基因的转录
基因的转录、转录后调控
基因的转录、转录后加工及逆转录转录(transcription) 是以DNA单链为模板，NTP为原料，在DNA依赖的RNA 聚合酶催化下合成RNA链的过程。
与DNA勺复制相比，有很多相同或相似之处，亦有其特点，它们之间的异同可简要示于表13-1转录的模板是单链DNA与复制的模板有较多的不同特点，引出了下列相关概念。
转录过程只以基因组DNA中编码RNA(mRNAtRNA rRNA及小RNA 的区段为模板。
把DNA分子中能转录出RNA的区段，称为结构基因(structure gene)。
结构基因的双链中，仅有一股链作为模板转录成RNA称为模板链(template strand)，也称作Watson(W链(Watson strand)、负(-)链(minus strand) 或反意义链(antisense strand) 。
与模板链相对应的互补链，其编码区的碱基序列与mRN的密码序列相同(仅T、U互换)，称为编码链(coding strand)，也称作Crick (0链(Crick strand )、正(+)链(plus strand)，或有意义链(sense strand)。
不同基因的模板链与编码链，在DNA分子上并不是固定在某一股链，这种现象称为不对称转录(asymmetric transcription) 。
模板链在相同双链的不同单股时，由于转录方向都从5'f 3'，表观上转录方向相反，如图13-1 o与DNA复制类似，转录过程在原核生物和真核生物中所需的酶和相关因子有所不同，转录过程及转录后的加工修饰亦有差异。
下面的讨论中将分别叙述。
? 参与转录的酶转录酶(transcriptase )是依赖DNA的RNA聚合酶(DNA dependent RNA polymerase，DDRP，亦称为DNA指导的RNA聚合酶(DNA directed RNA polymerase )，简称为RNA聚合酶(RNA pol)。
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。
转录的知识点总结
转录的知识点总结一、转录的定义转录是指从DNA模板合成RNA的过程。
在细胞内，DNA承载着遗传信息，但不能直接参与蛋白质的合成。
为了合成蛋白质，细胞需要将DNA上的信息转录成RNA，然后再将RNA翻译成蛋白质。
因此，转录是生物体内遗传信息传递的重要步骤。
转录过程分为三个阶段：起始、延伸和终止。
在起始阶段，转录因子和RNA聚合酶会结合到DNA上的启动子区域，并形成转录起始复合物。
在延伸阶段，RNA聚合酶沿着DNA模板合成RNA链。
在终止阶段，RNA聚合酶会在转录终止信号的作用下停止合成RNA链，完成转录过程。
二、转录的过程转录是一个复杂的生物化学过程，涉及多个分子和酶的参与。
在转录的起始阶段，转录因子会结合到DNA的启动子区域，形成转录复合物。
转录复合物会招募RNA聚合酶，并开始合成RNA链。
RNA聚合酶通过与DNA模板的互补配对，将RNA核苷酸逐一加入到RNA链上。
在转录的延伸过程中，RNA聚合酶会沿着DNA模板逐渐移动，并合成RNA链。
在这个过程中，大量的辅助蛋白质会参与到转录复合物中，调控RNA合成的速度和准确性。
转录的终止阶段是通过一系列的信号来实现的，这些信号会使RNA聚合酶停止合成RNA链，完成转录过程。
三、转录的调控转录的调控是细胞内基因表达的重要方式。
通过调控转录的启动子区域、转录因子的结合和RNA聚合酶的活性，细胞可以灵活地调控不同基因的表达水平。
转录的调控主要通过DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNA和组织特异性转录因子等机制实现。
DNA甲基化是通过DNA甲基转移酶将甲基基团添加到DNA上的胞嘧啶基团，从而影响转录的启动子活性。
组蛋白修饰是通过组蛋白乙酰化、甲基化和磷酸化等修饰作用，来调控染色质结构和基因的可及性。
miRNA是一类小分子RNA，它可以通过与靶基因的mrNA结合来抑制转录或翻译的过程。
组织特异性转录因子是一类只在特定组织或细胞类型中表达的转录因子，它们可以通过结合到DNA上的特定序列，来调控基因的表达。
DNA与基因信息的转录和翻译
DNA碱基配对原则
01
02
03
嘌呤必定与嘧啶互补配 对，即A-T、G-C配对。
碱基之间以氢键相结合 ，A与T之间形成两个氢 键，G与C之间形成三个
氢键。
DNA两条链上的碱基遵 循碱基互补配对原则， 使得两条链的碱基比例 呈现特定的规律，如
