分子生物学RNA的生物合成(转录)模板
分子生物学：第3章RNA的转录习题和答案
第三章RNA的转录一、名词解释1．转录2．模板链（反义链）3．非模板链（编码链）4．不对称转录5．启动子6．转录单位7．内含子8．外显子9．sigma因子10．RNA编辑11．核酶12．gRNA 13．GU-AG规则14．转录后加工15．核内不均一RNA 16．RNA复制二、填空题1．由逆转录酶所催化的核酸合成是以_______为模板，以_______为底物，产物是_______。
2．RNA生物合成中，RNA聚合酶的活性需要_______模板，原料是_______、_______、_______、_______。
3．大肠杆菌RNA聚合酶为多亚基酶，亚基组成_______，称为_______酶，其中_______亚基组成称为核心酶，功能_______；σ亚基的功能_______。
4．用于RNA生物合成的DNA模板链称为_______或_______。
5．RNA聚合酶沿DNA模板_______方向移动，RNA合成方向_______。
6．真核生物RNA聚合酶共三种_______、_______、_______，它们分别催化_______、_______和_______的生物合成。
7．某DNA双螺旋中，单链5’… ATCGCTCGA … 3’为有意义链，若转录mRNA，其中碱其排列顺序为5’… _______… 3’。
8．能形成DNA--RNA杂交分子的生物合成过程有_______、_______。
形成的分子基础是_______。
9．DNA复制中，_______链的合成是_______的，合成的方向和复制叉移动方向相同；_______链的合成是_______的，合成的方向与复制叉方向相反。
10．一条单链DNA(+)的碱基组成A2l％、G29％，复制后，RNA聚合酶催化转录的产物的碱基组成是_______。
11．RNA聚合酶中能识别DNA模板上特定起始信号序列的亚基是_______ ，该序列部位称_______。
RNA合成
2、 转录的延伸
酶构象发生变化，底 物NTP不断加在RNA链的3’ 端，RNA链不断延伸，解 链保持17bp，RNA与模板 链形成12bp的杂交链。
3、 转录的终止
提供转录停止信号的DNA序列称为终止子。终 止子的作用是在DNA模板的特异位点处终止RNA 的合成。
原核细胞中有两类终止子： 不依赖ρ因子的终止子（强终止子）；
RNA转录合成的基本过程
1、起始
RNA聚合酶全酶与DNA结合， 搜寻启动子，与-35序列结合，形成 封闭的启动子复合物。 当移动至-10序列后，酶与DNA 分子紧密结合，此时发生局部解链， 形成开放型的启动子复合物。 此时第一个底物NTP进入起始位 点，形成三元复合物，当合成9-10 个核苷酸后， σ因子脱落，进入延 伸阶段。
TATA区的作用在于决定转录精确的起始，序列的改变 会使转录位点偏移
③上游启动子元件（UPE）：真核Ⅱ型启动子上游具有多种 调控元件
CAAT区：转录起始位点上游-70—-80bp处的 CCAAT顺序。 GC区：位于CAAT盒邻近 共同顺序：GGGCGG。 CAAT和GC区主要提高转录的效率和特异性,不参与 起始位点的确定.
