原核生物基因的转录的过程

DNA转录的基本特征DNA的转录与DNA的复制其化学反应十分相似，如两者都在酶的催化作用下，以DNA为模板，按碱基互补配对的原则，沿5’-3’方向合成与模板互补的新链。

但是复制是精确地拷贝基因组，而转录是把基因组的遗传信息表达成RNA，两者的功能极为不同，因而也存在一些明显的差别。

1.对于一个基因组，转录只发生在一部分区域，基因组中有许多区域并不表达成RNA。

多数哺乳动物细胞中只有约1%的DNA序列最后被表达成为成熟的mRNA进入细胞质中，指导蛋白质的合成。

2.转录时只有一条链为模板，人们将这条作为转录模板的DNA单链称为模板链或反义链(antisense strand)，而另一条与mRNA具有相同序列的DNA单链称为有意义链(sense strand)或编码链。

DNA复制时，两条链都用作模板。

3.转录起始时，不需要引物的参与，而DNA复制一定要引物的存在。

4.转录的底物是4种核糖核苷三磷酸(rNTP)，即A TP、GTP、CTP和UTP；RNA与模板DNA的碱基相互配对关系为G-C 和A-U。

而复制的底物是dNTP，碱基互补配对关系为G-C 和A-T。

5.RNA的合成依赖于RNA聚合酶的催化作用，而DNA复制需要DNA聚合酶，两种聚合酶系不同。

6.转录时DNA-RNA杂合双链分子是不稳定的，RNA链在延伸过程中不断从模板链上游离出来，模板DNA又恢复双链状态；而DNA复制叉形成之后一直打开，不断向两侧延伸，新合成的链与亲本链形成子链。

7.真核生物基因和rRNA、tRNA基因经转录生成的初级转录物(primary transcripts)一般都需经过加工，才能具有生物功能和成熟的RNA分子。

基因转录的一般过程原核生物和真核生物基因的转录均包括转录的起始，RNA链的延伸和终止三个步骤。

所不同的是：原核生物只有一种RNA聚合酶，负责所有RNA的合成，而真核生物有三种RNA聚合酶，分别合成不同类型的RNA；原核生物的RNA聚合酶具有全能性，转录的起始及延伸无需任何蛋白质因子参与，而真核生物在转录时除RNA聚合酶外，还有许多蛋白质因子的介入；原核生物的启动子只有-10区和-35区两种保守序列，而真核生物的启动子涉及TA TA 框、CAA T框和GC框以及增加子等与转录有关的元件。

第十六章RNA的生物合成一、内容提要（一）RNA转录基本规律与体系1．RNA生物合成的概念转录是以DNA单链为模板，在DNA指导的RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。

2．不对称转录在结构基因的DNA双链中，只有一条链可以作为模板，通常将这条能指导转录的链称为模板链或有意义链；与其互补的另一条链则称为编码链或反意义链，模板链并非总在一条链上。

转录的这种选择性称不对称转录。

3．RNA聚合酶原核生物中只有一种RNA聚合酶，由4个亚基αββ′σ组成五聚体（α2ββ′σ）蛋白质。

α2ββ′亚基合称核心酶，σ亚基加上核心酶称为全酶，转录起始需要全酶。

σ亚基的作用是能够识别不同基因的启动序列，从而使RNA聚合酶能特异地启动不同基因的转录。

真核生物有三种RNA聚合酶，分别为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，RNA聚合酶Ⅰ的转录产物是45S rRNA，聚合酶Ⅱ的转录产物是hnRNA，RNA聚合酶Ⅲ的转录产物是5S rRNA、tRNA、snRNA。

（二）转录的过程1．原核生物RNA的转录过程（1）起始首先由RNA聚合酶的σ亚基辨认启动子，并以RNA聚合酶全酶的形式与启动子结合，形成酶-启动子开链复合物，使DNA 模板链暴露，启动转录。

（2）延伸链的延伸有核心酶催化，核心酶在DNA模板上沿3′→5′方向以屈伸交替状移行，一面使双股DNA解链，一面催化4种NTP按模板链互补的核苷酸序列逐个连接，使RNA按5′→3′方向不断延伸，直至转录终止处。

新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交双链，当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。

