优选第三章转录及转录调控

分⼦⽣物学第三章RNA转录第三章 RNA 转录(RNA transcription)3.1. Basic concept3.2. Trancription survey3.3. Promoter in Eukaryotes and Prokaryotes3.4. Transcription Termination3.5. Pre-RNA processing in Eukaryotes3.1. 基本概念（P64） Basic concept●基因表达的第⼀步●以D. S. DNA 中的⼀条单链作为转录的模板某⼀基因只以⼀条单链DNA 为模板进⾏转录（不对称转录）●在依赖DNA 的RNA 聚合酶的作⽤下●按A U ，C G 配对的原则，合成RNA 分⼦●模板单链 DNA 的极性⽅向为3’ → 5’, ⽽⾮模板单链DNA 的极性⽅向与RNA 链相同，均为5’ → 3’.● RNA 的转录包括promotion, elongation, termination 三个阶段●从启动⼦（promoter ）到终⽌⼦（terminator ）的DNA序列称为转录单位（transcriptional unit ）●原核⽣物中的转录单位多为 polycistron in operon真核⽣物中的转录单位多为monocistron, No operon●转录原点记为+1，其上游记为负值，下游记为正值● RNA 的主要种类及功能：mRNA ——携带编码多肽的遗传信息tRNA ——将核苷酸信息转化为aa 信息转运aa 进⼊核糖体rRNA ——参与多肽合成3.2.RNA 转录概况3.2.1转录的基本过程1. 模板识别：RNApol 与启动⼦相互识别并结合的过程（形成封闭的⼆元复合物）启动⼦（promoter ）：DNA 分⼦上结合RNApol 并形成转录起始复合物的区域，通常也包括促进这⼀过程的调节蛋⽩结合位点rich A/T ，易发⽣DNA 呼吸现象形成单链区2转录起始：启动⼦区解链，转录起始（封闭的⼆元复合物开放的⼆元复合物三元复合物）通常在这⼀过程中RNApol 移动较慢，且易发⽣脱落——流产式起始 ——决定启动⼦的强弱3延伸：延伸过程中的延宕现象（Eukaryotes ）：Euk genome G/C 分布不均匀σ脱离全酶（Pro ）/RNApol 脱离转录起始复合物（Euk ）4终⽌：在终⽌⼦（terminator ）处停⽌转录3.2.2 RNApolymerase1 RNA polymerase in Prokaryotes （以E.coli 为例）1）构成核⼼酶(core enzyme)：2αββ’DNA3’----TACTCAT----5’ RNA 5’----AUGAGUA----3’5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand)template (antisense strand)全酶（holoenzyme)2αββ’σα：核⼼酶组建因⼦/ 启动⼦识别β：RNA合成的活性中⼼β’：与β共同构成活性中⼼σ：识别启动⼦，增加酶与DNA的亲和⼒σ因⼦可减少RNApol与⾮启动⼦DNA序列的亲和⼒，⽽增加RNApol与启动⼦的亲和⼒，⼀旦转录起始，σ因⼦将脱离RNApol再次引导新的RNApol进⾏转录ρ：参与转录终⽌2）Rifamycin（利福霉素）及Streptolydigin（利链菌素）对Pro转录的影响Rif可结合β，阻⽌NTP的进⼊I位点（Initiation site )（⼀旦形成三元复合物Rif不再起抑制作⽤）；利链菌素结合β的延伸位点(Elongation site)，抑制延伸。

SECTION 5转录和转录水平的调控重点：转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。

真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。

基因表达调控的基本概念、特点、基本原理.乳糖操纵子的结构、负性调控、正性调控、协调调节、转录衰减、SOS反应。

难点:转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程,四膜虫rRNA前体的加工,核酶的作用机理。

真核基因及基因表达调控的特点、顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类和特点. 以及它们在转录激活中的作用。

一．模板和酶：要点1．模板RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义：一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上.2．RNA聚合酶转录需要RNA聚合酶。

原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ’称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。

α2ββ'σ称为全酶，转录起始前需要σ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。

真核生物RNA聚合酶有RNA-pol Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA 和tRNA。

3.模板与酶的辨认结合转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。

在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子.典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。