β ω α
α
σ
β ’
图 12-5 E.coli RNA 聚合酶的亚基组成
大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
亚 基 α β β' ω σ 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
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。
分子生物学原理--RNA的生物合成
调控序列
结构基因
5
3
3
RNA-pol
5
RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启
动子(promoter)。
2021/4/4
分子生物学原理
三、模板与酶的辨认结合
•启动区的保守序列 •原核生物有两个元件 -35bp的辨认位点：5’-TTGACA-10bp的Pribnow盒: 5’-TATAATPu •真核生物有多个元件(如-30的 Hogness或TATA盒)。
• 在模板链读码框架的3’端之后，常有一 组共同序列AATAAA，再下游还有相当 多的GT序列，这些序列称为转录终止的 修饰点。
2021/4/4
分子生物学原理
转录与复制的相似之处
• 都以DNA为模板 • 需要核苷酸作原料，从5’到3’延长；
生成磷酸二酯键以连接核苷酸 • 都遵从碱基配对规律 • 都需要依赖DNA的聚合酶 • 产物都是很长的多核苷酸
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
转录起始复合物:
2021/4/4
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
分子生物学原理
3
模板链
转录方向
转录方向
模板链
3
编码链
5
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分子生物学原理
二、 RNA聚合酶
• 转录酶：依赖DNA的RNA聚合酶 DNA dependent RNA polymerase DDRP
第十六章 RNA的生物合成
第十六章RNA的生物合成一、内容提要（一）RNA转录基本规律与体系1．RNA生物合成的概念转录是以DNA单链为模板，在DNA指导的RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。
2．不对称转录在结构基因的DNA双链中，只有一条链可以作为模板，通常将这条能指导转录的链称为模板链或有意义链；与其互补的另一条链则称为编码链或反意义链，模板链并非总在一条链上。
转录的这种选择性称不对称转录。
3．RNA聚合酶原核生物中只有一种RNA聚合酶，由4个亚基αββ′σ组成五聚体（α2ββ′σ）蛋白质。
α2ββ′亚基合称核心酶，σ亚基加上核心酶称为全酶，转录起始需要全酶。
σ亚基的作用是能够识别不同基因的启动序列，从而使RNA聚合酶能特异地启动不同基因的转录。
真核生物有三种RNA聚合酶，分别为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，RNA聚合酶Ⅰ的转录产物是45S rRNA，聚合酶Ⅱ的转录产物是hnRNA，RNA聚合酶Ⅲ的转录产物是5S rRNA、tRNA、snRNA。
（二）转录的过程1．原核生物RNA的转录过程（1）起始首先由RNA聚合酶的σ亚基辨认启动子，并以RNA聚合酶全酶的形式与启动子结合，形成酶-启动子开链复合物，使DNA 模板链暴露，启动转录。
（2）延伸链的延伸有核心酶催化，核心酶在DNA模板上沿3′→5′方向以屈伸交替状移行，一面使双股DNA解链，一面催化4种NTP按模板链互补的核苷酸序列逐个连接，使RNA按5′→3′方向不断延伸，直至转录终止处。
新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交双链，当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。
（3）终止①依赖ρ因子转录终止：ρ因子在终止点处与转录产物结合，使RNA-DNA双螺旋解开，释放RNA，并和RNA聚合酶一起从模板上脱落。
②非依赖ρ因子的转录终止：DNA 模板上靠近转录终止部位有特殊的核苷酸序列，转录生成的RNA 产物可形成特殊的发夹结构，发夹结构可以阻止RNA聚合酶继续沿DNA模板向前移动，而终止转录。
RNA的转录合成
Ⅱ类启动子
．
8.3 转录过程
The Process of Transcription
一、原核生物的转录过程
（一）转录起始
转录起始需解决两个问题：
1. RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域。 2. DNA双链解开，使其中的一条链作为转录 的模板。
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
真核生物聚合酶的成分及功能
（二）RNA聚合酶Ⅱ 羧基末端结构域（CTD）：
1、位置：RNA聚合酶Ⅱ最大亚基羧基末端
2、结构特点：
（1）具有7个氨基酸（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro-Ser）
的重复序列（酵母：重复26次；哺乳类：52次）
（2）多个磷酸化位点：Ser、Thr
作用