（3）终止①依赖ρ因子转录终止：ρ因子在终止点处与转录产物结合，使RNA-DNA双螺旋解开，释放RNA，并和RNA聚合酶一起从模板上脱落。

②非依赖ρ因子的转录终止：DNA 模板上靠近转录终止部位有特殊的核苷酸序列，转录生成的RNA 产物可形成特殊的发夹结构，发夹结构可以阻止RNA聚合酶继续沿DNA模板向前移动，而终止转录。

原核生物与真核生物转录的异同点原核生物与真核生物是生物界两大主要分类群体，它们在转录过程中存在许多异同点。

本文将以原核生物与真核生物转录的异同点为标题，详细阐述两者在转录过程中的差异和相似之处。

一、转录定义转录是指将DNA序列转化为RNA分子的过程，是基因表达的第一步。

在原核生物和真核生物中，转录都是通过RNA聚合酶酶作用于DNA分子，合成与DNA链对应的RNA分子。

二、转录过程的异同点1. 转录起始位点在原核生物中，RNA聚合酶在DNA上识别并结合到特定的启动子序列上，转录起始位点通常位于启动子上游。

而在真核生物中，转录起始位点位于启动子序列的TATA盒附近。

2. 前处理在真核生物中，转录后的RNA分子需要经过前处理过程，包括剪切、修饰和聚合酶II的解离等步骤，形成成熟的mRNA分子。

而在原核生物中，转录后的RNA分子可以直接作为mRNA使用，不需要前处理。

3. 转录终止在原核生物中，转录终止是由RNA聚合酶遇到终止序列（如转录终止因子、反向重复序列等）时直接停止，释放RNA分子。

而在真核生物中，转录终止需要依赖辅助蛋白和转录终止信号来完成，包括多个信号序列的相互作用。

4. 转录调控在原核生物中，转录调控主要通过启动子上的结合位点和转录因子来实现。

不同的转录因子可以结合到启动子上，促进或抑制转录的进行。

而在真核生物中，转录调控更为复杂，除了转录因子的作用外，还包括染色质结构的改变、组蛋白修饰和DNA甲基化等多种机制。

5. 转录速度原核生物的转录速度较快，转录过程通常在几十秒内完成。

而真核生物的转录速度较慢，转录过程可能需要几分钟甚至更长时间。

三、转录过程的相似点1. RNA聚合酶的作用无论是原核生物还是真核生物，RNA聚合酶都是转录过程的核心酶。

它们能够识别DNA上的启动子序列，并与之结合，开始转录过程。

2. 碱基配对规则原核生物和真核生物在RNA合成中都遵循碱基配对规则，即A与U（在RNA中）或T（在DNA中）配对，C与G配对。

10-1RNA的生物合成-转录一、参与转录的主要物质生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。

转录合成的RNA是各种RNA的前体，称为初级转录产物，经过进一步加工成熟后才具有生物学功能，其中如tRNA和rRNA 等已经是相应基因表达的终产物，而mRNA则是编码蛋白质的基因表达的中间产物，mRNA 翻译后才表达出其基因编码的终产物—蛋白质。

RNA的转录合成过程需要DNA模板、NTP 底物、RNA聚合酶和Mg2+或Mn2+。

（一）模板转录以DNA为模板，但细胞内DNA的全长不是同时被转录，而是按不同的发育阶段、生存条件和生理需要，有选择地转录部分基因。

那些能转录生成RNA的DNA区段，称为结构基因。

结构基因的DNA双股链中只有一股链可被转录，转录的这种方式称为不对称转录。

能够转录出RNA的一股链称为模板链或负链。

与模板链相对应的另一条链称为编码链或正链，编码链不被转录。

模板链并非总是在同一股链上。

在一个双链DNA分子中有很多基因，每个基因的模板并不是全在同一股链上，对于某个基因是编码链的那股链，对于另一个基因可能是模板链。

编码链和转录产物RNA均与模板链互补，因此编码链的碱基序列与RNA的碱基序列一致，只是RNA中以U取代了DNA中的T。

所以为了避免烦琐，能方便查对遗传密码，在书写DNA碱基序列时一般只写出编码链。

（二）原料转录所需要的原料为四种三磷酸核糖核苷：ATP、GTP、CTP、UTP（NTP）。

（三）RNA聚合酶RNA聚合酶是参与转录的关键物质，催化核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键相连合成RNA，合成方向为5'→3'。

真核生物的RNA聚合酶有三种：RNA聚合酶ⅠI、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，它们分别识别并转录不同的基因，得到不同的转录产物，如表所示。

