RNA的转录与转录后加工分析
翻译 N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
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DNA模板与mRNA分 子及多肽链之间存在 共线性关系。
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• RNA合成由RNA聚合酶(RNA polymerase)催化。 当RNA聚合酶结合到称为启动子(Promoter)的 DNA特异转录起始区时，转录就开始了。启动子 通常在转录起点附近，即位于RNA转录产生的第 一个碱基对附近。
第七章 RNA生物合成 及其转录后加工
复制Leabharlann 转录DNA逆转录RNA 复制
RNA
翻译
蛋白质
/p kujpk/course/fzswx/
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• 第一节：转录概述 • 第二节：RNA合成的酶学 • 第三节：启动子和终止子 • 第四节：转录过程 • 第五节：RNA转录后的加工
• 与RNA聚合酶相结合的一个很小的蛋白质(MW＝ 10KDa)，叫做ω亚基，其功能尚不清楚，有人认 为ω亚基对于RNA聚合酶的结构和功能没有太大 的影响。
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原核生物的 RNA聚合酶
亚单位 分子量 亚单 位数
α 36512 2
• RNA聚合酶从转录起始位点(Start point)开始沿模 板边移动边合成RNA，直至终止序列。从启动子 延伸到终止子(Terminator)所跨越的部分称为一 个转录单位。
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• 位于起始位点之前的序列称为转录单位的上游 (Upstream)，起始位点之后(在转录序列之内)的序 列被称为下游(Downstream)。按照书写规范，转 录是从左(上游)向右(下游)进行的，与mRNA 的通 常书写形式：5‘-3’方向一致。
结构基因(structural gene)
编码链
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四、转录的一般特征
1. 底物: 4种核糖核苷三磷酸，ATP,GTP, CTP, UTP; 2.与DNA复制一样，转录的方向总是从5′→3′； 3. 模板:以一条DNA链为模板，按碱基互补规律，在转
录区转录； 4. 不需要引物: RNA聚合酶能起始一条新链的合成，
（1）信使RNA分子(mRNA)，含有一条或多条多 肽链的氨基酸顺序的信息；
（2）转运RNA(tRNA),可以阅读mRNA中的信息, 并在蛋白质合成中携带和转移特定的氨基酸到 生长中的多肽链上；
（3）核糖体RNA(rRNA),它与蛋白质结合,形成 蛋白质合成的场所 — 核糖体。
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二、转录单位(Transcription unit)
• 碱基的位置以起始位点为准，转录起始位点被定 为+1，位于其下游的碱基序数按顺序值递增。起 始位点前的一个碱基的位置被定义为-1，越靠近转 录起始位点上游，碱基负值也越大。
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• 转录的直接产物被称为初始转录本(primary transcript) 。它包含一条从启动子延伸到终止子含 有5‘端及3’端的RNA。
起始的核苷酸一般是嘌呤核苷酸（占90%左右） ， 而且将在RNA链的5’末端保持这一三磷酸基团；
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RNA合成主要包括四个步骤： （1）RNA聚合酶结合于DNA上的特定位点 （2）起始 （3）链的延长 （4）链的终止和释放
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第二节 RNA合成的酶学
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RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶， 主要以双链DNA为模板，以四种核苷三磷 酸作为活性前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因 子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它 不需要任何引物，催化生成的产物是与 DNA模板链互补的RNA。
• RNA合成过程，天然双链DNA为不对称转录，但 体外条件下，一般DNA的2条链都可以作为模板链 转录RNA，称为对称转录。
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DNA分子双链上某一区段，一条链可转录，另一条 链不转录，但模板链并非永远在同一单链上。
（coding strand） 编码链
模板链
5
3
3
5
模板链 （template strand）
• DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生 成RNA的一股单链，称为模板链（template strand），也称作反义链（antisense strand） 或负链。相对的另一股单链是编码链 （coding strand），也称为有义链（sense strand）或正链。
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5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t c a t g t a c a g ···5′ 模板链
初始转录本通常不稳定: • 在原核生物中，它或被迅速降解(对于mRNA)，或
被剪接成为成熟产物(对于rRNA和tRNA). • 在真核生物中,它或被末端修饰(主要对于mRNA)，
或被剪接成为成熟产物(对于所有RNA).