CTD磷酸化对调控基因转录有重要作用：
基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊
的结构来终止转录。
DNA
5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT... 3
5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`
第八章 RNA的转录合成
RNA Biosynthesis Transcription
8.1 概述
分子生物学最基本的原理是：基因是唯 一能够自主复制、永久存在的遗传单位， 其生物学功能是以蛋白质的形式表达出 来的 DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过 自主复制得到永存，并通过转录生成信 使RNA、翻译生成蛋白质的过程来控制 生命现象
分子生物学Chapter 4 转录
σ σ70 σ32 σ54
Biological Process
general Heat shock N metabolism
Consensus Sequence
…TTGACA…… TATAAT…
…TCTCNCCCTTGAA…… CCCCATNTA…
…CTGGNA…… TTGCA…
RNA聚合酶其它亚基的功能
-10区
C G/A T initiation site
转录起点
上游 upstream
下游 downstream
原核生物的扩展启动子
（Extended Promoter）
Extended promoter:
Core promoter: Binding site for RNA polymerase UCE (Upstream control Element，上游控制元件; Up element, UP,上游
β’ : recognize and bind to the template un-specifically
σ: recognize and bind the template specifically
α: unwind the double-strand β: nucleotide’s binding during initiation and elongation
ρ– dependent
ρ factor: (1) Moves along the nascent RNA towards the transcription complex (2) Hydrolyzes the ATP to energize the moving
(3) Helicase
分子生物学 第四章 RNA的生物合成
第二节 转录的基本条件
一.反应体系
含DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+ 。 其中原料为四种核苷三磷酸 NTP,DNA中的T在RNA合成中变为U ； 合成过程: 连续，方向：5'→3' 合成部位：细胞核内。
二.转录反应的模板 转录反应不但需要DNA作为模板， 而且不同的RNA聚合酶对DNA两股链 以及不同的DNA段落都有一定的选择 性。
RNA聚合酶对利福平(rifampicin)和利福霉 素(rifamycin)表现敏感的原因
（二） RNA聚合酶对模板的选择
RNA聚合酶对模板的选择包含两层意思。 其一是不同的RNA聚合酶转录不同的基因， 合成不同的RNA。 其二是RNA聚合酶对DNA的两股链有选择性。
转录(transcription)的不对称性就是指 转录只以双链DNA中的一条链作为模板进行转 录，将遗传信息由DNA传递给RNA的现象。
他们的研究结果不仅破除了“酶一定是 蛋白质”的传统观点，而且也破除了“RNA 的功能只是控制蛋白质的合成”这一传统 观点。 因此他们于1989年共同获诺贝尔化学 奖。 此后RNA的重要功能不断有新的发现， 从而认识到——DNA是携带遗传信息分子， 蛋白质是执行生命功能的分子，RNA则既是 信息分子，又是功能分子。
二. RNA的结构与主要生理功能
RNA几乎总是线性单链的，极少有环状RNA分子。 但几乎每个RNA分子都有许多短的双螺旋部分，称为 发夹。 除了标准的GC和AU对之外，还有较弱的GU对可帮 助单链RNA形成二级结构。
一条正在延伸的RNA链的二级结构会影响这个RNA 分子的剩下部分的合成。
一个细胞中含有许多不同的RNA 分子，其长度为50个核苷酸到数万个核 苷酸不等。
分子生物学名词解释(中文)
分子生物学名词解释第二章核酸的结构与功能1. DNA的变性与复性(denaturation and renaturation of DNA): 双链DNA(dsDNA)在变性因素(如过酸、过碱、加热、尿素等)影响下,解链成单链DNA(ssDNA)的过程称之为DNA变性。
DNA变性后，生物活性丧失，但一级结构没有改变，所以在一定条件下仍可恢复双螺旋结构。
热变性的DNA经缓慢冷却后，两条互补链可重新恢复天然的双螺旋构象，这一现象称为复性，也称退火。
2．核酸分子杂交(hybridization of nucleic acids)：在DNA变性后的复性过程中，将不同来源的DNA单链分子或RNA分子放在同一溶液中，只要在DNA或RNA的单链分子之间存在着一定程度的碱基配对关系，就可以在不同的分子间形成杂化双链，这种现象称为核酸分子杂交。
