转录
转录相关信息
转录相关信息
1. 什么是转录?
转录是指在细胞核内,DNA双螺旋结构解旋打开,RNA聚合酶借助DNA模板合成新的RNA分子的过程。
这个过程被称为转录。
2. 转录的步骤
- 启动: RNA聚合酶识别并结合DNA上的启动子序列,打开DNA双螺旋结构。
-延伸: RNA聚合酶沿着DNA模板链合成互补的RNA链。
- 终止: RNA聚合酶遇到终止序列时停止合成,新生RNA分子从DNA模板上释放。
3. 转录的主要产物
- messenger RNA(mRNA):携带有蛋白质编码信息,用于在细胞质中指导蛋白质合成。
- ribosomal RNA(rRNA): 构成核糖体的主要成分,参与蛋白质合成。
- transfer RNA(tRNA): 携带氨基酸,在翻译过程中参与蛋白质合成。
4. 转录调控
转录过程受多种调节因子的调控,如激活因子、抑制因子等。
这些调节因子可以结合在DNA上特定的调节序列,促进或抑制RNA聚合酶的结合和转录活性。
转录调控对于细胞的生长、分化和应答外界环境信号等具有重要作用。
转录是生物体内合成RNA的关键过程,为后续的蛋白质合成奠定基础。
对转录机制的深入研究有助于阐明生命活动的奥秘。
第11章 转录
基本转录因子： 转录因子中有一类称为基本转录因子， 相 应 于 RNA-polⅠ 、 Ⅱ 、 Ⅲ ， 分 别 称 为
TFI， TFII，TFIII。
研究较深入，种类较多的是 TFII。TFII 又 分 为 TFIIA ， TFIIB ， TFIID ， TFIIE ， TFIIF，TFIIH等。
部分碱基可形成鼓槌状的茎环结构
(stem-loop)或发夹结构(hairpin)。
RNA
5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGGCACCAGCCUUUUU... 5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`
TFⅡF TAF TAF
polⅡ
TFⅡE TFⅡH
TFⅡB
TFⅡA
TBP
TATA
DNA
（四）转录起始复合物
转录起始前复合物 PIC 形成后，在迂 回折叠 DNA 构象中，增强子结合蛋白 EBP（enhance binding protein） 结合增 强子,同时与 TFⅡD 中的 TAF 结合，最 后形成转录起始复合物，启动转录。
真核生物转录起始复合物
EBP TFⅡF TAF TAF polⅡ
TF
TBP
TATA
DNA
三、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
-30
5’ 调控序列
TATAAA
+1 T YYAN A YY
3’
TATA盒
Inr
（二）转录因子(transcriptional factor)
转录的机制
第一节: 第一节:原核生物的转录机制 大肠杆菌RNA RNA聚合酶 一,大肠杆菌RNA聚合酶 大肠杆菌RNA聚合酶是大肠杆菌细胞中最大的酶之 大肠杆菌RNA聚合酶是大肠杆菌细胞中最大的酶之 RNA 该酶至少有5种亚基组成,它们分别是α 一,该酶至少有5种亚基组成,它们分别是α,β,β', , ω和σ亚基.RNA聚合酶全酶包括两个α亚基,另外4 亚基.RNA聚合酶全酶包括两个 亚基,另外4 聚合酶全酶包括两个α 个亚基各一个分子( ββ'ωσ).全酶 ωσ). 个亚基各一个分子(即α2ββ ωσ).全酶 (holoenzyme)是转录起始所必需的. (holoenzyme)是转录起始所必需的.σ因子对转录的 是转录起始所必需的 延伸不是必需的. 延伸不是必需的.在转录起始后它就从转录复合物上 释放出来.不含σ因子的酶称为核心酶( 释放出来.不含σ因子的酶称为核心酶(即 ββ'ω α2ββ ω).
二,σ70启动子 启动子是DNA分子上RNA聚合酶首先结合的序列.大肠 启动子是DNA分子上RNA聚合酶首先结合的序列. DNA分子上RNA聚合酶首先结合的序列 杆菌中,其中最常见的σ因子是σ 杆菌中,其中最常见的σ因子是σ70(因其分子量为 KD而得命).σ 识别的启动子由40至 bp的序 而得命). 70 KD而得命).σ70识别的启动子由40至60 bp的序 列组成.通过比较不同基因的启动子序列, 列组成.通过比较不同基因的启动子序列,人们在大 肠杆菌基因的启动子中发现了两个6 bp的共有序列 的共有序列, 肠杆菌基因的启动子中发现了两个6 bp的共有序列, 一个在-10位置 另一个在-35位置 位置, 位置. 一个在-10位置,另一个在-35位置.共有序列是指 一系列相关但不相同的序列在各个位置上最常出现的 核苷酸构成的序列. 核苷酸构成的序列.
