能起始新链合成，起始核苷酸一般是嘌呤核苷三磷酸，并将在5‘末端保持三磷酸基团。
•不同点：复制转录模板原料聚合酶产物碱基配对引物方式(特点)两股链均作为模板模板链作为模板dNTP NTPDNA聚合酶RNA聚合酶子代DNA双链mRNA;tRNA;rRNA A-T；G-C A-U；T-A；G-C 需RNA引物-------半保留复制不对称转录673、转录的基本过程RNA 聚合酶结合于DNA 特定位点转录起始链延长链的终止和释放8RNA 转录本与DNA 双链的关系 有义链(sense strand)/编码链(coding strand)：DNA 双链中不作为模板转录的链，即mRNA 序列与该链的方向和序列一致，除了T 被U 代替。
反义链(antisense strand)/模板链(template strand) ：即作为模板转录的链。
3、RNA聚合酶与转录因子的功能•只有全酶可起始转录，核心酶具有链延伸功能；• 亚基：酶装配、启动子识别和与激活因子结合；• 和 ’亚基：催化中心；• 亚基：分子量变化较大，可识别特异性启动子，确定转录起点；• 亚基：转录激活因子；• 因子：转录终止；•nusA：链延伸与终止。
10•核心酶不加区别地与任何DNA结合，σ因子减少这种结合，与核心酶形成全酶与特定的启动子结合。
RNA的生物合成—转录
第十一章R N A的生物合成—转录转录以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。
但从广义上讲，转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)等的生物合成过程也是转录。
转录是基因表达的第一步，也是关键的一步，因为生物体是否转录某个基因是受到严格调控的。
起始位点转录起始于DNA模板上的特定部位，该部位称为转录起始位点（start point），而终止于模板上的特殊顺序，称之为终止子（terminator）或终止位点（termination site）。
为了叙述的方便，习惯上以编码链为准，将转录起始位点的5′-端称为上游（upstream），3′-端称为下游（downstream）。
将转录起始位点标记为+1，那么，上游以负数表示，如-10、-35等，下游则以正数表示，如+50、+100等。
启动子能够被RNA聚合酶识别并与之结合，从而调控基因的转录与否及转录强度的一段大小为20~200bp的DNA序列，称之为启动子（promoter）。
目前已知的全部原核生物基因及绝大部分真核生物基因的启动子位于转录起始位点的上游序列中，只有真核生物RNA聚合酶III的启动子位于转录起始位点的下游序列中。
转录单位从启动子到终止子之间的DNA片段，称为一个转录单位(transcription unit)，或者更确切地说，被转录成单个RNA分子的一段DNA序列，称为一个转录单位。
图11-1 转录单位的结构示意图基因基因的本义是指负责编码一条多肽链的DNA片段。
后来发现，有的基因只转录成RNA（如tRNA或rRNA）而不编码多肽链，所以，基因的确切定义应是：被转录成RNA 的DNA片段。
将负责编码蛋白质多肽链的DNA片段称为结构基因（structural gene）。
一个转录单位可以是单个基因——单顺反子（monocistron），也可以是多个基因——多顺反子（polycistron）。
基因的遗传与表达—RNA的生物合成(生物化学课件)
一般可分 为 两类
DDRP 能直接识别的启动子
需蛋白质辅助因子的帮助，DDRP 才能识别的启 动子
2. 终止信号(终止子) DNA分子中决定RNA聚合酶终止转录的特定碱基序列。
原核生物终止信号碱基组成特点
GC富集区 有反向重复序列
AT富集区
决定转录产物的回折形成茎-环 (或称发夹)结构
GC富集区 反向重复序列
▲ E.Coli的DDRP 由 5 个亚基组成
α2ββ'(核心酶) +σ因子
σα2ββ'(全酶)
大肠杆菌RNA聚合酶亚基组成及其功能
────────────────────────
类型
亚基/酶分子
主要功能
─────────────────────
α
2
决定哪些基因被转录
β
1
参与转录的全过程
β'
1
与模板DNA结合 被利福平
