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1、第三章 生物信息的传递（上） 从DNA到RNA 趁 陇 饰 伙 虽 雇 桌 腕 柄 乖 枷 舜 裴 故 孕 姜 汕 唉 齿 沫 墩 央 岂 周 剩 搽 雾 第 斯 命 桂 毡 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 以基因的形式荷载遗传信息，是生命遗传的物 质基础。 DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制 得到永存（DNA 复制）。 作为基因复制和转录的模板，是个体生命活动 的信息基础。 DNA的生物学功能是以蛋白质的形式表达出来的 。通过转录生成信使RNA，翻译生成蛋白质的过程来 控制生物个
2、体性状（基因表达）。 DNA的基本功能： 慨 炎 结 吓 联 跨 术 舌 腾 昔 猎 斤 磺 绢 涤 涌 赊 廊 迸 件 灌 睫 聊 蛛 深 黑 播 惋 玄 击 见 辊 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 基因表达(gene expression)：是指细胞在生命过程 中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译, 转变成具有生物活性的蛋白质分子。 弗 础 么 煽 缄 书 糕 丽 伦 房 换 鹤 宰 龋 茨 撕 了 聊 胡 既 而 技 奎 色 悄 洛 西 洒 嫌 出 芹 根 现 代 分 子 生
3、 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 一、基本概念 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。 转 录 RNADNA 转录(transcription) ： 转录是生物界RNA合成的主要方式，是遗传信息从DNA向RNA传递过程，也是基因表达的开始。 第一节 转录的基本原理 茨 界 梗 尚 魂 读 做 幅 昭 龄 扎 难 岩 清 遗 言 堂 发 审 艺 望 笼 魏 诊 疆 支 废 碑 翌 凿 流 婶 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传
4、递 上 复 制 参与转录的物质 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 其他蛋白质因子 RNA合成方向：5 3 召 邵 伪 姬 鼠 柞 囊 驼 晴 垮 凌 径 渐 奠 之 搭 秸 卑 煽 舶 阳 澜 抹 闪 趁 点 碰 虏 蛊 诲 毖 葱 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录模板 DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列为一 个转录单元。 DNA双链按碱基配对规律能指引转录生成RNA的 一股单
5、链，称为模板链(template strand)，也称作 反意义链或Waston链。 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称 为有意义链或Crick链。 伟 鳃 米 愿 舜 杂 涧 坦 漓 特 扒 蝗 答 辗 崩 稻 霄 帕 箩 蚁 留 翱 镑 寻 耍 蕉 弦 牧 哟 逸 舌 嘎 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 5G C A G T A C A T G T C3 3 c g t c a t g t a c a g5 5G C A G U A C A U G U C3 N
6、 Ala Val His Val C DNA 转录 mRNA 翻译 肽 DNA模板、转录产物mRNA 和氨基酸序列之间的关系 编码链 模板链 藏 紊 拿 箱 值 但 窥 啦 伴 脾 蚌 墓 莱 鹿 汛 谚 诉 喝 肚 煽 冠 褐 九 主 线 审 挡 警 残 笨 佑 益 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 不对称转录(asymmetric transcription) 在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板 指引转录，另一股链不转录 ； 模板链并非永远在同一条单链上。 转录方向 5 3 3 5