转录的完整名词解释
转录的完整名词解释【转录的完整名词解释】转录（Transcription）是指在生物学中的一种基因表达过程，即通过DNA的基因信息转化为RNA的过程。
在细胞中，DNA分子包含了构成生物体的全部遗传信息，转录是DNA信息的第一步表达。
一、转录的基本过程转录的过程由三个主要步骤组成：启动、延伸和终止。
1. 启动：转录的启动是指RNA聚合酶（RNA Polymerase）结合到特定的DNA 起始位点，并开始合成新的RNA链。
在启动过程中，转录因子（Transcription Factor）的结合可以帮助RNA聚合酶精确定位于起始位点。
2. 延伸：启动之后，RNA聚合酶开始沿DNA模板链滑动并合成RNA链。
RNA聚合酶沿着DNA读取一条链（模板链），然后以互补碱基配对的方式合成RNA链。
3. 终止：转录过程在到达特定的DNA终止序列时结束。
这些终止序列指示RNA聚合酶停止合成RNA链，并将已合成的RNA从DNA模板中释放出来。
二、转录的类型在细胞内，有三种不同类型的转录：基因组转录、转座子转录和逆转录。
1. 基因组转录：基因组转录是指将基因组DNA的信息转化为RNA的过程。
基因组转录包括mRNA转录、tRNA转录以及rRNA转录等，它们分别合成编码蛋白质所需的信息RNA、转运氨基酸的tRNA以及组成核糖体的rRNA。
2. 转座子转录：转座子是一类能够在基因组中“跳跃”位置的DNA序列。
转座子转录是指将转座子DNA的信息转化为RNA的过程。
转座子转录发生于特定酵素的介导下，可使转座子在基因组中的位置发生改变，并对生物体的基因组进化和多样性产生重要影响。
3. 逆转录：逆转录是一种独特的转录过程，它与常规转录过程有所不同。
逆转录是指将RNA反向转录为DNA的过程，这一过程由逆转录酶（Reverse Transcriptase）催化完成。
逆转录在病毒、一些细菌和真核生物体中起着重要作用，它使RNA病毒和逆转录转座子能够将其遗传信息整合到宿主DNA中。
转录的过程
转录的过程
【引入】遗传信息的转录和翻译是常考点，还常与DNA和RNA 的结构、DNA的复制、真原核细胞等内容综合出题。
一、转录的概念
以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则合成一条单链RNA的过程。
二、转录的条件和产物
三、转录遵循的原则
碱基互补配对:
DNA RNA
A U
T A
G C
C G
四、转录的过程
1、解旋：DNA双链在RNA聚合酶的作用下，局部解开为两条单链，以其中的一条单链为模板。
2、配对与连接：游离的核糖核苷酸以氢键与模板DNA上互补的碱基配对，在RNA聚合酶的作用下（形成磷酸二酯键）连接成链。
3、转录的方向：从DNA模板链的3‘向5’；RNA链的合成与延伸是由5‘向3’。
4、释放：合成的RNA从DNA上释放；DNA双链恢复成双螺旋结构。
5、特点：边解旋边转录。
6、遗传信息传递方向：DNA RNA
五、拓展
1、转录的起点：DNA（基因）上的转录起始信号——启动子，也是RNA聚合酶结合位点。
2、转录结束：DNA（基因）上终止转录的信号——终止子。
3、真核生物细胞核中，DNA（基因）上具有不能编码蛋白质的核苷酸片段——内含子和编码蛋白质的核苷酸片段——外显子；转录后的内含子会被相关酶（化学本质是RNA）水解，将外显子转录的片段重新连接形成mRNA。
4、原核细胞中，DNA链上不存在内含子，因此，DNA（基因）是连续的，转录和翻译过程比真核生物简单——边转录边翻译。
分子生物学——转录
转录起始复合物
RNApol (α2ββ′σ - DNA - pppGpN- OH 3′ α ββ′σ) ′
（二）转录延长
1. σ亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变 亚基脱落， 聚合酶核心酶变 构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前 与模板结合松弛，沿着 模板前 移； 2. 在核心酶作用下，NTP不断聚合， 核心酶作用下 作用下， 不断聚合， 不断聚合 RNA链不断延长。 链不断延长。 链不断延长 (NMP) n + NTP → (NMP) n+1 + PPi
• 在DNA分子双链上某一区段，一股链 分子双链上某一区段， 分子双链上某一区段 可转录，另一股链不转录； 可转录，另一股链不转录； • 模板链并非永远在同一单链上。 模板链并非永远在同一单链上。
