第十章RNA转录

抑制剂
靶酶
抑制作用
利福霉素
细菌的全酶
与σ亚基结合，阻止起始
链霉溶菌素 细菌的核心酶 与β亚基结合，阻止延长
放线菌素D 真核RNA聚合酶Ⅰ 与DNA结合，阻止延长
α-鹅膏蕈碱 真核RNA聚合酶Ⅱ 与RNA聚合酶Ⅱ结合
RNA polymerase/transcription and DNA polymerase/replication
pppGpNNTP- OH
– 5’ -pppGpN – OH + ppi
ppi
起始复合物: RNApol - DNA - pppGpN- OH
模板和酶的辨认、结合
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
因及其上游的调控序列。
调控序列
结构基因
5
3
3
RNA-pol
启动子与终止子
启动子（Promoter） 是指RNA聚合酶识别、特异结合和开始转录的一段
DNA序列。 RNA聚合酶分子上可能有一个活性中心能够识别出
DNA双螺旋上某特异序列的化学结构； 启动子处的核苷酸顺序具有特异的形状以便与RNA聚
合酶结合，就好像酶与其底物的结构相恰恰适合一 样。
终止子(terminator) 提供转录停止信号的DNA序列
σ起始亚基
RNA 聚合酶
1 原核生物的 RNA聚合酶 :
亚基 分子量
功能
36512
150618
155613
70263
决定哪些基因被转录 催化功能
结合DNA模板 辨认起始点
核心酶 core
enzyme
全酶 holoenzyme
K2: E. coli RNA polymerase

• 法国科学家雅可布（F.Jacob）和莫诺（J. Monod）（1961）进行了一 系列的的实验：
1. 将E. coli培养在15N/13C的培养基中，因此合成的RNA和蛋白都被“重”
同位素所标记。也就是说凡是“重”的核糖体，RNA和蛋白都是细菌的。
2. 然后用T2感染E. coli，细菌的RNA停止合成，而开始合成T2的RNA。
Signals for translation initiation
Translation
6.1 RNA的转录概述
• 转录是生物界RNA合成的主要方式，是遗传信息由DNA向RNA传 递过程，也是基因表达的开始。转录也是一种酶促的核苷酸 聚合过程，所需的酶叫做依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）。转 录产生初级转录物为RNA前体（RNA precursor），它们必须 经过加工过程变为成熟的RNA，才能表现其生物活性。
Sequence Separation Sequence
70 General
32 Heat shock E Heat shock 54 Nitrogen F flagellar
6.2.1 Bacterial RNA polymerase
E.coli不同的σ因子识别不同保守顺序的启动子
σ因子 70 32 E 54 F
6.2.1 Bacterial RNA polymerase
2、各亚基的特点和功能
（1） σ 因子
• σ因子可重复使用 • 修饰RNApol构型 • 使Holo Enzyme 识别启动子的Sextama Box(－35区), 并通过σ与模板链结合
6.2.1 Bacterial RNA polymerase
(1) 转录时只有一条DNA链为模板，而复制时两条链都可作为模板； (2) DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA合成后释放，而DNA复制叉形成

第二节 RNA的生物合成
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点 1.转录： 以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。 转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。 原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。 真核细胞的mRNA为单顺反子。 所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
19
20
（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷 酸序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-Aபைடு நூலகம்dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物 合成方向—— 5'→3'
3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料

第十章DNA的生物合成一、遗传学的中心法则和反中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。

DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。

但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。

因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。

二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。

DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和F. Stahl 所完成的实验所证明。

2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。

在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。

3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。

RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。

4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。

但在低等生物中，也可进行单向复制。

5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。

以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。