生物化学与分子生物学课件：五年制 转录 翻译(第八版)
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切割；在rRNA和tRNA的前体加工中起核心作 用；
化学修饰：在rRNA、tRNA、mRNA中都存在， 其中mRNA的化学修饰称为RNA编辑。
细胞内的RNA组分
mRNA：4%，含蛋白质编码信息 rRNA：80%，核糖体的组分 tRNA：携带氨基酸 snRNA：参与mRNA前体的加工 snoRNA：rRNA分子加工中起核心作用 scRNA：功能多种多样 tmRNA：标记合成的错误蛋白质，使之降解 miRNA：广泛的基因转录后调控作用（近年来
不对称转录
转录泡
编码链
模板链
1
RNA聚合酶
2
细菌的转录
3 真核生物的转录
4
转录后加工
1
RNA聚合酶
RNA聚合酶具有不同形式，但有共同特性
细菌只有一种RNA聚合酶。 真核生物有三种RNA聚合酶，聚合酶I、II、III。 聚合酶II（Pol II）是真核RNA聚合酶中研究最深 入的，也是最重要的，因为它转录几乎所有的蛋 白质编码基因。 细菌和酵母的核心酶有共同的形态和组织方式。 核心酶的形状象一只蟹爪，两个钳子的基部所夹 的是“活性中心裂隙”。
原核生物
细菌 RNA 古细菌 RNA pol（核心） pol（核心）
’
A’/A’’
RNA Pol I RPA 1
真核生物
RNA Pol II RNA Pol III
RPB 1
RPC 1
B
RPA 2
RPB 2
RPC 2
I
D
RPA 5
RPB 3
RPC 5
II
L
RPA 9
RPB 12
RPC 9
K
RPA 6
基因表达步骤繁多，并受到严密调节。
RNA的合成
DNA依赖的RNA聚合酶催化此反应 RNA聚合酶通过识别启动子而结合到模板上
RNA前体的加工
末端修饰：发生在真核与古细菌mRNA合成中， 包括5’-加帽、3’-加尾；
剪接（splicing）：从真核与古细菌的mRNA前 体中去除内含子（细菌的基因不含内含子）；
基因表达
Gene Expression
基因是合成有功能的基因产物（RNA或多肽链） 所需的全部核苷酸序列。
In molecular terms, a gene commonly is defined as
the entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional gene product (polypeptide or RNA).
RPB 6
RPC 6
(＋6 其它的) (＋9 其它的) (＋7 其它的) (＋11 其它的) 注：每列中的亚基均按分子质量降序排列。
T.Aquaticus RNA pol 核心酶 酿酒酵母 RNA pol II
RNA聚合酶催化的转录由一系列步骤组成
为转录一个基因，RNA聚合酶必须进行一系列定 义明确的步骤，包括：起始（initiation）、延伸 （elongation）、终止（termination）。
起始：启动子（promoter）是RNA聚合酶识别、 结合并启动转录的DNA序列。启动子-聚合酶复合 体一旦形成就发生结构改变，而使起始过程继续 进行，形成转录泡。
延伸：一旦RNA聚合酶已经合成了一小段RNA （10bp），转录进入延伸阶段。
终止：一旦RNA聚合酶转录了整个基因（获整组 基因），它必须停下来并释放RNA产物，该步骤 称为终止。
生物学领域的明星分子）
Baidu Nhomakorabea
第16章 RNA的合成
RNA合成包括转录和RNA复制
❖ 转录是以DNA为模板，由DNA依赖的RNA聚 合酶（RNA Pol）催化4种NTP聚合，生成 RNA的过程。
❖ RNA复制是某些RNA病毒以单链RNA基因组 为模板合成RNA的过程。
转录与复制的区别
转录只合成与模板互补的单链（不对称转录）。 转录得到的链是由NTP组成的，而不是dNTP。 RNA聚合酶不需要引物，可以从头起始转录。 RNA产物不与模板保持互补状态。相反，RNA聚 合酶在NTP添加处的几个核苷酸之后，便将正在 延长的链从模板上置换下来。这一置换对于同步 进行的翻译至关重要，同时也使得一个基因可以 同时转录成多条RNA。 转录的精确度（10-4）不如复制（10-7），因为它 缺乏广泛的校正机制。
—— Molecular Cell Biology，5th ed.
