第三章转录及转录调控文稿演示
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转录起始复合物(三元复合物): RNA聚合酶-DNA 模板-四磷酸二核苷酸
RNApol (2) - DNA - 5'pppGpN- OH 3
● 原核生物转录起始复合物
σ因子与核心酶形成全酶，σ因子发现起始 位点，全酶与-35序列结合，酶分子向-10序 列转移并牢固结合。形成闭合转录复合物
-10序列及起始位点处发生局部解链，形成 开放转录复合物
其解旋酶促使新生 RNA链从三元转录复 合物中解离出来， 从而终止转录。
13
（三）启动子结构
启动子是基因表达不可缺少的重要调控序列。没 有启动子，基因就不能转录。原核生物启动子是由两 段彼此分开且又高度保守的核苷酸序列组成，对 mRNA的合成极为重要。
RNA聚合酶保护区 结构基因
5
3
3
5
5
3
-50 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
-35 区
-10 区
开始转录
TTGACA AA C T G T
T A T A A T Pu A T A T T A Py
RNA-pol辨认位点 (Pribnow box) (recognition site)
原核生物启动子保守序列
转录起始点
1、 转录开始的位置
超过90%的转录起始点为嘌呤核苷酸，在转录 起始点有一保守序列：MCATMM，A是转录 始点。 M：A或C或G
稳定性存在差异
DNA/DNA双链比DNA/RNA杂化双链稳定 稳定性: G≡C>A=T>A=U
DNA
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的现象
三、转录终止
RNA聚合酶在DNA模板上停止前进， 转录产物RNA链从转录复合物上脱落。
机制 依赖Rho (ρ)因子的转录终止
非依赖Rho因子的转录终止
2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链 不断延长。
(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 3. 转录空泡的形成：
转录空泡(transcription bubble)：
DNA解开的两条单链与RNA聚合酶及其转录产物RNA构成的转 录复合物。
RNA-pol：40-60 bp； 解链：小于20 bp； RNA/DNA：8-9 bp。
大多数启动子为16~18bp
一、原核生物转录的起始
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. 辨认起始位点： 亚基辨认启动子的-35区，RNA聚合酶全
酶(2)与模板疏松结合。 酶滑行到-10区，通过亚基与模板牢固
36512 150618 155613 11000 70263
功能
决定哪些基因被转录 催化功能
结合DNA模板 功能尚不清楚 辨认起始点
σ亚基结合位点：-35序列 β‘亚基结合位点：-10序列
（二） ρ因子
1969年Roberts研究发现的控制转录终止的蛋白质。
因子：又称释放因 子，六聚体蛋白， 可以水解NTP，
第三章转录及转录调控文稿演示
转录单位
转录单位：一个转录区段可视为一个转录单位，包括 若干个结构基因及其上游的调控序列。
启动子
转录单位
终止子
+1
转录起点
编码区(开放阅读框)
转录终点
不对称转录（asymmewk.baidu.comric transcription）
* 在DNA分子双链上某一区段，一股 链可转录，另一股链不转录；
编码链 模板链
转录方向
模板链 编码链
高度的忠实性(high fidelity)
转录的忠实性是指一个特定基因的转录具有 固定的起点和固定的终点，而且被转录产生的剪 基序列，严格遵守碱基互补原则。
然而，转录出错率高于复制出错率 原因：RNA聚合酶没有校读功能
高度的进行性(highly progressive)
—10序列
2、 —10序列，位于转录起始位点上游— 10bp左右，有一个6个碱基组成的保守 序列TATAAT，是RNA聚合酶结合的部 位，又称为TATA盒或Pribnow盒。
特点：不同的启动子，其位置略有不同 不同的启动子，每个碱基出现的频率不 同。
—35序列
3、—35序列：位于转录起始位点上游35bp处， 故称—35序列，有一个6个碱基组成的保守序 列TTGACA.
在β亚基的催化下，形成RNA的第一个磷酸 二酯键，由DNA模板、RNA聚合酶、新生RNA 链组成转录起始复合物（三元复合物）。
σ因子从全酶上解离，核心酶与DNA的亲和 力下降，三元复合物在DNA链上移动，继续 合成RNA.