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三、不对称转录(asymmetric transcription)
• DNA分子的双链均有转录功能，但对于一个特定 的DNA区域或对一个特定的mRNA，只能有一条 链为模板进行转录，这种现象叫转录的不对称性, 即在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。
转录是基因表达的第一步，也是最关键 的一步。转录调控蛋白(Regulatory protein) 决定了一个基因能否被RNA聚合酶转录。生 物体基因表达调控的第一步也就是决定是否 要让该基因转录。对于大多数基因来说，这 是最重要的调控机制，在有些情况下甚至是 唯一的调控机制。
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• RNA分为3种:
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第一节 转录概述
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一、转录
• 生物体以DNA为模板合成RNA的过程叫做转录 (transcription) 。
• 基因表达(gene expression):基因所贮存的遗传信息 通过转录和翻译产生具有生物功能的多肽和蛋白 质的过程。
• 阶段特异性（时间特异性） • 组织特异性（空间特异性）
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一、E.coli RNA聚合酶
• E.coli RNA聚合酶由6个亚基组成（5个多肽链）， 即α2ββ′σω
• αββ′σ四个亚基的分子量分别为36.5KDa、150 KDa、160KDa和82 KDa，整个酶分子的分子量 为465KDa；
• 分别是基因rpoA、rpoB、rpoC和rpoD的产物；
RNA的转录及加工
1.真核生物基因为什么要进行RNA转录后加工？（P209）原核生物没有细胞器的分化，转录与翻译同时进行。
真核生物有细胞器的分化，基因表达在时间和空间上存在明显间隔。
转录在细胞核内进行，翻译在细胞质内完成。
真核生物基因的初始转录产物被非编码序列或间隔区段分开，转录产物不连续，需要转录后加工。
2.细胞内RNA原初转录物一般都需要经过哪些过程的加工修饰？（P209）真核生物细胞内转录的RNA原初转录物要经过一系列变化，包括：①5’端形成帽子结构；②3’端形成一段PolyA；③切去内含子；④反式剪接；⑤部分核苷酸修饰；⑥RNA 编辑；⑦RNA的再编辑；⑧RNA链的断裂等过程。
3.真核生物RNA前体内含子的剪接分为哪几类？简述其区别。
（P217，P232）内含子的剪接分为三类：①自我剪接内含子②蛋白质或酶参与的内含子剪接③依赖于snRNA剪接的内含子。
区别：4.写出下列英文缩写的含义：PNaseP(212)、hnRNA（217）、RISC（252）、RNAi(251)、剪接体（220）、自我剪接（228）、反义RNA（251或上课PPT）、RNA干涉（251）、siRNA(252)、选择性剪接（235）、核酶（229）PNaseP：催化切除5’端额外核苷酸的酶hnRNA：核内不均一RNARISC：沉默复合物RNAi：RNA干涉剪接体：是mRNA前提在剪接过程中组装形成的多组分复合物，由多种snRNA和蛋白质因子组成，即剪接体是具有催化剪接过程的核塘核蛋白复合体。
自我剪接：rRNA的内含子能够自我剪接，无需剪接体反义RNA：与mRNA互补的RNA分子，也包括与其它RNA互补的RNA分子RNA干涉：在双链RNA引导的抑制过程中存在某种扩增效应，且有某种没活性参与其中。