3．增色效应与减色效应(hyperchromic effect and hypochromic effect): DNA变性时，双螺旋松解，碱基暴露，OD260值增高称之为增色效应；除去变性因素后，单链DNA依碱基配对规律恢复双螺旋结构，OD260值减小称为减色效应。
4．Tm：DNA的变性从开始解链到完全解链，是在一个相当窄的温度范围内完成的。
在这一范围内，紫外光吸收值达到最大值的50%时的温度称为DNA的解链温度。
第八章核苷酸代谢第十章DNA的生物合成（复制）1. 中心法则（the central dogma）：DNA的遗传信息转录为RNA，RNA通过翻译指导合成蛋白质。
DNA还通过复制将遗传信息代代相传。
1970年发现RNA能逆转录为DNA，是对中心法则的补充。
2. 基因和基因表达(gene and gene expression)：基因是为生物活性产物编码的DNA功能片段，这些产物主要是蛋白质或各种RNA。
通过转录和翻译，将DNA分子上A，T，C，G四种符号所包含的序列信息，转变为蛋白质分子上20种氨基酸的序列信息的过程称为基因表达。
分子生物学——转录
转录起始复合物
RNApol (α2ββ′σ - DNA - pppGpN- OH 3′ α ββ′σ) ′
（二）转录延长
1. σ亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变 亚基脱落， 聚合酶核心酶变 构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前 与模板结合松弛，沿着 模板前 移； 2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合， 核心酶作用下 作用下， 不断聚合， 不断聚合 RNA链不断延长。 链不断延长。 链不断延长 (NMP) n + NTP → (NMP) n+1 + PPi
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链 分子双链上某一区段， 分子双链上某一区段 可转录，另一股链不转录； 可转录，另一股链不转录； • 模板链并非永远在同一单链上。 模板链并非永远在同一单链上。
聚合酶（ 二、RNA聚合酶（DDRP） 聚合酶 ）
1. 原核生物的 原核生物的RNA聚合酶 聚合酶 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基 的 聚合酶是由四种亚基 组成的六聚体（ ωσ） 组成的六聚体（ α2 β β′ ωσ）
TF II B
TF II H
DNA
转录 前 起 始 复 合 物
4. 拼板理论 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至 个 一个真核生物基因的转录需要 至5个 转录因子。转录因子之间互相结合，生成 转录因子。转录因子之间互相结合， 有活性和专一性的复合物，再与 有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合 聚合 酶搭配而有针对性地结合、 酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基 因。
一、原核生物的转录过程
生物化学(12.2)--作业RNA的生物合成(附答案)
说出下列各核酸序列的名称和各序列与转录的关系。 ①……TTGACA……TATAAT…… ②TATA ③AAA……AAA……(polyA) ④-CCA-OH-3′ ⑤UUU……UUU(polyU) [答案] ① 原核生物启动子的一致性序列，即转录起始点－35 区和－10 区的序列，－10 区 序列又称为 Pribnow Box。是转录起始 RNA-pol 辨认和结合 DNA 模板的位点。 ②真核生物启动子或启动子的一部分。属于顺式作用元件，称为 TATA box。其出现位置不如 原核生物那样相对固定，也不是所有转录都必须 TATA 盒： ③真核生物的 polyA(聚腺苷酸)尾巴，是转录终止与转录后修饰两个过程同时发生的现象 。 polyA 尾巴在翻译时逐渐变短，说明它在维持 mRNA 稳定性上发挥一定作用。 ④ tRNA 3′ 末端的序列，由转录后加工加上去的，其功能是在翻译过程中与 tRNA 反密码子 相对应的氨基酸结合，生成氨基酰-tRNA。 ⑤是原核生物非依赖 Rho 因子转录终止的转录产物 3′ 末端序列，跟在茎环结构的下游。其 功能与 RNA 脱离转录模板 DNA 有关。因为转录过程 RNA 3′ 端是与模板链互补结合的，AU 配对不稳定，RNA 中出现多聚 U，使 RNA 易于从模板链上脱落。
问答题 列表比较转录与复制的异同点。 [答案] 见表。
复制
转录
相同点
①都是酶促的核苷酸聚合过程 ②都是以 DNA 为模板
分子生物学课件第七章 RNA的生物合成
(for emergencies)
E. coli also has six alternative sigma factors that are used in special circumstances
Some of the sigma factors found in Bacillus subtilis
Control of sporulation in Bacillus subtilis also involves antisigma factors and anti-anti-sigma factors!