二、转录延长
1. 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构， 与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；
➢ 不同启动子的—35序列的每个碱基出现的频率 不同。
➢ —35序列是RNA聚合酶初始结合的部位 ➢ —35序列的核苷酸结构决定了启动子的强度
4、作用部位间隔区
-35序列和-10序列之间的间隔区碱基序列对转录起始并 不重要。
➢ -35序列和-10序列之间的间隔区长度对转录很重要。
➢ 实验结果表明： -35序列和-10序列之间的间隔区长度 为17bp时转录效率最高。
结合。 形成闭合转录复合物(二元复合物)
转录起始过程：
2. DNA局部解链 RNA聚合酶挤入DNA双链中，解链长度约
12~17个核苷酸， 拓扑异构酶参与。 形成开放转录复合物(二元复合物)
转录起始过程：
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
正常的转录一旦发生，就不会中途停止，转录终止 前RNA聚合酶不从模板链解离下来
一旦RNA聚合酶从模板链解离，则解离下来的 酶不可能与解离点重新结合
第二节 原核生物转录
一、原核生物转录相关结构和酶
（一）原核生物的RNA聚合酶
核心酶 core
enzyme
全酶 holoenzyme
亚基
ω
分子量
* 模板链并非永远在同一单链上。
相关概念
模板链(template strand)有意义链或Watson链： DNA双链中，能按碱基配对规律指引转录，生成RNA的 一股单链。
编码链(coding strand)反义链或Crick链： DNA双链 中碱基序列与RNA一致的一股链。
结构基因
转录方向
RNApol (2) - DNA - 5'pppGpN- OH 3
● 原核生物转录起始复合物
σ因子与核心酶形成全酶，σ因子发现起始 位点，全酶与-35序列结合，酶分子向-10序 列转移并牢固结合。形成闭合转录复合物
-10序列及起始位点处发生局部解链，形成 开放转录复合物
其解旋酶促使新生 RNA链从三元转录复 合物中解离出来， 从而终止转录。
13
（三）启动子结构
启动子是基因表达不可缺少的重要调控序列。没 有启动子，基因就不能转录。原核生物启动子是由两 段彼此分开且又高度保守的核苷酸序列组成，对 mRNA的合成极为重要。
RNA聚合酶保护区 结构基因
5
3
3
5
5
3
-50 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
-35 区
-10 区
开始转录
TTGACA AA C T G T
T A T A A T Pu A T A T T A Py
RNA-pol辨认位点 (Pribnow box) (recognition site)
原核生物启动子保守序列
转录起始点
1、 转录开始的位置
超过90%的转录起始点为嘌呤核苷酸，在转录 起始点有一保守序列：MCATMM，A是转录 始点。 M：A或C或G
稳定性存在差异
DNA/DNA双链比DNA/RNA杂化双链稳定 稳定性: G≡C>A=T>A=U
DNA
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的现象
三、转录终止
RNA聚合酶在DNA模板上停止前进， 转录产物RNA链从转录复合物上脱落。
机制 依赖Rho (ρ)因子的转录终止
非依赖Rho因子的转录终止
2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链 不断延长。
(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 3. 转录空泡的形成：
转录空泡(transcription bubble)：
DNA解开的两条单链与RNA聚合酶及其转录产物RNA构成的转 录复合物。
RNA-pol：40-60 bp； 解链：小于20 bp； RNA/DNA：8-9 bp。
大多数启动子为16~18bp
一、原核生物转录的起始
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. 辨认起始位点： 亚基辨认启动子的-35区，RNA聚合酶全
酶(2)与模板疏松结合。 酶滑行到-10区，通过亚基与模板牢固
36512 150618 155613 11000 70263
功能
决定哪些基因被转录 催化功能
结合DNA模板 功能尚不清楚 辨认起始点
σ亚基结合位点：-35序列 β‘亚基结合位点：-10序列
（二） ρ因子
1969年Roberts研究发现的控制转录终止的蛋白质。
因子：又称释放因 子，六聚体蛋白， 可以水解NTP，
第三章转录及转录调控文稿演示
转录单位
转录单位：一个转录区段可视为一个转录单位，包括 若干个结构基因及其上游的调控序列。
启动子
转录单位
终止子
+1
转录起点
编码区(开放阅读框)
转录终点
不对称转录（asymmewk.baidu.comric transcription）
* 在DNA分子双链上某一区段，一股 链可转录，另一股链不转录；
编码链 模板链
转录方向
模板链 编码链
高度的忠实性(high fidelity)
转录的忠实性是指一个特定基因的转录具有 固定的起点和固定的终点，而且被转录产生的剪 基序列，严格遵守碱基互补原则。
然而，转录出错率高于复制出错率 原因：RNA聚合酶没有校读功能
高度的进行性(highly progressive)
—10序列
2、 —10序列，位于转录起始位点上游— 10bp左右，有一个6个碱基组成的保守 序列TATAAT，是RNA聚合酶结合的部 位，又称为TATA盒或Pribnow盒。
特点：不同的启动子，其位置略有不同 不同的启动子，每个碱基出现的频率不 同。
—35序列
3、—35序列：位于转录起始位点上游35bp处， 故称—35序列，有一个6个碱基组成的保守序 列TTGACA.
在β亚基的催化下，形成RNA的第一个磷酸 二酯键，由DNA模板、RNA聚合酶、新生RNA 链组成转录起始复合物（三元复合物）。
σ因子从全酶上解离，核心酶与DNA的亲和 力下降，三元复合物在DNA链上移动，继续 合成RNA.
二、转录延长
1. 亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构， 与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；
➢ 不同启动子的—35序列的每个碱基出现的频率 不同。
➢ —35序列是RNA聚合酶初始结合的部位 ➢ —35序列的核苷酸结构决定了启动子的强度
4、作用部位间隔区
-35序列和-10序列之间的间隔区碱基序列对转录起始并 不重要。
➢ -35序列和-10序列之间的间隔区长度对转录很重要。
➢ 实验结果表明： -35序列和-10序列之间的间隔区长度 为17bp时转录效率最高。
结合。 形成闭合转录复合物(二元复合物)
转录起始过程：
2. DNA局部解链 RNA聚合酶挤入DNA双链中，解链长度约
12~17个核苷酸， 拓扑异构酶参与。 形成开放转录复合物(二元复合物)
转录起始过程：
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
正常的转录一旦发生，就不会中途停止，转录终止 前RNA聚合酶不从模板链解离下来
一旦RNA聚合酶从模板链解离，则解离下来的 酶不可能与解离点重新结合
第二节 原核生物转录
一、原核生物转录相关结构和酶
（一）原核生物的RNA聚合酶
核心酶 core
enzyme
全酶 holoenzyme
亚基
ω
分子量
* 模板链并非永远在同一单链上。
相关概念
模板链(template strand)有意义链或Watson链： DNA双链中，能按碱基配对规律指引转录，生成RNA的 一股单链。
编码链(coding strand)反义链或Crick链： DNA双链 中碱基序列与RNA一致的一股链。
结构基因
转录方向