解开转录起始点下游一小段(约 17bp) DNA双螺旋，产生单链模 板；
不需引物，催化形成第一个3，5-磷酸二酯键，沿 5‘→3’方向 延伸RNA链
能识别DNA模板上的转录终止信号(依赖于σ因子) 在基因表达中， 参与转录水平的调控
RNA聚合酶与启动子的结合模式图
⒉ρ因子 功能 (1)能帮助 DDRP识别终止信号并停止转录 (2)具有ATP酶和解链酶活性，使RNA-DNA杂化分子解链，从而释放 转录产物RNA分子
不对称转录的两方面含义 ：
v DNA 分子上的一条链可转录，另一条不转录 v 模板链并非永远在同一单链上
5'
3'
3'
5'
模板链（含结构基因） 编码链
第十五章 RNA的生物合成
5. 原核细胞基因转录的产物大多数为多顺反子mRNA，这 是由于原核转录系统中功能相关的基因共享一个启动子， 它们在转录时，以一个共同的转录单位进行转录。而真核 细胞，每一种蛋白质的基因都有自己独立的启动子，所以 真核细胞转录产物是单顺反子mRNA。
原核
DNA
A
B
C
P
转录
mRNA
A
B
C
真核
DNA P A P B P C
依赖ρ因子（rho factor）的终止：
（三）真核生物与原核生物转录的主要区别
1. 真核细胞RNApol种类较多，根据它们对α-鹅膏蕈碱的
敏感性不同分为RNA pol I 、II 、III（or A、B、C），
它们是高度分工的，不同的RNA聚合酶负责合成不同 的RNA。
2. 真核启动子比原核启动子更复杂和更多样性，不同的 RNA聚合酶有不同的启动子。
组成上类似于DNA（类似于DNA的RNA，D-RNA），代谢很 快，迅速合成和降解。 HnRNA分子很大，其中大约只有10%转变成mRNA，其 余在转录后的加工过程中被降解掉。
HnRNA转变成mRNA的加工过程包括
（1）戴帽 （2）加尾 （3）剪接（splicing） （4）修饰：主要是链内腺苷的甲基化
Qβ的基因次序:
5ˊ末端 成熟蛋白一外壳蛋白（或A1蛋白）一复制酶β亚基 3ˊ-末端
QβRNA复制酶由4种亚基组成：α、β、γ、δ亚 基，除了β亚基来自Qβ噬菌体外，其余的（α、γ和
δ）亚基都来自宿主即E.Coli。
当噬菌体Qβ侵入E.Coli后，先以Qβ的RNA为横
板合成β-亚基，然后再和宿主细胞中的α、γ、δ亚基 结合成复制酶，有了复制酶就可进行RNA的复制。
- 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)。
摆 动 配 对
6. 通用性
• 地球上的一切生物都通用这套密码子表。 • 已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、
植物细胞的叶绿体。 • 密码的通用性进一步证明各种生物进化自
同一祖先。
7.防错性
• 氨基酸的极性通常由密பைடு நூலகம்子第二位碱基决 定，简并性由第三位碱基决定。
• DNA突变时，保障编码的氨基酸不变，或 编码氨基酸的理化性质不变。
mRNA上存在遗传密码
mRNA上每三个连续核苷酸对应一个氨基 酸，这三个相邻核苷酸就称为一个密码子， 或三联体密码。
阅读与书写方向：5′→3′ 数量：64（43）,编码氨基酸 61 起始密码子：AUG（GUG） 终止密码子：UAA、UAG、UGA
证明三联体密码的三个著名实验
➢ 第一个实验：1961年由美国的 M.Nirenberg等人完成的。他首先利用多核 苷酸磷酸化酶合成了一条由相同核苷酸组成的 多核苷酸链,用它作模板,利用大肠杆菌蛋白提 取液和GTP在体外合成蛋白质。发现多聚(U) 导致多聚Phe的合成,表明多聚(U)编码多聚 Phe；类似的实验表明,多聚(A)编码多聚Lys； 多聚(C)编码多聚Pro (图A)
•第2位碱基U：非极性、支链氨基酸
•第2位碱基C：非极性或不带电荷的极性 氨基酸
•第2位碱基A、G：除Trp外，均为极性氨 基酸
•第2位碱基A，第1位碱基G：酸性氨基酸
•第2位碱基A、 G，第1位碱基C 、A ：碱 性氨基酸和不带电荷的极性氨基酸
二、肽链合成的场所 ---rRNA和核糖体
• 核糖体（核蛋白体）是蛋白质合成的场所。
对应同一种氨基酸的不同密码子，称 为同义密码子。同义密码子使用频率不同.