真核生物的启动子
三种RNA pol； 不同的RNA pol识别不同的启动子；
Promoter of RNAP II
原核生物RNA聚合酶可以被 利福霉素（rifamycin） 抑制。
利福霉素是从 链霉菌（streptomyces） 中分离得到的一 种抗生素，可以与细菌RNA pol的β亚基直接结合，抑制第 一个磷酸二酯键的形成。
人工合成的利福平 rifampicin，可供口服，用于细菌感染 的临床治疗。
真核生物叶绿体RNA聚合酶和线粒体RNA聚合酶对 -鹅膏蕈碱不敏感，但可以被利福霉素抑制。
RPB5 RPB6 RPB7
RPB8 RPB9 RPB10 RPB11 RPB12
220 Binds DNA
’
(and has CTD)
150 Binds NTPs
45
assembly
1
32
Not essential,
(stress response)
27
Target for activators
23
Efficient assembly
分子生物学第7章RNA的生物合成
复制和转录的共同点:
DNA 模板 碱基配对规律 生成磷酸二酯键 链延长方向5'→3'
模板 原料
酶
产物
配对
复制和转录的不同点:
复制
转录
两股链均复制
dNTP DNA聚合酶 需要引物 子代双链DNA (半保留复制)
A -T，G-C
模板链转录(不对称转录) NTP
RNA聚合酶 不需要引物 mRNA ， tRNA ， rRNA
起始位点的嘌呤碱基 与模板+1位碱基配对
在模板指导下依 次引入NTP
延伸位点引入与模板＋ 2位碱基配对的第二个 NTP，形成磷酸二酯键
新合成RNA链延伸约 6~10碱基后，σ因子从
全酶脱落
延伸阶段
图7-12 基因转录起始过程中第一个磷酸二酯键的形成
开放复合物内的RNA聚合酶往往会重复催化短RNA分子的 合成并释放它们，这样的合成称为“无效”合成。聚合酶的活 性中心最多能容纳8 nt，差不多等于“无效”转录物的长度。
n4CMP
产物RNA
7.1.2.2. 原核细胞RNA聚合酶的结构与功能
7.1.2.2.1 细菌的RNA聚合酶
核心酶(core enzyme)：2
全酶(holoenzyme)： 2
图7-2 E. coli RNA pol的体外组装
大肠杆菌RNA聚合酶各亚基的性质与功能
亚基 基因 rpo A
rpo B rpo C
7.1 DNA转录
7.1.1 转录的一般特征
(1) 转录发生在DNA分子上某些特定的区域 转录只发生在DNA分子上具有转录活性的区域，DNA两 条链并不是总会被转录。对某一特定基因来说，作为模板的 DNA链称为模板链、无义链、Waston链，与模板链互补的另 一条链称为编码链、有义链、Crick链。
RNA的生物合成 分子生物学
第三章RNA的生物合成DNA转录: RNA聚合酶以DNA为模板催化合成RNA的过程；RNA复制：RNA复制酶以RNA为模板指导合成RNA的过程；第一节转录的基本特征转录：是由DNA按碱基配对原则指导合成RNA的过程；RNA的转录合成所需的酶原料、能量及参与的离子：DNA模板、NTP底物、RNA聚合酶和镁离子；RNA聚合酶的作用原理：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’；5’-(NMP)n-OH 3’+NTP 5’-(NMP)n+1-OH+PPi1.选择性转录转录的基本特征 2.不对称转录3.转录后加工1.选择性转录:细胞在不同的发育阶段，根据生产条件和代谢需要转录不同的基因产物；2.不对称转录模板连：DNA中每一个转录区都只有一股连可以被转录（与模板连互补，也称负链、反义链）；编码链：另一股链通常不被转录（与转录产物一致，也称正链、有义链）注：DNA双股链中的每一股链都可能含有指导RNA合成的模板；3.转录后加工初级转录产物：RNA聚合酶转录合成的RNA：转录后加工：初级转录产物的加工过程；第二节RNA聚合酶RNA聚合酶的特点：1.可启动RNA的合成，不需引物；2.只以一条DNA链或其一段DNA为模板；3.碱基互补配对的原则：A与U，G与C配对；4.合成方向：5’→3’；5.合成是连续进行的；6.无校读功能；7.需要Mg2+或Mn2+离子；8.可与多种调节转录的蛋白因子相互作用。