表真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶缩写符号定位转录产物对鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶ⅠPolⅠ核仁28S、5.8S、18S rRNA前体极不敏感RNA聚合酶ⅡPolⅡ核质mRNA、snRNA前体非常敏感RNA聚合酶ⅢPolⅢ核质5S rRNA、tRNA和snRNA前体中等敏感真核生物RNA聚合酶的组成和结构比原核生物RNA聚合酶复杂，但功能相同。

原核生物启动子的10区保守序列什么是原核生物启动子的10区保守序列？在原核生物中，启动子是基因表达的关键调控元件之一。

启动子位于基因的上游区域，它是一段DNA序列，可以结合转录因子来启动基因的转录。

其中，位于启动子的核心区域称为10区保守序列。

10区保守序列是指一类启动子的10区域，这个区域在不同的原核生物中存在高度相似的DNA序列。

不同的原核生物有不同的保守序列，但在同一种原核生物的不同基因启动子中，这个10区保守序列是相似的。

这种保守序列的存在表明了它在基因转录中的重要性。

为了更好地理解原核生物启动子的10区保守序列，我们需要先了解原核生物基因转录的基本过程。

基因转录是基因表达的第一步，它是将DNA模板转录成RNA的过程。

这个过程由RNA聚合酶（RNA polymerase）和一系列辅助蛋白质（转录因子）共同完成。

在原核生物中，有两类基本的转录因子，分别是σ因子和RNA聚合酶核心酶。

σ因子是转录因子的一种，它能够识别和结合启动子的10区保守序列。

在基因转录的初始化阶段，σ因子和RNA聚合酶核心酶结合在一起，形成一个转录复合物。

这个复合物通过识别和结合到启动子的10区保守序列，确定了基因的起始转录位点。

在转录复合物结合到启动子后，RNA聚合酶开始进行链式合成，合成RNA 分子。

这个过程需要通过σ因子的识别和结合来启动。

那么，为什么原核生物启动子的10区保守序列是保守的呢？这是因为这个序列对于基因转录的正常进行非常重要。

10区保守序列在各个原核生物中高度相似，说明它具有一种保守性选择的趋势。

这种保守性选择主要有两个原因。

首先，10区保守序列是基因转录的起始点，它直接决定了RNA聚合酶的结合能力和启动基因转录的效率。

如果这个序列发生变异，可能会导致RNA聚合酶无法正常结合到启动子上，从而影响基因转录的进行。

其次，10区保守序列的保守性选择还与转录因子的识别和结合有关。

转录因子（如σ因子）能够通过识别和结合10区保守序列来选择性地启动特定的基因转录。

第十一章R N A的生物合成—转录转录以DNA为模板，在RNA聚合酶（RNA polymerase）的作用下合成mRNA，将遗传信息从DNA分子上转移到mRNA分子上，这一过程称为转录（transcription）。

但从广义上讲，转移RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)等的生物合成过程也是转录。

转录是基因表达的第一步，也是关键的一步，因为生物体是否转录某个基因是受到严格调控的。

起始位点转录起始于DNA模板上的特定部位，该部位称为转录起始位点（start point），而终止于模板上的特殊顺序，称之为终止子（terminator）或终止位点（termination site）。

为了叙述的方便，习惯上以编码链为准，将转录起始位点的5′-端称为上游（upstream），3′-端称为下游（downstream）。

将转录起始位点标记为+1，那么，上游以负数表示，如-10、-35等，下游则以正数表示，如+50、+100等。

启动子能够被RNA聚合酶识别并与之结合，从而调控基因的转录与否及转录强度的一段大小为20~200bp的DNA序列，称之为启动子（promoter）。

目前已知的全部原核生物基因及绝大部分真核生物基因的启动子位于转录起始位点的上游序列中，只有真核生物RNA聚合酶III的启动子位于转录起始位点的下游序列中。

转录单位从启动子到终止子之间的DNA片段，称为一个转录单位(transcription unit)，或者更确切地说，被转录成单个RNA分子的一段DNA序列，称为一个转录单位。

图11-1 转录单位的结构示意图基因基因的本义是指负责编码一条多肽链的DNA片段。

后来发现，有的基因只转录成RNA（如tRNA或rRNA）而不编码多肽链，所以，基因的确切定义应是：被转录成RNA 的DNA片段。

将负责编码蛋白质多肽链的DNA片段称为结构基因（structural gene）。

一个转录单位可以是单个基因——单顺反子（monocistron），也可以是多个基因——多顺反子（polycistron）。