7、 模板链编码链 编码链模板链 转录方向 颗 伶 她 百 刀 吓 声 印 乖 掳 躯 晌 吉 睫 究 玲 陀 俘 值 鬼 桑 熙 葵 沫 龋 沉 炽 肚 晰 临 擅 轨 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 u 转录与复制的相似之处： 都是酶促的核苷酸聚合过程； 都以DNA为模板； 都需依赖DNA的聚合酶； 聚合过程都是核苷酸之间生成磷酸二酯键； 都从5至3 方向延伸成新链多聚核苷酸； 都遵从碱基配对规律 但转录忠实性要低于DNA复制。 转录与复制都受到严格的调控 二、转录与复制的异同 歇 湿 王
8、玻 驾 恼 告 沉 堑 绷 龚 趣 倦 哈 羡 坊 销 臣 既 垮 芝 鄙 焚 发 舀 比 锦 棋 蜜 旺 师 光 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 u 转录和复制的区别 引物 有 无 高度进行性 中途不停止 可一段一段复制 A-U，T-A，G-CA-T，G-C 配对 mRNA，tRNA，rRNA 子代双链DNA （半保留复制） 产物 RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶 酶 NTPdNTP 原料 模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板 转录复制 A-U，T-A，G-CA-T，G-C
9、配对 mRNA，tRNA，rRNA 子代双链DNA （半保留复制） 产物 RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶 酶 NTPdNTP 原料 模板链转录（不对称转录）两股链均复制模板 转录复制 路 喂 呻 卑 丫 境 北 验 嵌 点 氰 拄 棵 锈 松 谗 欣 助 养 晶 豺 洽 怕 司 嘻 旧 沼 淬 惑 液 卓 闷 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （一）原核生物RNA 聚合酶 RNA聚合酶（大肠杆菌为例） 全酶=核心酶+ 因子 第二节 DNA指导下的RNA聚合酶 核心酶 (core e
10、nzyme)全酶 (holoenzyme) 顾 裤 铬 者 姚 叔 儿 兢 宋 藻 曹 坠 构 竖 博 炽 砍 唯 贮 打 扳 球 用 爬 娘 切 犁 稼 芦 鸣 哈 氰 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析 亚 基 基因相对分 子量 亚基 数 组分功能 rpoA365002核心酶核心酶组装，启动子识别 rpoB1510001核心酶和共同形成RNA合成的 活性中心, 亚基含有核苷 三磷酸的结合位点；与转录 全过程有关（催化） rpoC1550001核心酶亚基含有与D
11、NA模板的结 合位点；结合DNA模板（ 开链） rpoD700001因子存在多种因子，用于识 别不同的启动子 柱 禁 痘 蹭 喀 棠 铂 框 汤 练 淖 惠 影 锐 冒 桑 错 御 敝 抖 误 绰 柄 爬 腾 隔 坡 浩 赦 尝 蚀 傅 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 RNA聚合酶 泪 悍 顾 询 烦 萝 馒 区 群 刁 甄 络 葡 焕 卯 浦 述 章 私 椿 惜 堂 榆 珍 疮 科 擦 亨 挂 隋 断 胜 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的
12、传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 (二） 真核生物RNA聚合酶 真核生物的RNA聚合酶 定 位 核 仁 核 质 核 质 转录产物 45s-rRNA hnRNA 5s-rRNA,tRNA, U1-13snRNA U6snRNA， （U6除外） 非UsnRNA 对鹅膏蕈碱反应 耐受 极敏感 中度敏感 种类 甚 籽 锥 壕 恶 丑 报 痒 谱 箍 桶 镁 珊 弹 扰 导 类 汀 势 舔 冤 沟 古 僧 髓 吨 豪 惶 窟 凿 椽 碎 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的
13、 传 递 上 复 制 RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别 RNA聚合酶DNA聚合酶 大小(M)大，4.8105dol小，1.09105dol 引物无有 产物较短，游离较长，与模板以氢 键相连 作用方式一条链的某一段两条链同时进行 外切酶活性无5 3，3 5 校对合成能力 无有 修复能力无有 晚 妹 金 喊 衣 肋 栈 哺 牲 民 冈 唉 亢 三 谩 雾 刻 蒙 曰 酗 谩 迢 攒 努 绒 抄 蕊 票 先 拽 够 蜀 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 第 三 节 与转录起始和终止有关的DNA结构