基因包括两个部分
⑴ 转录调控序列
⑵ 结构基因序列
转录 翻译 起始 起始 位点 位点
翻译 终止 位点
转录 终止 位点
基因表达
基因携带的遗传信息经转录、翻译等过程，合成 特定蛋白质，进而发挥特定的生物学功能的过程， 称为基因表达。
rRNA、tRNA……等RNA分子的转录过程也称基 因表达。
与因子将RNA聚合酶核心酶募集到启动子区域
σ and α subunits recruit RNA polymerase core enzyme to the promoter. The carboxy-terminal domain of the a subunit (αCTD) recognizes the UP element (where present), whereas s regions 2 and 4 recognize the –10 and –35 regions, respectively.
T.Aquaticus RNA pol 核心酶 T.Aquaticus RNA pol 全酶
70识别的启动子的特征
绝大多数70启动子 少数较强的70启动子 另一类型的70启动子
70识别的启动子的共有序列
因子的特定结构域识别启动子的特定区域
Regions of σ. Those regions of σ factor that recognize specific regions of the promoter are indicated by arrows. Region 2.3 is responsible for melting the DNA.
2
细菌的转录
细菌的启动子有某些明确的特征
在细胞内，RNA聚合酶只在启动子处启动转录。 核心酶并不能识别启动子，而需要因子的协助， 核心酶与因子共同组成RNA聚合酶全酶。 存在多种因子，如70、 32、28、54等，它们 可分别识别不同类的启动子。 细菌通过不同的亚基，来协调相关基因的表达， 以适应不同的生活环境。 E.coli最常见的因子是70。
化学修饰：在rRNA、tRNA、mRNA中都存在， 其中mRNA的化学修饰称为RNA编辑。
细胞内的RNA组分
mRNA：4%，含蛋白质编码信息 rRNA：80%，核糖体的组分 tRNA：携带氨基酸 snRNA：参与mRNA前体的加工 snoRNA：rRNA分子加工中起核心作用 scRNA：功能多种多样 tmRNA：标记合成的错误蛋白质，使之降解 miRNA：广泛的基因转录后调控作用（近年来
不对称转录
转录泡
编码链
模板链
1
RNA聚合酶
2
细菌的转录
3 真核生物的转录
4
转录后加工
1
RNA聚合酶
RNA聚合酶具有不同形式，但有共同特性
细菌只有一种RNA聚合酶。 真核生物有三种RNA聚合酶，聚合酶I、II、III。 聚合酶II（Pol II）是真核RNA聚合酶中研究最深 入的，也是最重要的，因为它转录几乎所有的蛋 白质编码基因。 细菌和酵母的核心酶有共同的形态和组织方式。 核心酶的形状象一只蟹爪，两个钳子的基部所夹 的是“活性中心裂隙”。
原核生物
细菌 RNA 古细菌 RNA pol（核心） pol（核心）
’
A’/A’’
RNA Pol I RPA 1
真核生物
RNA Pol II RNA Pol III
RPB 1
RPC 1
B
RPA 2
RPB 2
RPC 2
I
D
RPA 5
RPB 3
RPC 5
II
L
RPA 9
RPB 12
RPC 9
K
RPA 6
基因表达步骤繁多，并受到严密调节。
RNA的合成
DNA依赖的RNA聚合酶催化此反应 RNA聚合酶通过识别启动子而结合到模板上
RNA前体的加工
末端修饰：发生在真核与古细菌mRNA合成中， 包括5’-加帽、3’-加尾；
剪接（splicing）：从真核与古细菌的mRNA前 体中去除内含子（细菌的基因不含内含子）；
基因表达
Gene Expression
基因是合成有功能的基因产物（RNA或多肽链） 所需的全部核苷酸序列。
In molecular terms, a gene commonly is defined as
the entire nucleic acid sequence that is necessary for the synthesis of a functional gene product (polypeptide or RNA).