真核生物的转录上游调控序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列（酵母细胞）、增强子等等。

转录与翻译的基本原理及其调控转录与翻译是生物学中非常重要的过程，这两个过程是让DNA变成蛋白质的关键环节。

本文将阐述转录与翻译的基本原理以及它们的调控。

1. 转录的基本原理转录是将DNA转录成RNA的过程。

在这个过程中，RNA聚合酶通过解开DNA双螺旋来读取编码DNA信息，同时将RNA合成出来。

在转录的过程中，提供了一种从DNA到RNA的转换手段，使得DNA的信息传递能够被扩大。

同时，转录后得到的RNA分子可以被翻译成蛋白质，从而发挥出其生物学功能。

2. 翻译的基本原理翻译是以RNA为模板，将氨基酸序列转换成蛋白质序列的过程。

翻译活动由核糖体完成，核糖体可以将一个个氨基酸通过两个基类别的RNA分子耦合在一起。

在翻译过程中，可以定义启动子的位置开始翻译RNA。

翻译完成后，蛋白质可以被使用。

3. 转录和翻译的调控在细胞分化、生长和适应环境这些生物过程中，转录和翻译功能该如何调控是非常重要的问题。

目前已经发现，这些调控过程是建立在转录调控因子和翻译调控因子之上的。

在转录调控上，通常是由转录因子来提供方向性的信号，选择性地再编码DNA上诱导转录。

此外在外部环境或因子作用下，细胞内的蛋白质酶会识别这些组合，而细胞会根据这些信号来调整基因表达水平。

在翻译调控上，转化的起步点非常关键。

为了便于管理这个起步点，一些翻译启动的重要区域要求周边区域维持稳定的基因表达。

一些调控因子可以在起步点上增强或削弱相关RNA的翻译，从而实现蛋白质水平的调节。

总之，转录与翻译是使DNA变成蛋白质的重要过程。

这些过程是相互关联的，常常被协同调控以达到细胞内信息的传递和调节。

因此，深入探究这些过程的基本原理和调控机制是非常重要的。

转录调控的分子机理及其疾病关联转录调控是维持细胞命运、生命周期及生理机能的重要过程，是指在DNA控制区域的启动子和增强子上结合转录因子（TF）、DNA甲基化、组蛋白修饰等作用下，影响基因表达的过程。

转录调控的异常与多种疾病的发生和发展密切相关。

一、转录因子调节的基本原理转录因子（TF）是一类特殊的DNA结合蛋白，能够结合到基因启动子和增强子上，启动或抑制基因转录过程。

转录因子具有以下特征：1）具有多种结构域，如DNA结合域、转录激活域、转录抑制域等；2）通过不同的结构域与转录因子联合作用，实现与DNA的特异性结合；3）基于不同生理环境，转录因子的活性及组合情况可发生多种变化。

TF的活性受到多种调控因素的影响，其中包括通过DNA修饰（如甲基化、羟甲基化等）、改变染色质结构（如H1、H2B、H3、H4组蛋白的丝氨酸/苏氨酸的磷酸化状态等），以及通过与其他分子之间的相互作用（如与转录激活因子、转录抑制因子，或其他细胞因子间作用等）等多种方式实现。

二、转录调控的疾病关联转录调控异常与多种疾病的发生和发展密切相关。

以某些癌症为例，人们已经发现，上调或下调某些基因的表达可以促进或阻碍肿瘤细胞的生长、分化及转移。

例如，肝癌研究表明，在肿瘤微环境中，一些表达异常的转录因子（如YY1、C/EBPβ等）可调节肝癌的生长、转移、侵袭及耐受性；另外，在癌症发生过程中，一些长链非编码RNA（lncRNA）（如H19、HOTAIR等）也参与转录调控的异常表达。