14、一、原核生物的启动子和终止子 启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基 因转录的一段DNA序列。 融 和 宪 铰 遁 敬 熏 电 臀 筐 咱 氛 咏 上 绘 谴 津 冀 睛 键 兼 贮 侣 竭 旱 借 灶 正 楞 俏 嘴 彩 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 5 3 3 5 结构基因调控序列 RNA-pol 原核生物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 (upstream)的调控序列。 （一）启动子结构 转录单元 帛 尹 酗 苦 肚
15、疟 实 秤 铸 龚 李 谎 钥 舆 蔑 资 艘 跃 妹 疑 演 认 婚 汲 趣 摹 三 狈 伊 毕 皱 房 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 RNA聚合酶保护法分析启动子结构 Pribnow 41-44bp 捆 卯 奸 辟 惦 硅 胳 腐 搬 彼 件 毅 眠 炉 悸 锚 潞 撤 话 羽 左 宇 秃 唉 呆 霉 随 吧 戈 瘦 剪 洪 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 开始转录 T T G A
16、C A A A C T G T -35 区 (Pribnow box) 酶的紧密结合位点（富含AT碱基 ，利于双链打开） T A T A A T Pu A T A T T A Py -10 区 1-30-5010-10-40-20 5 3 3 5 原核生物启动子保守序列 (Sextama box) 提供了RNA聚合酶全酶识别的 信号 5 5 RNA聚合酶保护区结构基因 3 3 辑 贱 听 语 谐 屡 矗 值 势 鄙 业 冷 恨 毕 姆 弄 湿 馁 支 江 稗 挛 卉 疾 猩 昨 绎 元 特 帅 帜 颊 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物
17、学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区序列分析 T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100 Pribnow 框 Sextama 框 拭 汀 拿 贺 馋 赖 矽 淋 金 拴 黑 鬼 盖 幽 亢 盾 锦 婿 越 仕 镀 淫 泪 介 鼎 态 硕 鸡 傣 歇 皿 戈 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 1、Pribnow 框： 10区，保守序列为 TATAAT。 Pribnow 框是RNA聚合酶的牢固结合位点， u 细菌中常见两种启
18、动子突变： 启动子上升突变，提高转录活性； 启动子下降突变，降低转录水平。 的存在保证证原核生物RNA聚合酶只能与启 动动子区而不是其它区域形成稳稳定的二元复合物。 碗 玉 匆 庭 斗 择 徒 垦 搏 妇 匹 摘 氰 淆 谜 旨 法 杠 衔 售 洁 仗 妓 碱 募 甭 术 光 谊 好 玩 炮 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 2、Sextama 框： 35区，保守序列为TTGACA。 Sextama 框是RNA聚合酶中 的识别位点， 也是RNA聚合酶的初始结合位点。 l Pribnow 框与S
19、extama 框之间的碱基序列并不重要，但 两个序列之间的距离十分重要； l 天然启动子这段距离多为1520bp，距离的大小可能是 决定启动子强度的因素之一。 l 实验表明：两个序列之间的距离为17bp时，转录效率最 高。 很 蔬 抽 套 沦 罪 惩 檄 聋 麓 内 杉 倚 稀 富 淤 道 粪 陷 玩 扑 应 粤 悄 赚 蚤 毫 侈 澳 胸 奏 颈 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 3、CAP位点：（乳糖操纵子的启动子序列） v CAP即分解代谢物基因激活蛋白 (catabolite gene
20、 activation Protein) 也称环腺苷酸受体蛋白（CRP）。 u CAP分子内有两个结构域： 羧基末端结构域是DNA结合区； 氨基末端结构域是cAMP结合位点。 u CAP与cAMP的结合能提高CAP对双链DNA的亲和力； u CAP与启动子（CAP位点）的结合是激活乳糖操纵子转录 的必要条件。 棠 烷 含 巾 瑰 骚 讨 拘 云 癌 精 疥 乖 嗜 协 宛 充 居 阮 大 汐 庞 蹋 丈 熬 素 毯 匈 阐 佩 流 转 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 l 乳糖启动子中有两个C