RPB 6
RPC 6
(＋6 其它的) (＋9 其它的) (＋7 其它的) (＋11 其它的) 注：每列中的亚基均按分子质量降序排列。
T.Aquaticus RNA pol 核心酶 酿酒酵母 RNA pol II
RNA聚合酶催化的转录由一系列步骤组成
为转录一个基因，RNA聚合酶必须进行一系列定 义明确的步骤，包括：起始（initiation）、延伸 （elongation）、终止（termination）。
起始：启动子（promoter）是RNA聚合酶识别、 结合并启动转录的DNA序列。启动子-聚合酶复合 体一旦形成就发生结构改变，而使起始过程继续 进行，形成转录泡。
延伸：一旦RNA聚合酶已经合成了一小段RNA （10bp），转录进入延伸阶段。
终止：一旦RNA聚合酶转录了整个基因（获整组 基因），它必须停下来并释放RNA产物，该步骤 称为终止。
生物学领域的明星分子）
Baidu Nhomakorabea
第16章 RNA的合成
RNA合成包括转录和RNA复制
❖ 转录是以DNA为模板，由DNA依赖的RNA聚 合酶（RNA Pol）催化4种NTP聚合，生成 RNA的过程。
❖ RNA复制是某些RNA病毒以单链RNA基因组 为模板合成RNA的过程。
转录与复制的区别
转录只合成与模板互补的单链（不对称转录）。 转录得到的链是由NTP组成的，而不是dNTP。 RNA聚合酶不需要引物，可以从头起始转录。 RNA产物不与模板保持互补状态。相反，RNA聚 合酶在NTP添加处的几个核苷酸之后，便将正在 延长的链从模板上置换下来。这一置换对于同步 进行的翻译至关重要，同时也使得一个基因可以 同时转录成多条RNA。 转录的精确度（10-4）不如复制（10-7），因为它 缺乏广泛的校正机制。
—— Molecular Cell Biology，5th ed.
基因包括两个部分
⑴ 转录调控序列
⑵ 结构基因序列
转录 翻译 起始 起始 位点 位点
翻译 终止 位点
转录 终止 位点
基因表达
基因携带的遗传信息经转录、翻译等过程，合成 特定蛋白质，进而发挥特定的生物学功能的过程， 称为基因表达。
rRNA、tRNA……等RNA分子的转录过程也称基 因表达。
与因子将RNA聚合酶核心酶募集到启动子区域
σ and α subunits recruit RNA polymerase core enzyme to the promoter. The carboxy-terminal domain of the a subunit (αCTD) recognizes the UP element (where present), whereas s regions 2 and 4 recognize the –10 and –35 regions, respectively.
T.Aquaticus RNA pol 核心酶 T.Aquaticus RNA pol 全酶
70识别的启动子的特征
绝大多数70启动子 少数较强的70启动子 另一类型的70启动子
70识别的启动子的共有序列
因子的特定结构域识别启动子的特定区域
Regions of σ. Those regions of σ factor that recognize specific regions of the promoter are indicated by arrows. Region 2.3 is responsible for melting the DNA.
2
细菌的转录
细菌的启动子有某些明确的特征
在细胞内，RNA聚合酶只在启动子处启动转录。 核心酶并不能识别启动子，而需要因子的协助， 核心酶与因子共同组成RNA聚合酶全酶。 存在多种因子，如70、 32、28、54等，它们 可分别识别不同类的启动子。 细菌通过不同的亚基，来协调相关基因的表达， 以适应不同的生活环境。 E.coli最常见的因子是70。