原核生物的RNA聚合酶的特点RNA聚合酶组成：全酶由2 个α、β、β’、ω、σ5种亚基组成，椭圆球形，可结合约60个核苷酸；RNA聚合酶全酶：五种亚基构成的六聚体（ɑ2ββ＇ωσ）RNA聚合酶核心酶(ɑ2ββ＇ω)：没有σ亚基的酶，只催化RNA链的延长，对转录的起始无作用；注：每种原核生物只有一种核心酶催化合成tRNA,mRNA,Rrna真核生物的RNA聚合酶的特点RNA聚合酶组成：2个大亚基RPB1和RPB2（大肠杆菌核心酶的β＇和β）、2个类α亚基（大肠杆菌的2个α亚基）和1个类ω亚基（大肠杆菌的ω亚基）RNA聚合酶Ⅱ的RPB1含有的羧基末端结构域（CTD）是磷酸化位点：1.与启动子结合时,CTD是未磷酸化的；2.启动转录是，CTD是磷酸化的第三节与转录有关的调控序启动子：RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，具有方向性；原核生物基因启动子 1.Sextama框原核生物基因启动子位于转录区的上游，其中有两段保守序列，具有高度的保守性和一致性，分别称为2.Pribnow框（称TATA盒）真核生物基因启动子1.核心启动子（CPE）Ⅱ类启动子的元件2.上游启动子(UPE)Ⅲ类启动子原核生物与真核生物基因启动子的结构有一定的相似性又有差异：原核生物和真核生物基因的终止子终止子：是位于转录区下游的一段DNA序列，是转录的终止信号，最后才被转录，编码3‘端；原核生物（ρ因子：是一种同六聚体，具有ATP酶和ATP依赖性解旋酶活性，可以与转录产物结合。
第三章 转录
② ρ因子的作用机理
“热追踪（hot-pursuit）”模型：
◆ρ因子结合：最初结合到RNA终止子上游一个伸展的 （约70个核苷酸）单链区。 ◆ρ因子移动：结合到RNA上后，发挥ATP酶活性以提供在
RNA上滑动的能量，直到它到达RNA-DNA杂合链区域(可
能ρ因子沿RNA移动比聚合酶沿DNA移动的速度快)，
TATA
RNA Pol II
2.4 起始到延伸的转变
转录的起始
真核生物转录的起始
♫ 三种RNApol均没有对启动子特异序列的识别 能力 ♫ 转录起始过程需要很多的辅助因子(称为转录因 子TF)参与, 并且按一定顺序与DNA形成复合物， 协助RNApol定位于转录起始点，RNA聚合酶I、 II、 III，分别称为TFI、 TFII和 TFIII
真核生物转录的开始
2、底物为4种三磷酸核苷酸：ATP，GTP， UTP 和CTP；
3、不需要引物；
4、需要其他起始蛋白的存在，聚合酶才能与 启动子结合并诱导起始；
2. 2 真核生物的启动子
• 三种 RNApol → 三种转录方式 • 三种启动子 → 三类基因，Ⅰ类 类 Ⅱ类 Ⅲ
2. 2 .1 RNA聚合酶I：核心元件和上游 控制元件
前; RNA发夹结构的
形成可能是必需的。
（2）ρ-依赖型终止子 (rho-dependent terminator)
①ρ因子的基本结构 ρ因子是大肠杆菌的一种基本蛋白质，只在终 止阶段发挥作用，由6个相同亚基组成。作为 RNA聚合酶的辅助因子行使功能。大肠杆菌中 的ρ-依赖型终止子占所有终止子的一半左右。
①内源性终止子的基本结构
1) 二级结构中的发夹(长度 7-20 bp; 发夹靠近基部通 常有一个G-C富集区）。
分子生物学讲义-6RNA的生物合成1
分子生物学Molecular Biology赵青天津科技大学生物工程学院Email: zhao_qing@前情回顾3. RNA的生物合成（转录 Transcription）3.1 RNA结构、分类与功能3.2 转录基本概念及特点3.3 转录的基本过程3.1 RNA ( r ibo n ucleic a cid) 结构、分类与功能核糖核苷酸是RNA的基本结构和功能单位。
一个核糖核苷酸分子由三个分子组成：一分子磷酸、一分子核糖、一分子含氮碱基。
3.1 RNA ( r ibo n ucleic a cid) 结构、分类与功能核糖和嘧啶，T-U单链线性分子自身折叠RNA can fold into specific structuresRNA的双螺旋结构特征（a) 发夹结构（hairpin）；（b)凸结构（bulge)；（c) 环结构（loop)2. RNA分类及功能mRNAtRNA3’5’rRNA细胞内总RNA 编码RNA占总量的2% 非编码RNA 占总量的98%前mRNA （hnRNA ）mRNA 非编码RNA 前rRNA 前tRNA snRNA snoRNA scRNA tmRNArRNA tRNA所有生物仅真核生物 仅细菌 Small nuclear ribonucleic acids 小核RNA ，主要功能是RNA 剪接 small nucleolar RNAs 小核仁RNA ，主要功能是修饰RNA ，有明确的二级结构 small cytosol RNAs 小胞浆RNA ，是蛋白质定位合成于粗面内质网上所需的信号识别体的组成成分 Transfer-messenger RNA 是一种细菌的RNA 分子有双类似tRNA 和信使RNA 类似物质3.2 转录基本概念及特点转录是指在DNA指导的RNA聚合酶的催化下，按照碱基配对的原则，以4种NTP为原料合成一条与模板DNA互补的RNA的过程。
（1）转录从DNA模板的特定位点（启动子）开始，并在特定位点终止（终止子），此转录区域为一个转录单位（transcription unit）（2）合成方向为5’- 3’, 不需要引物。