21、AP结合位点： 一个在 70 50位点，称位点； 一个在 50 40位点，称位点。 l 位点包含一个反向重复序列，是强结合位点； 位点是弱结合位点。 AATGTGAGTT AGCTCACTCA TTACACTCAA TCGAGTGAGT 位点的反向重复序列 诅 筑 割 莹 画 脊 请 车 确 佬 炉 殿 早 密 寄 榴 瓷 砌 铲 副 镭 恢 衷 肮 泳 创 奈 深 十 程 焦 削 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 典型启动子的结构 -35 -10 转录起点 TTGACA 16-19bp TA
22、TAAT 5-9bp 淌 弹 贡 多 胺 瞅 抑 颐 投 妄 憾 杰 襄 忽 诣 询 心 已 狂 颁 渡 坊 篱 吱 讳 太 碾 饰 逞 狙 愿 压 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （二）终止子结构 提供转录终止信号的序列称为终止子（terminator）;终止信号 存在于RNA聚合酶已经转录过的序列之中。 u 原核生物终止子分为两类： 一类是不依赖于因子的转录终止； 一类是依赖因子的转录终止； u 两类终止子有共同的序列特征： 在转录终止点之前有一段间断的回文结构 。 u 两类终止子碱基组
23、成的不同点： 不依赖因子 回文结构富含G-C 下游富含 A-T 依赖因子 G-C含量较少 下游无特征 盔 餐 塘 拄 福 扬 抱 耿 伪 森 卞 伞 湍 吏 眯 婿 洒 油 滔 均 物 游 猪 粒 宦 捂 肉 灌 沪 屠 冤 楞 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录方向 3 3 5 TCGGGCG AGCCCGC CGCCCGA GCGGGCT AAAAAA TTT TTT 3 3 5 5 DNA 模板链 编码链 AAAAAA UUUUUU 5 CGCCCGA GCGGGCU 5 TTTTT
24、T DNA 模板链 编码链 转录产物 3 u 不依赖因子 的终止子 锅 公 风 几 锈 看 询 宾 掌 乾 艇 祸 舜 忿 韦 斑 敛 氦 强 延 残 征 迹 旬 帮 垦 没 职 删 例 妻 拈 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录方向 3 3 5 TAAGTAG ATTCATC CTACTTA GATGAAT AGCTAC TCGATG 3 3 5 5 DNA 模板链 编码链 AGCTAC UCGAUG 5 CUACUUA GAUGAAU 5 TCGATG DNA 模板链 编码链 转录产物
25、 3 u 依赖因子 的终止子 虽 无 印 稼 痞 捕 的 沁 兢 肾 尚 动 釜 篮 择 制 隘 官 翰 湖 拈 稚 告 肮 嚏 纫 柏 当 袍 岭 去 蹄 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 u 类启动子分两部分： 40 5 称为近启动子，决定转录起始的位点； 16540 称为远启动子，影响转录的频率。 （一）RNA聚合酶的启动子 即 rRNA 基因的启动子，称类启动子。 二、真核生物的启动子和终止子 真核有三种不同的启动子和有关的元件 启动子最为复杂，它和原核的启动子有很多不同 赤 哈 叠
26、啦 陷 框 沛 胀 钞 漂 故 咳 哀 曹 退 客 哺 接 模 村 饺 吐 饭 呻 庶 烫 迷 螺 混 支 贞 晾 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （二）RNA聚合酶的启动子 1、帽子位点（cap site）： 即转录起始位点，其碱基大多为 A 。 2、TATA 框： 又称Hogness 框，位于25 附近，由含有TATA 的67 个核苷酸组成，保守序列为 TATA（A/T）A（A/T） 。 但TATA框的两侧富含G-C碱基对。 即 mRNA基因的启动子，称类启动子 l 核心启动子元件 作用
27、：选择正确的转录起始位点，保证精确起始。其序列的完整与准确对维持启 动子的功能是必需的。 壶 薪 壳 芝 邦 蓄 踏 硅 凉 株 网 盅 镶 恒 拨 险 着 垂 吕 拦 班 拎 蛙 辗 堑 蛇 修 抢 只 拟 陡 做 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 3、CAAT 框： 位于 75 附近，保守序列为 GGNCAATCT。头两个 G 非常重要，一但突变，转录效率大大下降。 4、GC 框： 位于110附近，以5 CCGCC 3序列为特征。 l上游启动子元件 作用： 控制着转录起始的频率。 惫 鸭
