第11章转录

模板链、编码链与转录及翻译的关系
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′ 模板链
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译
mRNA
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
转录
DNA
RNA
参与转录的物质
底物: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板: 单链DNA 酶:RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) 其他蛋白质因子
DNA复制与转录的比较
复制
转录
①都是酶促的核甘酸聚合过程
相
②以DNA为模板
同
③遵循碱基配对原则
点
④都需依赖DNA的聚合酶
RNA
延长的RNA
两种RNA聚合酶的异同
引物酶
催化转录的RNA-pol
共同点: 本质上都是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）;
催化游离的NTP聚合。
区别: ①复制起始时聚合短链RNA 作为引物，以提供3’-OH 末端，使子代DNA链能够 延长。
②dnaG基因编码，
③对利福平不敏感。
转录时催化子链延长
结构基因
5
编码链
3
模板链
转录方向
模板链
3
编码链
5
转录方向
模板链在同一双链的不同单股时，由于转录方 向都从5´→3´，表观上两者转录方向相反。
•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)，也称作有意义链 或Watson链。
相 对 的 另 一 股 单 链 是 编 码 链 (coding strand)，也称为反义链或Crick链。
第十一章
RNA的生物合成 （转录）
RNA Biosynthesis, Transcription
目录
转录 (transcription)
在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合 成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给 RNA的过程称为转录。
经转录生成的RNA主要有三种，分别是rRNA， tRNA，mRNA。
DNA
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. 5'-CAGCUGACU-3' B. 5'-CTGACTAGT-3' C. 5'-TGATCAGTC-3' D. 5'-CUGACUAGU-3' E. 5'-UGAUCAGUC-3'
转录的特点（与复制相对应）
➢原核生物有多种σ亚基，本质是蛋白质
σ70：一般情况下起作用的是
（辨认典型转录起始点）
σ32：是辨认热休克蛋白基因（hsp)转录
起始点的蛋白质。 热休克蛋白(Hsp):环境温度升高时 才合成的蛋白质。 转录起始点上游的序列与一般基 因不同，由σ32辨认
RNA聚合酶与DNA聚合酶的差别
（1）RNA聚合酶只有 5′→3′的聚合酶活性，无5′或 3′外切酶的活性。RNA聚合酶缺乏 3′-外切酶的活性 是转录忠实性不如复制的主要原因；
由rpoBC, rpoA基因编码 对利福平敏感。
（二）RNA聚合酶由多个亚基组成
➢ 原核生物中的Rห้องสมุดไป่ตู้A聚合酶全酶由四个亚基构成 的五聚体，即2'。
➢ 亚基与转录起始点的识别有关，在转录合成开 始后被释放；余下的部分（2'）被称为核心 酶，与RNA链的聚合有关。
原核生物的RNA聚合酶
全酶 (holoenzyme)
核心酶 (core enzyme)
原核生物RNA聚合酶亚基的功能
亚基
分子量 36512 150618 155613 70263
功能 决定哪些基因被转录
结合核甘酸，催化磷酸二酯键
结合DNA模板，开链 辨认起始点
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
二、RNA合成由RNA聚合酶催化
（一）RNA聚合酶能直接启动RNA链的合成
➢ 这是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶 （DDRP）。
➢ 该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在 的条件下，不需要引物，即可从5'→3'聚合 RNA。
( NMP )n + NTP → ( NMP ) n+1 + PPi
及其上游(upstream)的调控序列。
终止点
调控序列
结构基因
5 3
RNA-pol
3 5
RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启 动子(promoter)。是调控序列的一部分,控制转 录的关键部位.
操纵子（operon）:原核生物的转录单位
操纵子（operon）
调控序列
结构基因
I
P
O
S1
S2
S3
?
1.不对称转录 2.转录的连续性
➢ RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚 合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条 RNA链之间无需再进行连接。
3.转录的单向性
➢RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合， 所依赖的模板DNA链的方向为3'→5'，而 RNA链的合成方向为5'→3'。
4.有特定的起始和终止位点
（2）RNA聚合酶本身就能够促进DNA双链解链； （3）RNA聚合酶催化转录的从头合成，不需要引物； （4） RNA聚合酶的底物是NTP，而不是dNTP，由UTP代
替dTTP
三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子上起 动转录
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
Templates & Enzymes in Prokaryotic Transcription
目录
一、原核生物转录的模板
转录的模板是DNA双链中一股单链的不同区段
能转录出RNA的DNA区段，称为结构基因
(structural gene)。
不对称转录(asymmetric transcription): 包括两方面含义: ①在DNA双链上，一股链可转录，另一股链不 转录； ②模板链并非总是在同一单链上。
⑤聚合过程都是生成磷酸二酯键
⑥新链合成方向为5’→3’
不 ①模 板 两股链均复制
同
②原 料 ③聚合酶
dNTP DNA聚合酶
点 ④碱基配对 A-T，G-C
⑤产 物 半保留的双链DNA
模板链转录
NTP RNA聚合酶 A-U，T-A，G-C mRNA, tRNA, rRNA
目录
第一节
原核生物转录的模板和酶
启动子 Promoter 结合RNA聚合酶