聚合酶（ 二、RNA聚合酶（DDRP） 聚合酶 ）
1. 原核生物的 原核生物的RNA聚合酶 聚合酶 E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基 的 聚合酶是由四种亚基 组成的六聚体（ ωσ） 组成的六聚体（ α2 β β′ ωσ）
TF II B
TF II H
DNA
转录 前 起 始 复 合 物
4. 拼板理论 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至 个 一个真核生物基因的转录需要 至5个 转录因子。转录因子之间互相结合，生成 转录因子。转录因子之间互相结合， 有活性和专一性的复合物，再与 有活性和专一性的复合物，再与RNA聚合 聚合 酶搭配而有针对性地结合、 酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基 因。
一、原核生物的转录过程
转录
2. 转录起始过程 •RNA聚合酶全酶 α2ββ′σ 与模板结合 σ发现识 聚合酶全酶(α ββ′σ)与模板结合 与模板结合, 聚合酶全酶 别位点，全酶与启动字-35序列结合 序列结合， 别位点，全酶与启动字 序列结合，随即酶移 序列， 向-10序列，跨入转录起始点； 序列 跨入转录起始点； •DNA双链解开 双链解开 •在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形 在 聚合酶作用下发生第一次聚合反应， 聚合酶作用下发生第一次聚合反应 成转录起始复合物 5′-pppG -OH + NTP → 5′-pppGpN - OH 3′ + ppi ′ ′ ′ 3. 转录起始复合物 转录起始复合物: RNApol (α2ββ′σ - DNA - pppGpN- OH 3′ α ββ′σ) ′
-50
-40
-30
-20
-10
1
10
3. 真核生物的启动子结构
结构基因
-GCGC---CAAT---TATA
转录起始
-25 -75
增强子
TATA盒 盒 CAAT盒 盒 GC盒 盒
第二节 转录过程
一、原核生物的转录过程 （一）转录起始 1. 转录起始需解决的问题： 转录起始需解决的问题： • • RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域。 起始区域。 DNA双链解开，使其中的一条链作为转录 双链解开， 双链解开 的模板。 的模板。
编码链 模板链
mRNA
蛋白质
二、RNA聚合酶 聚合酶 （一）原核生物的RNA聚合酶 原核生物的 聚合酶
1. 聚合酶的组成
亚基 α β β′ σ
分子量 36512 150618 155613 70263
分子生物学转录
转录名词解释1.转录:是指以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下，以4种rNTP（A TP、CTP、GTP和UTP）为原料，合成RNA的过程。
2.启动子:在DNA模板上，控制RNA合成开始、并且与RNA聚合酶结合的特异部位或区域，称为启动子(Promoter)3.RNA拼接: RNA拼接（RNA splicing）：一个基因的外元和内元共同转录在一条转录产物中，将内元去除而把外元连接起来形成成熟RNA分子的过程左、右拼接点5‟ 拼接点或左拼接点（内元上游）, 3‟ 拼接点或右拼接点（……下游）不连续转录：反式拼接转录终止子终止子（terminator）：在转录的过程中，提供转录终止信号的RNA序列简答题1、说明RNApol全酶各个亚基的主要功能。
2、以E.coli为例，说出Prok.启动子结构及各部分功能。
答大部分启动子都存在这两段共同序列，即位于–10 bp处的TA TA区和–35 bp处的TTGACA区，它们是RNA聚合酶与启动子的结合位点。
位于-10bp左右，A.T较丰富，易于解链。
其功能是：(1) RNA pol紧密结合;(2) 形成开放启动复合体；(3) 使RNA pol定向转录。
位于-35序列又称为Sextama盒（Sextama box）其功能是:(1) 为RNA pol的识别位点。
σ亚基识别-35序列，为转录选择模板(2) -35和-10序列的距离是稳定的，此与RNA pol的结构有关。
3、以Prok.为例简述转录起始过程。