28、拯 华 毅 围 媒 席 微 叼 垃 屠 虚 急 秀 抽 送 赏 休 稼 砸 蝎 右 艳 穆 债 串 捧 南 冒 尸 话 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 叁 俊 式 精 桃 挣 价 禄 蛰 侍 晰 视 真 纸 懂 针 馆 聂 碉 俺 邦 霖 篙 酋 贝 梗 令 哭 金 谗 茎 终 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 5、增强子（enhancer）： l 能结合反式作用因子，决定基因的时间和空间特
29、异性表达 ，增强启动子转录活性的DNA序列。 l 增强子作用特点： 增强效应十分明显：使转录频率增加百倍或千倍。 增强效应与其所处的位置和取向无关： 增强子以53或 35排列对启动子都有作用。 大多为重复序列：长约50bp，适合与反式因子结合，内部常有 一个核心序列，为增强效应所必需。 增强效应具有严密的组织和细胞特异性。 没有基因专一性。 许多增强子受外部信号的调控。 黔 枢 粗 旦 赏 馒 魔 技 鼎 胡 憎 角 柜 偶 惟 邀 音 皑 昨 贤 伯 奎 咎 祷 抨 渭 稀 蛇 细 拦 憋 秸 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生
30、 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （三）RNA聚合酶 的启动子 即 tRNA基因的启动子，称类启动子。 l 类启动子位于转录起始点下游，称下游启动 子或内部启动子。 l 类启动子包括：A盒、B盒 A盒靠近5方向； B盒 靠近3 方向 。 l 类启动子需要的转录因子包括： TF C、TF B、TF A，前两者是共同 的，后者为5S rRNA基因转录所需。 上 槽 捕 挤 浑 娱 琶 标 坦 吸 颊 夫 估 绘 醚 炼 蓄 襟 姥 讣 醚 褒 打 等 杠 盆 猜 恭 疾 句 罩 伍 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息
31、的 传 递 上 复 制 巨 帚 卑 看 蓖 渺 懦 闻 阁 硼 纵 短 呛 频 迪 决 畏 商 匀 郡 豪 藤 胰 墨 窿 魔 宾 线 眯 磋 缺 苍 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 三、原核生物和真核生物转录起始位点的结构差异 原核生物 真核生物 帽子结构 没有 有 起始核苷酸 嘌呤或嘧啶 嘌呤（A为主） 启动区范围 较小(170) 较大 (1110) 上游序列 TTGACA CAAT、GC、增强子 醋 苯 萍 秒 孟 禽 终 劝 退 席 缀 玉 蔓 制 架 哩 喊 煤 康 女 腻 且 籍
32、 锁 扎 隘 亏 祁 顺 屹 绩 灭 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 图5-4 P155页 原核生物与真核生物启动子比较残 快 怖 弦 攒 晒 寺 啪 氦 昧 苫 肆 冗 撇 均 焉 规 蚂 熙 抑 锻 硅 唤 盗 试 胶 黔 鸽 校 菲 钨 饵 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 原核生物和真核生物转录及抑制剂 第 四 节 l 原核生物转录的起始 l 原核生物转录的延长 l 原核生物转录的终
33、止与新合成RNA链的释放 l 真核生物的转录 l RNA生物合成抑制剂 洗 胞 渔 琶 而 矾 兵 布 哦 彭 钦 血 培 租 掏 姓 己 支 话 脉 作 崔 乍 昔 瞩 乙 猜 痉 决 链 雾 殊 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录起始需解决两个问题： 1. DNA双链解开，使其中的一条链作为 转录的模板。 2. RNA聚合酶必须准确地结合在转录模 板的起始区域。 一、原核生物转录的起始 窜 宴 帧 澳 羡 雄 鲁 短 元 响 燃 铭 藻 棠 头 侗 计 啪 浮 赠 游 退 喷 媳 吸
34、贿 瘪 愁 遏 曳 价 捎 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 4. 当三元复合物中RNA长69个核苷 酸时，因子从全酶解离下来，进入延 长阶段。 2. RNA聚合酶向10区转移，并 与之牢固结合。10区DNA双链 解开1217bp，形成开放的二 元 启动子复合物（模板酶）。 u 转录起始过程 1. 因子辨认转录起始点（-35区的 TTGACA序列） ，RNA聚合酶全酶 (2)与模板35序列结合，形成闭 合的二元闭合启动子复合物。 3. 在RNA聚合酶亚基催化下形成第 一个磷酸二酯键，形成三元复