siRNA：短干涉RNA，发生转录后基因沉默的小的双链RNA选择性剪接：一个基因的初始转录产物在不同的分化细胞、不同的发育阶段乃至不同的生理状态下，可以有不同的剪接方式，得到不同的成熟mRNA和蛋白质产物核酶：RNA本身具有酶的活性称为核酶5.名词解释：套索结构（219）、转酯反应（227）、Dicer酶（253）、顺式剪接（239）、反式剪接（239）套索结构：RNA剪接过程中的中间结构，其中有形成的带尾巴的环形结构转酯反应：在剪接体上完成剪接反应的生化本质是磷酸二酯键的转移，又称转酯反应Dicer酶：能将双链RNA特异性切成大小均一的片段的酶称为Dicer酶顺式剪接：存在与同一基因中的两个或多个外显子和内含子的剪接，称为顺式剪接反式剪接：几个外显子不在同一基因甚至不在同意染色体上的剪接叫反式剪接6.什么是RNA的自我剪接？自我剪接有哪些类型？（217或232）RNA的自我剪接：能自发进行剪接，无需酶或蛋白质参与。
RNA转录与转录后加工
在大多数真核生物中，RNA聚合酶在转录终止后，会在3’端加上一段多聚腺苷酸尾巴。这个过程称为加尾。加 尾的主要作用是促进RNA从核内向细胞质转运，并保护RNA免受3’核酸外切酶的降解。此外，多聚腺苷酸尾巴 也是一些RNA结合蛋白的识别位点，参与mRNA的稳定性、定位和翻译调控。
剪接
总结词
剪接是指将转录的RNA中的内含子序列 去除，并将外显子序列连接起来的加工 过程。
详细描述
C-to-U编辑由胞嘧啶脱氨酶催化，将RNA 中的胞嘧啶转变为尿嘧啶，导致RNA序列 发生变化。这种编辑可以影响RNA的翻译 和功能。
其他编辑类型
总结词
除了A-to-I和C-to-U编辑外，还存在其他类型的RNA编辑，如C-to-A编辑、C-to-G编 辑等。
详细描述
这些编辑类型在特定的生物或组织中发生，由不同的酶催化，导致RNA序列发生不同 的变化。这些编辑可以影响RNA的稳定性、翻译和功能。
肽链终止
终止密码子出现时，核糖体 释放合成的多肽链，并回收 mRNA。
蛋白质合成的起始
起始氨基酸的识别
起始密码子（AUG）被识别并结合甲酰蛋氨酸，形成甲酰蛋氨酸-tRNA。
甲酰蛋氨酸-tRNA在核糖体上的定位
甲酰蛋氨酸-tRNA与起始因子结合，定位到核糖体的P位点。
起始复合物的形成
甲酰蛋氨酸-tRNA与mRNA结合，形成起始复合物。
02
翻译水平调控
03
细胞内环境调控
翻译过程中蛋白质的表达水平可 以影响RNA的稳定性。
细胞内的pH值、离子浓度等环境 因素也可以影响RNA的稳定性。
05
RNA的翻译和蛋白质合成
mRNA的翻译
翻译起始
mRNA在核糖体上定位并结 合翻译起始因子，形成起始 复合物。
简述rna转录后加工过程
简述rna转录后加工过程摘要：1.RNA转录后加工过程的概述2.RNA转录后加工的主要步骤a.剪接b.剪切c.RNA编辑d.RNA降解3.各步骤的功能和意义4.实例分析5.RNA转录后加工在生物体中的作用6.研究RNA转录后加工的意义和前景正文：在我们生物体内，基因通过转录过程将DNA信息转化为RNA，但这只是RNA生命历程中的第一步。
接下来，RNA要经历一系列复杂的加工过程，才能最终发挥其生物学功能。
这个过程被称为RNA转录后加工。
RNA转录后加工的主要步骤包括剪接、剪切、RNA编辑和RNA降解。
剪接是指将RNA前体分子中的内含子去除，并将外显子连接成成熟的RNA分子。
这一过程通过特定的酶家族，如剪接酶，来实现。
剪切是指在RNA分子的3"端添加poly(A)尾巴，这是几乎所有真核生物RNA的共同特征。
RNA编辑则是指在RNA分子上发生碱基改变，这一过程依赖于特定的编辑酶和相应的底物。
最后，RNA降解是指RNA分子在细胞内的分解过程，这对于调控RNA水平和维持细胞内稳态至关重要。
这些加工过程对于RNA最终的生物学功能具有重要意义。
以剪接为例，它能消除RNA前体中无功能的RNA片段，使成熟的RNA更具特异性和高效性。
同时，RNA编辑能够改变RNA的序列，从而影响其翻译效率和稳定性。
在生物体中，RNA转录后加工涉及多种生物过程，如基因表达调控、病毒复制和免疫反应等。
对RNA转录后加工的研究，有助于我们深入了解生命过程中的基因表达调控机制，为治疗疾病和开发新型药物提供理论依据。
随着生物科学技术的不断发展，对RNA转录后加工的研究将越来越深入。
RNA的生物合成和加工
18s
5.8s
28s
18s--rRNA