答 1.全酶与模板的DNA接触，生成非专一的,不稳定的复合物在模板上移动；2. 起始识别：全酶与－35序列结合，产生封闭的酶-启动子二元复合物（closed binary complex）；3.全酶紧密地结合在-10序列处，模板DNA局部变性，形成开放的启动子二元复合体；4. 酶移动到I，第一个rNTP转录开始,σ因子释放,形成酶-启动子-rNTP三元复合（ternary complex）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
TATAAT
4） -10和-35之间距离：
间距非常重要，16-19bp的间距转录效率最高，碱基序列并 不重要 17bp
原因：
该距离大致是双螺旋绕两圈的长度。这两个结合区是在 DNA分子的同一侧面，此酶结合在双螺旋的一面。 原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列之一。RNA聚合 酶往往不能单独识别这种启动子，需要有辅助蛋白质的帮 助。
50-70％ 20-40％ 10％
RNA pol Ⅲ 核质
2.1 真核RNA聚合酶的结构特点：
1）大分子蛋白质，500KDa或更多； 2) 分子量500KDa, 含两个大亚基和 7~12 个小亚基。R NhomakorabeaApolⅡ：
3) 大亚基中有 羧端功能区 (carboxy domain CTD) terminal
2 延伸：
第一个碱基加上后延伸，聚合酶不断前移。 转录终止受DNA模板上的信号顺序决定。
3 终止：
1 转录的起始
1.1 原核生物转录的起始
σ
核心酶
-35区
移动到-10区，使之熔解
12～17bp
酶与-10区牢固结合
（β亚基）
1.2 真核生物转录的起始
三种RNApol识别不同启动子。
转录起始过程需要很多转录因子
1.1 内部终止子/不依赖ρ因子/强终止子 (1) 一个反向重复序列， 可形成茎环结构，阻止 RNA pol的前进； (2) 茎区域内富含G-C，使茎环不易解开； (3) 3’端上有6个U，和模板形成的连续U-A配对较易 打开，便于RNA释放。
原核生物转录作用的终止信号
1.2 依赖ρ因子
(1) 没有固定的特征，也可形成茎环结构，但不是 都能形成稳定的发夹； (2) 茎中的G、C含量少。 (3) 3’端寡聚U数量不定； (4) 靠与ρ的共同作用而实现终止。 茎环的存在可使RNA聚合酶暂停一下，若此时ρ 因子追上来和其结合，那么转录即可终止，若无ρ 因子聚合酶还可越过终止进行“通读”。
RNA RNA
pol较小，更类似于细菌的RNA pol。
pol转录控制也很简单，只转录少数几 个基因 。
某些常用的转录抑制剂
抑制剂 利福霉素 链霉溶菌素 放线菌素D 靶酶 细菌的全酶 细菌的核心酶 真核RNA聚合酶Ⅰ 抑制作用 与β亚基结合， 阻止起始 与β亚基结合， 阻止延长 与DNA结合，并 阻止延长 与RNA聚合酶Ⅱ 结合
RNApol Ⅲ的终止信号：
有富含G· C的序列，3’ 端有4个U。
RNApol I的终止序列是18bp, 需要辅助因子。
RNApol II还不清楚是否有明确的终止元件。
第一节 转录酶
第二节 启动子
第三节 终止子
第四节 转录的机制
第五节 转录产物的后加工
第四节 转录的机制
1 起始：pol与启动子识别结合后启动转录；
（5）其他元件
• 八聚核苷酸元件（octamer element OCT元件）
一致序列为 ATTTGCAT
•
KB元件
一致序列为
GGGACTTTCC
GTGACGT
• ATF元件 一致序列为
•
以及还有一些位于起始点下游的相关元件
(6) 起始子（initiator，Inr）：
位于起始点 -3～+5
可能提供RNA pol Ⅱ识别。
第一节 转录酶
1 原核生物的RNA聚合酶 2 真核生物的RNA聚合酶
2 真核生物的RNA聚合酶
种类 分布 转录产物 相对活性 对α-鹅膏蕈 碱的敏感性 分类 不敏感 敏感 种特异性
RNA polⅠ RNA polⅡ
核仁 核质
28S,18S,5.8S rRNAs hnRNA， SnRNA tRNA， 5S rRNA， SnRNA
真核启动子含有不同的组件
SV40 早期启动子 胸苷激酶
组蛋白H2B
-140
-120
Oct
-100
-80
-60
-40
GC
-20
+1
CAAT
TATA
第一节 转录酶
第二节 启动子
第三节 终止子
第四节 转录的机制
第五节 转录产物的后加工
第六节 RNA的剪接
第三节
终止子
1 原核生物的终止子
因子更替的现象