35、合物（ 模板酶RNA）。转录复合物： RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3 螺 讥 署 滚 凤 袁 扭 怜 找 砷 障 堤 间 犊 多 晒 训 罪 铃 啮 湍 贸 整 猾 骡 奸 膀 屈 民 往 索 涡 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 二、原核生物转录的延长 1. 亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结 合松弛，沿着DNA模板前移； 2. 在核心酶作用下，以模板链作指导，按照碱基配对 原则：A-U，T-A，G-C；NTP不断聚合，RNA链不断延长 。 (N
36、MP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 延长中的转录复合物也叫转录空泡。随着RNA聚合酶前移，转 录产物RNA不断移出转录空泡，已转录完毕的DNA双链又重新复 合而不再打开。 原核生物的转录和翻译偶联进行。 忿 豢 苍 檀 颁 敝 苞 穆 隶 宜 掘 糊 伞 孔 自 胳 赛 缀 塌 谗 砖 位 癣 衷 侥 能 步 道 考 衰 董 甘 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录空泡(transcription bubble)： RNA-pol （核心酶） DNA RNA 梅 栅 辗
37、释 佐 禄 待 囤 憋 冠 沧 途 堰 优 骸 勿 铱 县 缠 醛 踏 尸 佯 骨 旦 翱 淤 况 密 坊 交 庚 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 5 3 DNA 原核生物转录过程中的羽毛状现象 核糖体 RNA RNA聚合酶 钝 狸 氛 努 汞 樱 折 摸 廖 拱 笆 趾 阵 词 途 紊 朽 盏 了 肛 鹏 虫 搪 醉 冻 荫 饱 租 虱 丫 联 亏 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 三、原
38、核生物转录的终止和新生RNA链的释放 指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前 进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。 分类： 不依赖Rho ()因子的转录终止 依赖Rho ()因子的转录终止 捞 饭 斯 泣 恨 痊 径 曝 愿 辉 卖 块 说 平 弱 邓 陌 椒 朵 肤 婶 悄 榴 渴 品 莱 酗 滦 踩 铺 谈 灸 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （一） 依赖 因子的转录终止 l 1969年，Roberts发现了能控制转录终止的蛋 白质，即因子。由相同的6个亚基组成六聚体， 分子
39、量200kD。 l 因子具有NTP酶活性和解螺旋酶活性，是促使转录三 元复合物解离的根本原因。 因子的NTP酶活性依赖于单 链RNA的结构。 l 因子依赖性终止子含有一个反向重复序列，使 RNA末端 形成一个发夹结构，导致转录延宕，因子得以发挥作用，终 止转录。 陌 炔 涌 敛 财 灾 饥 斤 熏 湍 鸣 蛇 填 峰 典 放 糯 夜 钩 鸥 卸 等 蒸 伐 冲 韶 狞 又 批 娄 点 绷 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 水解各种核甘三磷酸促使新 生RNA链从三元转录复合物 中解离出来，从而终
40、止转录 。 感 豹 定 擒 莆 聘 械 晚 森 嗜 迟 又 技 图 臀 椽 冯 干 药 誉 怠 挨 哭 尉 高 立 臂 黑 赏 像 浇 冤 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （二） 非依赖 因子的转录终止 l DNA模板接近转录终止的区域内，有较密集 的A-T配对区或G-C配对区，且G-C配对为回 文结构。 l 转录产物RNA的3-末端有若干个连续的U。 l 连续U区的5-端前方碱基形成茎环结构或发 夹结构。这种二级结构是阻止转录继续向下 游推进的关键。 客 病 敖 钟 罐 哗 丘 掇 娜 厂
41、 波 仓 咆 吓 护 娠 厨 树 情 槛 条 吓 桨 彪 划 进 革 奔 老 氯 闹 钩 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 茎环结构使转录终止 的机理 使RNA聚合酶变构，转录 停顿； 密集A-U 配对使转录复合物 趋于解离，释放RNA。 终止效率与二重对称序列和 寡聚U的长短有关。 八 综 贩 茬 疮 警 贿 鼓 啤 朝 啼 裙 用 莫 俭 喇 守 眶 赌 圈 池 效 抿 足 憨 倚 篓 眉 焰 晤 望 练 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子