分子生物学第十四章_RNA的生物合成
（二）原料
4种三磷酸核苷（NTP）： ATP、GTP CTP、UTP
（三）RNA聚合酶 （RNA POLYMERASE）
• 全称： 依赖DNA的RNA聚合酶(DNA-dependent RNA polymerase DDRP)
• 简称： RNA聚合酶（ RNA-pol）
• 作用：它以DNA为模板，4种NTP为原料，按 A=U、CG、T=A碱基配对规则，催化合成 5′→3′方向的RNA链。
（6）酶类 DNA聚合酶 RNA聚合酶
（7）配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
第四节 真核生物前体RNA的加工和降解
• 真核生物转录产物RNA都要经过一系列改变才能成为有生物活性的RNA 分子。
几种主要的修饰方式：
1. 剪接(splicing)
2. 剪切(cleavage)
3. 修饰(modification)
甲基转移酶
5' m7GpppGp…
帽子结构：
• 功能：
①可能是真核核糖体小亚基识别与结合位 点，从而参与蛋白质合成的启动
②可能阻止5′外切核酸酶对mRNA的降 解，增加mRNA的稳定性
2．加尾(adding tail)：
• 这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3'-端一些过剩的核苷 酸，然后再加入polyA。
图18-1 5种E.coli启动序列的共有序列
（五）终止因子（Ρ）
• 作用：协助RNA聚合酶辨认终止点并终止转录
第二节 原核生物的转录的过程
转录是以DNA为模板合成RNA的过程 起始 延长 终止
(一)起始阶段
转录起始需解决两个问题： • RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域 • DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板
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• 已发现三种RNA聚合酶 分别称为RNA聚合酶Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ，专一性地转录 不同的基因，生成不同 的产物i。
• 鹅膏蕈碱是真核生物 RNA聚合酶的特异性抑 制剂，但敏感性不同。
真核生物RNA聚合酶分子组成
• 真核生物的转录酶由8-12个亚基组成；
• 电泳分析显示：
– 有些亚基是两种酶或者三种酶共有的。
RNA聚合酶（RNA-pol）
产物 子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
配对 A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
3
参与转录的物质
原料: NTP
模板: DNA
酶: RNA聚合酶 RNA polymerase, RNA-pol
其他蛋白质因子
4
第一节
模板和酶 Templates and
结构基因 有意义链 转录产物及方向
7
二、RNA聚合酶
（一）原核生物的RNA聚合酶
目前研究比较透彻的是E.coli的
RNA聚合酶。
其它原核生物的RNA聚合酶在
结构、组成、功能上都与E.coli
的RNA聚合酶相似。
所有原核生物RNA聚合酶都受 利福平或利福霉素抑制。
大肠杆菌RNA聚合酶的组分
亚基
Enzymes
5
一、转录模板
• DNA分子上能转录出RNA的区段，称为结构基因
(structural gene)。
模板、转录及翻译产物
DNA 5′······GCA GTA CAT GTC······3′编码链 3′······CGT CAT GTA CAG······5′模板链 转录
mRNA 5′······GCA GUA CAU GUC······3′
RNA-Pol
调控序列 启动子
结构基因
操纵子：转录单位或转录区段
• RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启 动子(promoter)。
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对启动子的研究方法
RNA-Pol保护法
• 1）分离某段基因并与纯RNA-pol混合；
RNA聚合酶保护法
• 2）加入核酸外切酶（胰DNA酶）水解 DNA；
• 3）分离被RNA聚合酶结合而未被水解的 基因片段；
12
RNA-pol的移动
13
真核生物启动子保守序列
14
第二节
转录过程