5.8s和28s--rRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 三工、相关概念
（一）启动子和转录因子
什么是 启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录 启动子？ 的一段DNA系列。
什么是转 RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因 录因子？ 子（蛋白质）参与作用，称之为转录因子。
RNA复制酶需要专一性的RNA模板，例如Qβ噬菌体的 RNA复制酶只能用Qβ病毒RNA为模板，它不用寄主的RNA 为模板。
Chapter36 RNA的生物合成与加 四工、在RNA指导下的RNA和DNA的合成
（二）RNA的逆转录 （1）什么是逆转录？
以RNA为模板，按RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通 常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为 逆转录。如劳氏病毒则以RNA为模板反转录为DNA，然后再 从DNA转录为RNA。
•3、转录的终止
（1）原核生物转录终止的模式： ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合，还具有ATP酶和 解链酶的活性) 不依赖ρ因子 终止区的碱基可形成特殊的结构 RNA 3′形成茎环结构和一串寡聚U
（2） 真核生物的转录终止
编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA
真核生物 mRNA带有polyA尾巴；
转录的过程
启动子 5′ 3′
pppG
ρ
5′
5′ pppG
mRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 二工、转录后加工
（一） 真核生物mRNA的转录后加工 1、首、尾的修饰
5′--端帽子结构的形(m7GpppG) 0型帽子 Ⅰ型帽子
3′--端 poly A尾巴的生成
RNA的合成转录和加工
起始亚基，为转录 起始所必需
E.Coli RNA聚合酶的三维构像图
• 参与转录的各因素：
2. 转录单位：RNA链的合成是从模板特定的部位起始的， 经过链的延伸终止于特定的模板部位。一般将从转录起始 点到转录终止点的整个区域称为转录单位。
• 参与转录的各因素：
3. 启动子结构：启动子是指RNA聚合酶识别、结合并由 此启动转录的一段DNA序列，位于转录起点的5’端上游 区，启动子本身一般是不被转录的。
原核生物中rRNA前体的加工：E. Coli 中rRNA 有7个转录单位，每 个转录单位由16s rRNA、23s rRNA、5s rRNA以及一个或几个 tRNA基因组成。
• 真核生物体内RNA的转录后加工：真核生物体内的
tRNA和rRNA和原核生物有些类似，但真核生物的 mRNA前体必须经过复杂的加工过程。
内切酶
Poly A聚合酶
（3） 内含子的剪切：大多数真核基因是断裂基因，其转录产物中 同时含有内含子（插入序列）和外显子（编码序列）。在mRNA的 后加工过程中，将通过拼接（splicing）去除内含子，使外显子成 为连续序列。
真核生物的mRNA剪切
外显子
内含子
真核生物的mRNA剪切模式（1）
（1） 5’端加“帽”：
7-甲基鸟苷
真核生物 mRNA 5’端 5’,5’-三磷酸键 “帽”结构
真核生物mRNA 5’端“帽”结 构
磷酸水解酶 鸟苷酰转移酶 鸟嘌呤-7-甲基转移酶 2’-O-甲基转移酶
真核生物mRNA 5’ 端加“帽”过程
（2） 3’端加polyA 尾：
AAUAAA：最主要的 polyA信号
σ亚基
转录泡结构
非模板链
rna转录后加工方式
rna转录后加工方式
RNA转录后加工（RNA post-transcriptional processing）是指在RNA分子合成之后，在细胞中对其进行修饰和修剪的过程。
这些加工方式可以使原始RNA分子成熟，并使其具有功能性。
以下是几种常见的RNA转录后加工方式：