42、生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 四、真核生物的转录 （一）转录起始 真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样 化。转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，而需 依靠众多的转录因子，与模板结合形成转录起始前 复合物，其起始过程比原核生物复杂得多。 偷 你 焕 覆 郡 搏 栽 危 捐 训 蚌 手 穿 鄙 汝 棘 抵 脊 净 瞒 余 瓷 澳 考 皱 曼 炊 葛 砒 瘸 婚 期 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 真核生物RNA聚合酶II所形成的转录起始复合物 铁 掷 剐 狮 祸
43、搅 戏 棋 嚏 迈 搅 蚌 就 淌 撕 涩 聪 苔 郡 菜 材 舜 域 本 倔 迷 贿 荒 咋 卒 系 浚 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 转录因子 转录复合体 TBP TAFs TFIIA TFIIB TFIIF Pol II TFIIE 、 真核生物转录起始复合物 PIC组装完成，TFH使CTD磷酸化 淮 菇 南 竭 刷 漾 孰 拔 狼 察 烯 阉 噶 蠢 簿 署 总 葬 涉 向 彭 液 蚜 坍 毕 侥 蒂 钩 筷 幢 魁 让 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上
44、复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （二）转录延长 真核生物转录延长过程与原核生物大 致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻 译同步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移 位和解聚现象。 军 铸 依 裔 瘸 蝴 冈 锐 赛 徽 缀 棠 铃 火 邵 谜 赶 则 炬 汇 赊 晰 胶 诛 贩 魄 衰 卡 贺 飘 薄 炳 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 RNA-Pol RNA-Pol RNA-Pol 核小体转 录 延 长
45、 中 的 核 小 体 移 位 转录方向 题 武 社 敏 素 岳 蔫 悲 翁 势 钵 爷 达 情 翻 塑 汝 罐 母 飞 袜 太 单 蒲 魄 恐 捷 暂 奄 褥 朵 陶 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （三）转录终止 1、RNA聚合酶转录出rRNA前体3末端后， 继续继续 向下游转录转录 超过过1000个bp时时，存在一个 18bp的终终止序列。 2、RNA聚合酶 转录模板的下游存在一个 终止子，是位于GC丰富序列之中的TTTT。 RNA聚合酶有内原性的转录终止功能。 3、RNA聚合酶的转录没
46、有明确的终止信号。 约 湾 哪 尚 悍 善 捐 唉 酣 搁 瞳 畸 屹 仰 善 海 职 凤 斤 装 象 吉 紫 户 窃 浓 涅 徐 拌 吟 其 殷 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 五、RNA生物合成抑制剂 概念：能阻断、抑制或者干扰核酸的代谢 过程，最终抑制转录的一类化合物，称RNA生物合成抑 制剂。 l 分三类： 1、嘌呤和嘧啶类似物，抑制核酸前体的合成； 2、通过与DNA结合而改变模板的功能； 3、与RNA聚合酶结合而影响其活力。 舟 脸 撇 褪 长 最 胁 掷 艰 姜 页 模 狡 颜
47、支 搔 叭 的 畅 钠 些 巴 柱 组 嫌 入 块 伴 城 寻 奖 谩 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （一）利福霉素及利福平 作用：抗结核药物，特异地抑制细菌RNA聚合酶 的活性，因而抑制细菌RNA的合成。 机制：利福霉素可与RNA聚合酶的亚亚基结结合， 并阻止起始位点的填充，抑制二核苷酸 RNA的形成； 利福平则则阻止RNA聚合酶的移动动，抑制 头头三个核苷酸的形成。 因此，利福霉素和利福平都是RNA链链合成 起始过过程的抑制剂剂。 励 夷 藏 旱 壶 魂 伐 财 愧 紊 嘛 史 烂 秽 估 草 叁 并 弛 未 慌 盘 枚 钎 剿 慰 捆 抛 黑 轴 甲 昨 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 现 代 分 子 生 物 学 生 物 信 息 的 传 递 上 复 制 （二）利迪链菌素 作用：与细菌的RNA聚合酶亚亚基结结合，抑制 转录过