除癌症外，转录调控异常还与其他多种常见病症相关，如自身免疫性疾病、神经退行性疾病等。

例如，研究表明，在多发性硬化症中，T细胞中TFs（如NFATc1、Ski和IL10等）的表达发生变化，这种变化可能增加了T细胞对中枢神经系统抗原的攻击性反应。

三、转录调控的研究方法和进展转录调控是复杂的、多层次的生物过程，其机理的解密是长期研究的热点问题。

随着高通量技术的发展和数据处理方法的成熟，研究人员逐渐能够从多个层面探究有关转录调控的细节和机理。

基因表达调控的机制与调节因子基因表达调控是生物体内部调节基因活性的一种重要机制，它决定了细胞的功能和特性。

基因表达调控的过程复杂而精细，涉及到许多调节因子的参与。

本文将探讨基因表达调控的机制和一些常见的调节因子。

一、转录调控转录调控是基因表达调控的重要环节，通过调节基因的转录过程来控制基因的表达水平。

在转录调控中，转录因子起着重要的作用。

转录因子是一类能够结合到DNA上的蛋白质，它们能够与启动子区域结合，促进或抑制基因的转录。

转录因子的活性受到多种因素的调控，如细胞内的信号分子、共激活子和共抑制子等。

这些因素能够与转录因子相互作用，调节其结合能力和转录活性。

二、表观遗传调控表观遗传调控是指通过改变基因的表观遗传修饰来调控基因表达。

表观遗传修饰主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。

DNA甲基化是一种常见的表观遗传修饰方式，它通过在DNA分子上添加甲基基团来改变基因的活性。

组蛋白修饰则是通过改变组蛋白的翻译后修饰来调控基因的表达。

非编码RNA是一类不编码蛋白质的RNA分子，它们能够与DNA和RNA相互作用，影响基因的表达水平。

三、miRNA调控miRNA是一类长度约为20-24个核苷酸的小RNA分子，它们能够与靶基因的mRNA结合，通过降解或抑制翻译来调控基因的表达。

miRNA的调控作用广泛参与生物体的发育、细胞增殖和免疫应答等过程。

miRNA的生成和功能受到多个因素的调控，如转录因子、细胞内信号分子和非编码RNA等。

四、环境因素的调控环境因素对基因表达的调控也是不可忽视的。

环境因素包括温度、光照、营养等，它们能够通过改变细胞内的代谢途径和信号传导通路来调控基因的表达。

例如，高温能够诱导一些热休克蛋白的表达，帮助细胞应对热应激。

五、细胞周期调控细胞周期调控是指通过调节细胞周期的进程来控制基因的表达。

细胞周期的进程由一系列的细胞周期蛋白激酶和细胞周期蛋白调控。

这些调控因子能够在细胞周期不同阶段发挥作用，调节基因的表达和细胞的分裂。

原核生物的转录及调控习题原核生物的转录及转录调控习题一填空题1 能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为诱导物。

能够诱导乳糖操纵子的化合物就是其中一例。

这种化合物同蛋白质结合，并使之与分离。

乳糖操纵子的体内功能性诱导物是。

2色氨酸是一种调节分子，被视为。

它与一种蛋白质结合形成乳糖操纵子和色氨酸操纵子是两个控制的例子。

cAMP-CAP蛋白通过控制起作用。

色氨酸操纵子受另一种系统一一的调控，它涉及到第一个结构基因被转录前的转录。

二、选择题(单选或多选)1 标出以下所有正确表述:( )(a)转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程(b)依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录(c)细菌的转录物(mRNA)是多基因的(d)σ因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA(e)促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止2·下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物?( )(a)乳糖(b)蜜二糖(c)O-硝基苯酚-β-半乳糖苷(ONPG)(d)异丙基-卜半乳糖甘(e)异乳糖3·σ因子的结合依靠( )(a)对启动子共有序列的长度和间隔的识别(b)与核心酶的相互作用(c)弥补启动子与共有序列部分偏差的反式作用因子的存在(d)转录单位的长度(e)翻译起始密码子的距离4·下面哪一项是对三元转录复合物的正确描述:( )(a)σ因子、核心酶和双链DNA在启动子形成的复合物(b)全酶、TFⅠ和解链DNA双链形成的复合物(c)全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物(d)三个全酶在转录起始位点(tsp)形成的复合物(e)σ因子、核心酶和促旋酶形成的复合物5 σ因子和DNA之间相互作用的最佳描述是:( )(a)游离和与DNA结合的σ因子的数量是一样的，而且σ因子合成得越多，转录起始的机会越大(b) σ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到在启动子碰到核心酶。

它与DNA的结合不需依靠核心酶(c) σ因子通常与DNA结合，且沿着DNA搜寻，直到碰到启动子，在有核心酶存在的时候与之结合(d) σ因子是DNA依赖的RNA聚合酶的固有组分，它识别启动子共有序列且与全酶结合(e) σ因子加入三元复合物而启动RNA合成6 DNA依赖的RNA聚合酶的通读可以靠( )(a)ρ因子蛋白与核心酶的结合(b)抗终止蛋白与一个内在的ρ因子终止位点结合，因而封闭了终止信号(c)抗终止蛋白以它的作用位点与核心酶结合，因而改变其构象，使终止信号不能被核心酶识别(d)NusA蛋白与核心酶的结合(e)聚合酶跨越抗终止子蛋白一一终止子复合物7 σ因子专一性表现在:( )(a) σ因子修饰酶(SME)催化。