剪接（Splicing）：在真核生物中，基因的转录产物（前体mRNA）经过剪接过程，去除其中的内含子（intron），保留外显子（exon），从而形成成熟的mRNA分子。
剪接是通过剪接体（spliceosome）来完成的，其中包括snRNPs等辅助因子。
5'端修饰：RNA的5'端通常经过加上7-甲基鸟苷（7-methylguanosine）和三磷酸核苷酸链（PPP 链）的修饰，形成5'甲基鸟苷帽（5' cap）。
这个帽子在RNA稳定性、转运和翻译起重要作用。
3'端修饰：RNA的3'端通常经过加上聚腺苷酸（polyadenylation）的修饰。
这个poly(A)尾巴有助于RNA的稳定性、转运和翻译，并参与转录终止的过程。
RNA编辑：在一些生物体中，RNA的序列可以通过RNA编辑（RNA editing）进行改变。
这种编辑通常涉及碱基的替换、插入或删除，从而改变RNA的编码能力和功能。
RNA修饰：RNA分子可能会经历各种修饰，如甲基化、脱氨基、糖基化等。
这些修饰可以增强RNA的稳定性、调节翻译和识别，以及影响RNA的功能。
RNA转录后加工是一个复杂而精确的过程，它可以使原始的转录产物转化为功能性的RNA 分子。
这些加工方式对于基因表达调控和细胞功能起着重要的作用。
第四节 真核生物RNA转录后的加工修饰
一、mRNA的转录后加工 1．加帽(adding cap)：即在mRNA的5‘-端加上 m7GTP的结构。 发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。 加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5'-端的磷 酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN 的结构，再对G进行甲基化。
2．加尾(adding tail)：
o过程在细胞核内完成，首先由核酸外切 酶切去3'-端一些过剩的核苷酸，然后再 加入polyA。 *、polyA结构与mRNA的半寿期有关。
3．剪接（splicing)：
o 真核生物中的结构基因基本上都是断裂基因。 o 结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序被
❖ 主要有以下几种加工方式： ❖ 切断。 ❖ 剪接。 ❖ 化学修饰。
三、rRNA的转录后加工
四膜虫前rRNA的自身剪接
称为外显子。 o 而不能指导多肽链合成的非编与构
成的核蛋白体参加，通过形成套索状结构而将 内含子切除掉。
• 4．内部甲基化： • 由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。
真核生物mRNA的转录后加工修饰
二、tRNA转录后加工的方式
RNA转录和加工
套索结构的发现使人们认识到， 套索结构的发现使人们认识到，内含子的剪接是通过 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中， 两次转酯反应完成的。在第一次转酯反应中，分支位 进攻5 剪接位点， 点A的2’－OH进攻5’剪接位点，使其断裂，同时这个A －OH进攻 剪接位点 使其断裂，同时这个A 与内含子的第一个核苷酸（ 形成2 与内含子的第一个核苷酸（G）形成2’ ， 5’ －磷酸 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。 剪接位 二酯键，内含子自身成环，形成套索结构。3’剪接位 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3 － 点的断裂依赖于第二次转酯反应。上游外显子的3’－ OH末端攻击3 剪接位点的磷酸二酯键 促使其断裂， OH末端攻击3’剪接位点的磷酸二酯键，促使其断裂， 末端攻击 剪接位点的磷酸二酯键， 使上游外显子的5 －0H和下游外显子的 － 和下游外显子的5 使上游外显子的5’－0H和下游外显子的5’－磷酸基团 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。 连接，并释放出内含子，完成剪接过程。被切除的内 含子随后变成线性DNA 随即被降解。 DNA， 含子随后变成线性DNA，随即被降解。