在蛋白质中出现频率越多的氨基酸， 其密码子的数量越多。
4.密码子使用频率不同
• 在蛋白质合成时，对简并密码子的使用频率是 不同的。
• 如UUU和UUC都为苯丙氨酸编码，但在高表 达的蛋白质中使用UUC的频率明显高于UUU。
5. 密码子与反密码子配对的不严格性
真核生物：游离核糖体或与内质网结合
原核生物：游离核糖体或与mRNA结合成串状 的多核糖体(提高翻译效率)。
• 在蛋白质生物合成过程中，常常由若干 核糖体结合在同一mRNA分子上，同时 进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存 在一定的间隔，形成念球状结构。
• 由若干核糖体结合在一条mRNA上同时 进行多肽链的翻译所形成的念球状结构 称为多核糖体。
tRNA 上 的 反 密 码 子 通 过 碱 基 互 补 与 mRNA上的密码子反向配对结合，反密码子 第一位碱基与密码子第三位碱基间不严格遵 守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。
密码子、反密码子配对的摆动现象
tRNA反密码子 第1位碱基
I
U G AC
mRNA密码子 第3位碱基
U, C, A A, G U, C U G
• 大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭圆球 体，其30S亚基呈哑铃状，50S亚基带有三 角，中间凹陷形成空穴，将30S小亚基抱住， 两亚基的结合面进行蛋白质合成。
• 核糖体的组成
核糖体
原核生物 (70S)
亚单位
小亚基(30S) 大亚基(50S)
真核生物 (80S)
小亚基(40S) 大亚基(60S)
rRNA
➢ 第三个实验：由Jones,Khorana等人完成 的。他们利用有机化学和酶法制备了已知的 核苷酸重复序列，以此多聚核苷酸作模板， 在体外进行蛋白质合成，发现可以生成三种 重复的多肽链（图C）。若从A翻译，则合成 出多聚Ile，即AUC对应Ile；若从U翻译，则 合成出多聚Ser，即UCA对应Ser；若从C翻 译，则合成出多聚His，即CAU对应His。这 是因为体外合成是无调控的合成，可以随机 地从A、或U、或C翻译，所以有三种重复的 多肽链生成。
第十二章
蛋白质的生物合成
第一节 参与蛋白质生物合成的物质
参与蛋白质合成的物质
• 原料：20种氨基酸 • 模板：mRNA • 运载体：tRNA • 场所：核蛋白体（rRNA与蛋白质构成） • 蛋白质因子：
– 起始因子（initiation factor, IF） – 延长因子（elongation factor，EF） – 释放因子（release factor，RF）
➢ 第二个实验：1964年也是由美国的 M.Nirenberg等人完成的。他们首先合成 一个已知序列的核苷酸三聚体，然后与大 肠杆菌核糖体和氨酰tRNA一起温育。由 此确定与已知核苷酸三聚体结合的tRNA 上连接的是那一种氨基酸。该实验对于几 种密码编码同一个氨基酸提供了直接的、 最好的证据（图B）。
• 其他：酶类、ATP、GTP、无机离子等
一、翻译的模板 ---mRNA及遗传密码
• mRNA是遗传信息的携带者、传递者
❖ 遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子。
❖ 原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位， 转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质， 为多顺反子。
❖ 真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子。
16S rRNA 5S rRNA 23S rRNA
18S rRNA 5.8S rRNA 5S rRNA 28S rRNA
蛋白质
21种 34种
～33种 ～ 49种
核 糖 体 的 组 成
核糖体的存在形式：
核糖体的存在形态有三种：核糖体亚基、单 核糖体和多核糖体。 核糖体亚基可在10mmol/L浓度的 Mg2+溶液中 聚合，在0.1mmol/L 浓度的Mg2+溶液中解聚。
• 基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发 生插入或缺失，可能导致移码突变。
3.密码子的简并性
遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有 一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个， 或多至6个三联体为其编码。
密码子简并性可以减少有害突变。
遗传密码的简并性
同一个氨基酸有两个或更多密码子 的现象，称为密码子的简并性。
从mRNA 5端起始密码子AUG到3端 终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联 体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链， 称为开放阅读框架(ORF)。
遗传密码的特点
1.密码子无标点符号
方向5 ‵ 3 ‵
2.密码子的不重叠
编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体 密码从起始密码子开始，连续阅读至终止 密码子，密码子间既无间隔也不重叠。