RNA转录及其调控机制随着生物学的发展，人们对RNA的研究也日趋深入。

RNA转录是指在细胞核中将DNA信息转录为RNA分子的过程，是基因表达的重要环节。

而对RNA的调控机制的研究则有助于我们更好地理解基因的调控及其在细胞功能发挥中的作用。

本文将重点讨论RNA转录及其调控机制的相关内容。

一、RNA转录的基本过程RNA转录是生物体内蛋白质合成的前期过程，主要涉及DNA模板的选择，RNA合成和RNA链的延伸等步骤。

1. DNA模板的选择在转录过程中，RNA聚合酶需要选择特定的DNA模板进行转录。

这一选择是通过启动子和转录因子的结合来实现的。

启动子是位于基因上游的特定DNA序列，可以与转录因子相互作用，进而招募RNA聚合酶开始转录。

2. RNA合成在DNA模板与RNA聚合酶结合后，RNA聚合酶将沿DNA链运动，同时合成RNA链。

合成的RNA链与DNA模板链是互补的，即A对U，C对G。

这一过程称为DNA转录。

3. RNA链的延伸RNA链的延伸是在RNA合成过程中进行的。

当RNA聚合酶合成一部分RNA链后，它会释放DNA模板，RNA链继续延伸。

二、RNA转录调控机制在细胞内，RNA转录可以通过多种方式进行调控，包括转录因子的调控、DNA甲基化和组蛋白修饰等。

1. 转录因子的调控转录因子是调控基因转录的关键分子。

它们与启动子特定的DNA 序列结合，招募RNA聚合酶开始转录。

转录因子的活性可以受到多种信号的调控，如细胞信号通路和环境刺激等。

通过这种方式，细胞可以根据需求对基因的转录进行精确的调节。

2. DNA甲基化DNA甲基化是通过在DNA分子中添加甲基基团来调控基因的转录过程。

甲基化通常发生在CpG位点（顺式甲基化的胞嘧啶核苷酸与鳞状脱氧胞苷酸）上。

当DNA位点甲基化时，会阻碍转录因子与启动子的结合，从而抑制基因的转录。

3. 组蛋白修饰组蛋白修饰是通过在组蛋白分子上添加或去除化学基团来调控基因的转录。

这些修饰包括甲基化、乙酰化、磷酸化等。

转录调控与表观遗传学转录调控是指一系列机制，通过调节基因的表达使得细胞在不同生长阶段和不同环境下，具备不同的功能。

它通过一系列的分子信号和调节因子和染色质结构的调节，影响基因转录的激活或者抑制，进而影响细胞的特定分化、生长和功能发挥。

而表观遗传学则是指一些发生在基因组上的生物学修改，虽然不会改变DNA序列，但却会影响基因的表达和细胞的生物学特性。

转录调控与表观遗传学共同组成了基因表达的调节网络。

1. 转录调控的机制转录调控包括两个主要的机制：转录因子的调控和染色质修饰。

这两种调控机制通常是互相独立的，但又密切联系。

转录因子是一种特殊的蛋白质，它能够结合DNA上的特定序列，并调节与之相关联的基因的表达。

转录因子可分为两类：扩增基因表达（上调）和抑制基因表达（下调）的转录因子。

它们的活动可以通过被某些分子信号、细胞质信号或其他转录因子所激活或抑制等途径被调控。

染色质修饰是指通过改变核糖体和DNA之间的相互作用，直接影响基因的可读性。

客观上它被认为是在染色质集团组装中，散染或紧密包裹DNA的过程中，一种高阶峰态的调控形式。

染色质修饰可以改变染色质的结构和拓扑状态，也可以改变染色质谷物周围的核蛋白质的修饰，这些修改会影响DNA的可访问性。

常见的染色质修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和RNA修饰等。

2. 表观遗传学的机制表观遗传学的主要机制包括三个方面：DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA。

DNA甲基化是指在DNA的胞嘧啶环上加上一个甲基化基团而得到的修饰，这些修饰可以改变某些基因在不同生理状态下的表达。

甲基化通常会发生在CpG位点，这些位点相对富集在基因的反式启动子区、区域增强子和非编码区域等地。

甲基化还可以在不同的基因组位置上发生，如启动子区、外显子区、内含子区、区域增强子和基因废弃区等。

DNA甲基化还可以通过DNA甲基转移酶和DNA脱甲基酶两种反应来进行调节。

这些修饰对基因转录的影响是复杂和动态的，有时甚至会对基因转录产生相反的效应。