The Process of Transcription
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一、原核生物的转录过程
• （一）转录起始
• 就是RNA-Pol结合到DNA模 板上的起始区域，DNA双链 局部解开，一条链作模板面 加入第一个、第二个NTP， RNA-Pol催化形成第一个磷 酸二酯键。
• 转录起始复合物形成。
• RNApol (2) - DNA pppGpN- OH 3
两个核苷酸形成磷酸二酯键
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
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（二）转录延长
• 4）测定并分析保护区（40-60bp）的碱 基序列；
原核生物启动子保守序列
酶保护区
5′ 3′
RNA-pol
结构基因 终止点
酶保护区DNA放大
5′ 3′
-50
-40
-30
TTGACA AACTGT
-20
-10
0
+10
pppG 转录开始
TATAAT-Pu
翻译开始
H2N
ATATTA-Py
Pribnow box
翻译
peptide N······Ala·Val·His·Val······C
• DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一股单链，称为模板链(template strand)，也称 作信息链、转录链、有意义链或Watson链。
• 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称 为非转录链、反义链或Crick链。
RNA-pol保护区结构特征
这些研究表明： 受保护的DNA区域位于结构基因上游，约40——60bp长度（ 40bp 相当于约14nm，4个螺距）的DNA片段，结构上有一致性； 大肠杆菌及噬茵体DNA的启动子有两个A-T配对比较集中的区域：
在mRNA开始点（第一核苷酸位置为+1）前的10个碱基对左 右，有一致性序列为TATAAT（Pribnow box）。此序列是识别 信号的关键部分。 另一识别部位距mRNA起始点前约35bp处，可能与RNA聚合酶 的开始结合有关。一致性序列为TTGACA。 序列分析还证明起始密码子在转录起始点下游，说明翻译起始点在 转录起始点之后。 RNA-Pol结合-10区v较结合-35区相对牢固。 推论： -35区是RNA-Pol对转录起始的辨认点（recognition site）； 辨认结合后酶向下游移动，达到Pribnow box ，酶已经跨入转 录起始点，形成相对稳定的酶-DNA复合物，就可以开始转录。
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
由四种亚基（ααββ′σ）组成的五聚体蛋白质 分子量480kDa
核心酶 (core enzyme) 催化转录延长
全酶 (holoenzyme) 活细胞转录起始需要
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（二）真核生物的RNA聚合酶
第十一章
RNA的生物合成（转录） RNA Biosynthesis （Transcription）
1
转录 (transcription)
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
此过程把DNA的碱基序列转抄成RNA 。
2
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
• 共有的亚基分子量低于40kDa。
– 每种酶有两个分子量＞100kDa的大亚基作催化 亚基，功能上与原核生物RNA-pol的β、β′ 亚基对应，结构上也有同源性。
– 分子量接近50kDa的亚基则与原核生物α亚基 相似。
• 也可能存在类似原核的σ亚基组分。
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三、模板上酶的辨认、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。
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不对称转录 (asymmetric transcription)
• 转录对DNA链的选择 性称为不对称转录。
不对称转录
structural gene：可以转录出RNA的DNA区段
• 有两方面的含义：
– 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。