通过分析体外剪接反应中形成的中间体， 通过分析体外剪接反应中形成的中间体，发现内含子 是以一种套索结构（ 是以一种套索结构（lariat structure ）的形式被切除 即内含子5 端的鸟苷酸依靠 ， － 端的鸟苷酸依靠2 的，即内含子5’端的鸟苷酸依靠2’，5’－磷酸二酯键与 靠近内含子3 末端的一个腺苷酸连接在一起 末端的一个腺苷酸连接在一起。 靠近内含子3’末端的一个腺苷酸连接在一起。该腺苷 酸被称作分支位点 分支位点， 酸被称作分支位点，因为在套索结构中它形成了一个 RNA分支 分支。 RNA分支。
在内含子的剪接过程中， 在内含子的剪接过程中，剪接装置必须识别正确的 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 剪接位点，以保证外显子在剪接的过程中不被丢失， 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。 同时荫蔽的剪接位点要被忽略。所谓隐蔽剪接位点 （cryptic splice site ）是指与真正的剪接位点 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（ 相似的序列。已经知道一类被称为SR蛋白（SR SR蛋白 protein）的剪接因子在剪接位点的选择中发挥重要 protein） 作用。 作用。
rna转录后加工名词解释
rna转录后加工名词解释
RNA转录后加工是指对在转录过程新合成的RNA的前体分子，进行进一步的加工修饰，从而使其成为具有生物学活性的、成熟的RNA 分子的过程，主要包括剪接、化学修饰等方式。
1.可变剪切：通过不同的剪切方式使得同一个基因可以产生多个不同的成熟mRNA，最终产生不同的蛋白质，从而使转录本和蛋白质结构与功能具有多样性。
2.RNA编辑：属于修饰的一种，是指转录后的RNA在编码区发生碱基的加入、丢失或转换等现象，可以在RNA水平上增加一些原来DNA模板上没有编码的碱基，从而扩充遗传信息。
因此，经过剪切或者修饰等加工，遗传信息的含量以及多样性大大增加。
第五讲--RNA的转录与转录后加工(一)讲课教案
成环假说 扭曲假说 滑动假说 渗流假说
RNA转录的抑制作用
RNA转录的抑制剂
某些核酸代谢的拮抗物和抗生素可抑制核苷酸或 核酸的合成，因而可以用于抗病毒或抗肿瘤药物， 也可以用于核酸的研究。
嘌呤和嘧啶类似物 DNA模板功能的抑制剂 RNA聚合酶的抑制物
真核生物RNA转录的抑制因子
核小体在转录中的抑制作用
操纵子是原核生物转录调控的主要形式，相关的 基因排列成簇，由一个调节蛋白所控制，一开俱开， 一闭俱闭，从而对环境条件的改变作出相应的反应。
环腺苷酸（cAMP）在原核生物的基因表达调控 过程中有重要作用。
噬菌体的时序调控
有关噬菌体的时序调控一般都是通过转录水平来 控制的。不同的噬菌体采的策略不同，常见的有三 类：
由组蛋白封闭有关的DNA序列； 多个调控因子同时与邻近的特异DNA部位结合
转录的调节控制
顺式作用元件与反式作用因子
基因的转录特别是转录起始作用取决于基因组中 顺式调控元件与反式作用因子的相互作用。
顺式作用元件是反式作用因子的结合位点，其调 控基因转录的作用正是通过反式作用的作用来实现 的。
反式作用因子
真核生物启动子
真核生物的三种RNA聚合酶有三类转录起始 所必需的启动子。它们均由转录因子而不是 RNA聚合酶所识别。
➢ Ⅰ型启动子 ➢ Ⅱ型启动子 ➢ Ⅲ型启动子
真核生物启动子
Ⅰ型启动子
Ⅰ型启动子是RNA聚合酶Ⅰ的启动子，它控制 rRNA前体基因转录，其产物经剪接加工后生成各 种成熟rRNA。
Ⅰ型启动子可分核心启动子和上游控制元件 （UCE） 。
转录终止与终止因子
终止子与终止因子 RNA合成的终止发生在转录DNA特殊
的碱基顺序中，能提供转录终止信号的 DNA序列称为终止子，协助RNA聚合酶 识别终止信号的蛋白因子则称为终止因子。