在细菌受到外界环境的急剧影响时，会改变所表 达的基因，产生因子更替的现象。 如环境温度升高时，大肠杆菌会开启rpoH基因的 表达， 其产物32能识别热激基因的启动子，而正 常状态下表达的基因会关闭或表达水平下降。 芽孢菌生活周期过程中生活方式的改变也是通过 因子的更替完成的。
（transcription factor, TF ）参与，按一定顺 序与DNA形成复合物，协助RNA pol定位于转 录起始点。
1.2.1 RNA pol Ⅱ的转录起始
RNA聚合酶Ⅱ与转录因子TFⅡX形成转录 起始复合物，共同参与转录起始的过程。
结构特点：
保守序列：TATAAT（T80A95T45A60A50T96）
A.T较丰富，易于解链。 功能：
(1) RNA pol结合位点 ； (2) 形成开放启动复合体； (3) 使RNA pol定向转录。
3） -35区
又称为Sextama box
结构特点：
其保守序列 TTGACA（T82T84G78A65C54A45）
α-鹅膏蕈碱
真核RNA聚合酶Ⅱ
第一节 转录酶
第二节 启动子
第三节 终止子
第四节 转录的机制
第五节 转录产物的后加工
第二节 启动子
1 原核生物的启动子 2 真核生物的启动子
1 原核生物的启动子
启动子（promoter）：DNA分子与RNA聚合酶特异 结合的部位，也就是转录开始的部位。
当有的基因缺少TATA框时，可能由Inr来替代它 的作用，
无论TATA是否存在，Inr对于启动子的强度和起 始位点的选择都是十分重要的 。
小结--- 与原核生物启动子的比较：
（1）多种元件：TATA框，GC框，CAAT框， OCT等； （2）不同元件的组合情况：位置、序列、距 离和方向都不完全相同； （3）需转录因子参与转录的全过程：转录因 子先和启动子结合，再与RNA聚合酶一 起形成转录起始复合物，开始转录的过 程。
识别启动子，还参与RNA聚合酶与一些调控因子间
的作用。
ω 亚基：约10KD,作为核心酶，具体功能不清楚。
σ亚基/因子：使全酶识别启动子并与之结合，也看
作一种辅助因子。
1.4 σ亚基/因子
σ因子在RNA聚合酶识别启动子的过程 中起关键作用，σ因子可重复使用。 不同的因子可识别不同的启动子
三种 RNApol → 三种转录方式 三种启动子 → 三类基因，Ⅰ类 Ⅱ类 Ⅲ类
2.1 RNApolⅡ的启动子 2.2 RNApol I的启动子 2.3 RNApol III的启动子
2.1 RNApolⅡ的启动子
• 通用型启动子（无组织特异性）
• 结构最复杂 • 位于转录起始点的上游
• 有多个短序列元件组成
大肠杆菌RNA聚合酶由多亚基组成， α2ββ’ ωσ称 为全酶, 480 KDa 亚基与全酶结合疏松，很容易与全酶分离。
β ω α
α
σ
β ’
1.3 各亚基的功能
β亚基：由 rpoB编码，结合底物（NTP及新生RNA 链），进行聚合作用。 β′亚基：由rpoC编码，可能与模板结合。
α亚基：由 rpoA编码，可能参与全酶的组装及全酶
（3） CAAT框（CAAT box） 结构特点： 位于－75bp处 一致序列为GGC/TCAATCT
功能：
前两个 G 的作用十分重要(转录效率)
增强启动子的效率、频率，不影响启动子的特异性 （距转录起始点的距离，正反方向）
☻ 以上三个保守序列在绝大多数启动子中都存在
（4） GC框 （GC box） • • • 位于－90附近，较常见的成分 核心序列为GGGCGG 可有多个拷贝，也可以正反两方向排列
转录酶
1 原核生物的RNA聚合酶 2 真核生物的RNA聚合酶
1 原核生物的RNA聚合酶（RNA polynerase）
1.1 RNA pol与DNA pol作用的相同点：
DNA模板，Mg2＋，4种三磷酸核苷。
不同点：
（1）RNA pol没有任何校对功能；
（2）能起始新的RNA链。
1.2 组成
与-10序列，相隔16-19bp。
功能：
(1) 为RNA pol的识别位点。
σ亚基识别-35序列，为转录选择模板链。
RNA Pol 核心酶和模板结合，进行聚合； (2) 很大程度上决定了启动子的强度。
－35 序列与－10 序列与转录效率的关系 标准启动子 －35 TTGACA －10 不同的启动子
第三节
终止子
1 原核生物的终止子 2 真核生物的终止子
2 真核生物的终止子（Terminator)
真核mRNA的3’端不是转录终止而是转录后 切割加工产生的。 真核生物的RNA大部分都要经过加工，包 括剪切和加poly(A)，很难确定原初转录物 的3’末端。