chapter3第三章转录

第三章生物信息的传递（上）――从DNA到RNA教学目的：本章要求学生掌握：原核RNA转录的基本过程；原核与真核生物的RNA 聚合酶种类；原核与真核生物启动子的基本结构、识别及作用机制；真核生物启动子结构及其对转录的影响；增强子及其功能；原核与真核生物mRNA的特征比较；RNA转录后加工过程；核酶的概念等。

重点与难点：1、原核生物和真核生物的转录机器2、启动子的结构与转录起始3、RNA转录的终止4、RNA的加工成熟方式及过程主要教学内容：概述1. 基因表达的过程(1) 基因表达：基因经过转录、翻译，产生具有生物学功能的蛋白质或RNA（tRNA/rRNA）的过程。

转录(Transcription)：以DNA的一条链为模板，在RNA聚合酶的催化下，按照碱基互补配对原则，合成出一条与DNA互补的RNA链的过程。

（基因表达的核心步骤）翻译(Translation)：将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。

（基因表达的最终目的/产物）(2) 步骤：转录→RNA加工→核运输→蛋白质合成2. 编码链和模板链编码链(coding strand)：DNA双链中，与转录出的mRNA序列（除T/U替换外）和方向相同的那条DNA链（又称有意义链sense strand、＋链、非模板链）；模板链(template strand)：DNA双链中，能作为转录模板通过碱基互补配对原则指导mRNA前体合成的DNA链（又称反义链antisense strand、- 链）。

3.1 RNA的结构、分类及功能3.1.1 RNA的结构特点：（P73：1. 2. 3）相对于DNA：(1) 通常是单链，且较短：有些可以形成链内的双链，如tRNA 中形成多个Stem-loop 结构； (2) 链骨架为核糖：非2′－OH 脱氧，RNA 不稳定，易被水解。

(3) 碱基组成中没有“T ”，替换成“U ”。

第3章生物信息的传递（上）——从DNA到RNA一、什么是编码链？什么是模板链？基因转录过程中，与mRNA序列相同的DNA链称为编码链（有意义链），另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链（反义链）。

二、简述RNA转录的概念及基本过程。

1、在基因表达过程中，拷贝出一条与DNA链序列完全相同（除了T→U之外）的RNA单链的过程称为转录（transcription），是基因表达的核心步骤。

2、转录的基本过程包括：模板识别——RNA聚合酶与DNA启动子结合；转录起始——结合处DNA解链形成转录泡，形成第一个核苷酸键；通过启动子——从转录起始到形成9个核苷酸短链；转录延伸——RNA聚合酶释放σ因子，新生RNA链不断延长；转录终止——出现终止子，RNA聚合酶及新生RNA链解离释放。

三、大肠杆菌的RNA聚合酶有哪些组成成分？各个亚基的作用如何？四、什么是封闭复合物、开放复合物以及三元复合物？1、转录中DNA模板的识别阶段，RNA聚合酶全酶识别启动子并与之可逆性结合，形成封闭复合物，此时DNA链仍处于双链状态。

2、伴随着DNA构象上的重大变化，RNA聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开，此时封闭复合物转变为开放复合物。

3、开放复合物与最初的两个NTP相结合，并在二者之间形成磷酸二酯键，此时由RNA聚合酶、DNA和新生RNA短链组成了三元复合物。

五、简述σ因子的作用。

特异的转录起始位点有利于转录的真实性，RNA的合成是在模板DNA的启动子位点上起始的，这个任务靠σ因子完成——只有带σ因子的RNA聚合全酶才能专一地与DNA的启动子结合，并选择其中一条链作为模板，合成RNA链。

σ因子的作用在于帮助转录起始，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责RNA链的延伸。

六、什么是Pribnow box？它的保守序列是什么？原核生物中位于转录起始点上游 -10区的TATA区，又称为 -10区；Pribnow box的保守序列是TATAAT。

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DNA3’----TACTCAT----5’ RNA 5’----AUGAGUA----3’5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand)template (antisense strand)•核心酶(core enzyme)：2αββ’•全酶（holoenzyme)2αββ’σ•α：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。

分子生物学三章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 T ermination3.5. 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DNA3’----TACTCAT----5’ RNA 5’----AUGAGUA----3’5’---ATGAGTA----3’ Non-template (sense strand)template (antisense strand)核心酶(core enzyme)：2αββ’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。

第三章转录一、名词解释1．转录：以DNA为模板在RNA聚合酶催化下合成RNA的过程，称为转录。

2．反转录：以RNA为模板在逆转录酶催化下合成互补DNA（cDNA）的过程，称反向转录。

3．不对称转录：RNA合成时只有DNA的一条链作为模板，称为不对称转录。

4．转录单位：从启动子到终止子的一段序列，是一段以一条单链RNA分子为表达产物的DNA 片段。

5．模板链: 可作为模板转录为RNA的那条链，该链与转录的RNA碱基互补6．编码链：双链DNA中，不能进行转录的那一条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致。

7.转录泡：转录泡是由RNA聚合酶核心酶、DNA模板链以及转录形成的RNA新链三者结合形成的转录复合物。

在转录的延伸阶段，RNA聚合酶使DNA双螺旋解链，暴露出长度约为17bp 的局部单链区，因外形酷似泡状结构故称之为转录泡。

8.RNA聚合酶： RNA polymerase，是以一条DNA链为模板催化由核苷-5′-三磷酸合成RNA 的酶。

是催化以DNA为模板（template）、三磷酸核糖核苷为底物、通过磷酸二酯键而聚合的合成RNA的酶。

9.C端结构域(CTD)：carboxyl terminal domain，RNA聚合酶Ⅱ是真核生物中负责转录结构基因的多亚基复合体,其最大亚基含有一个独特的羧基末端结构域(C-terminal domain,CTD),CTD的可逆磷酸化修饰在调控转录的起始、延伸、mRNA处理等活动中扮演重要角色。

10.启动子：启动子是位于结构基因5'端上游的一段DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。

11.上游：转录起始点5'端的DNA序列为上游。

12.下游：转录起始点3'端的DNA序列为下游13.转录起点：转录时RNA聚合酶中σ因子识别DNA序列的第一个碱基，从该位点开始转录合成RNA分子的第一个核苷酸。