A=T、G=C。
DNA在细胞中的存在形式及作用
01
DNA在细胞中以染色质的形式存在，主要分布于细胞核中。
人工智能在解读DNA和基因信息中挑战和机遇
数据处理与分析
人工智能可帮助处理海量的DNA 和基因信息数据，提高数据分析 的准确性和效率。
预测模型开发
基于人工智能技术建立预测模型 ，预测个体疾病风险、药物反应 等，为个性化医疗提供支持。
挑战与机遇并存
人工智能在解读DNA和基因信息 中面临数据质量、算法可靠性等 挑战，同时也为生物医学研究和 应用带来前所未有的机遇。
参与蛋白质合成
03
在核糖体上，tRNA携带的氨基酸之间通过肽键连接，形成多肽
链。
多肽链合成与修饰过程
起始
核糖体与mRNA结合，并招 募起始tRNA和第一个氨基 酸。
延伸
在延伸因子和GTP的参与下 ，氨酰-tRNA进入核糖体A 位，与P位的肽酰-tRNA形 成肽键。
终止
当遇到终止密码子时，释放 因子识别并结合，导致多肽 链从核糖体上释放。
基因突变类型及后果
点突变
指DNA链上单一碱基的改变，可能导致蛋白质功能异 常或疾病发生。
插入或缺失突变
指在DNA链中插入或缺失一个或多个碱基，可能导致 基因表达的改变或遗传疾病。
重组突变
涉及DNA片段的交换或重排，可能导致染色体结构异 常和遗传物质的不稳定性。
基因活化与转录因子
基因活化与转录因子基因是生物体内遗传信息的基本单位，包括DNA序列中所有编码有功能蛋白质的区域。
基因表达是指基因内编码的蛋白质产生的过程，而基因活化则是指使基因表达过程发生的各种分子机制。
在基因活化过程中，转录因子是起到关键作用的分子。
什么是转录因子？转录因子是一类能够识别特定DNA序列的蛋白质分子。
它们结合到基因区域上的DNA序列，决定着基因是否要转录成RNA。
因此，转录因子能够调节基因表达，进而影响生命过程中的各种生理功能。
如何工作？转录因子是一种基因转录的调控因子，其工作方式与RNA聚合酶密切相关。
RNA聚合酶是负责将DNA转录为RNA的酶类，但并非完全自主工作。
转录因子可以特异性地结合到RNA聚合酶和DNA区域上，施加影响。
一些转录因子能够影响开放某些基因区域，使其更容易被RNA聚合酶识别和结合；而另一些转录因子则起到抑制基因转录的作用。
此外，一些转录因子还能够通过信号转导途径将细胞内外的信息传达给细胞核，使得特定基因的转录被调节。
基因活化机制同一基因组的所有基因都需要在规定时刻、规定生理条件下被适当地启动，才能体现其在生命过程中所扮演的角色。
这个启动过程称为基因活化，常常可以被不同的过程所调控。
基因活化的过程中有很多转录因子参与其中。
实验中发现，由于大量转录因子的参与，基因区域上的某些DNA序列成为了高级结构上的缺口，为其他转录因子和配体分子的接触创造了更多的空间。
这样的方式可以使得RNA聚合酶更容易地通过基因区域并转录出RNA，以及转录出相应的蛋白质。
此外，一些其他的特殊分子也与基因活化密切相关。
例如，组蛋白修饰是一种广泛存在于细胞核内的一种分子修饰方式。
在基因活化过程中，组蛋白酶肽改变DNA上嵌合的染色质结构，使得RNA聚合酶更容易穿过这样的结构，最终将基因转录成RNA，从而实现基因的活化。
结论转录因子和基因活化是研究生命科学中非常重要和复杂的研究领域。
通过识别转录因子，研究者能够更好地理清细胞内分子互动的机理，从而更好地分析基因活化机制、开发药品以及理解人体健康和疾病的基本原理。
基因的表达过程
基因的表达过程
基因是生命的基础单位，是DNA分子直接控制生物体遗传特征的基本质料。
但是基因不能直接转化成蛋白质，还需要一系列复杂的步骤来控制和调节基因的表达。
基因的表达过程可以分为转录和翻译两大部分。
一、转录
转录是指基因信息从DNA模板被转录成RNA分子的过程。
这个过程是在细胞核中进行的，包括以下几个步骤：
1. 启动子识别：RNA聚合酶需要在基因区起始位点寻找所谓的启动子，才能开始转录基因。
2. RNA合成：RNA聚合酶按照DNA模板单链进行合成新的RNA链，与DNA模板链形成互补配对。
3. 终止转录：RNA聚合酶需要识别到一个终止序列，才能结束合成过程，而产生的RNA链与DNA单链分离。
二、翻译
翻译是指RNA分子指导下的蛋白质合成过程。
这个过程是在细胞质内进行的，包括以下几个步骤：
1. 连接：氨基酸在载体RNA上得到激活后与tRNA结合，进而和RNA分子上的三联密码子匹配。
2. 延伸：一个已经连接的氨基酸和它的载体RNA脱离，留下了一个暴露的氨基酸和连接到下一个氨基酸的tRNA。
3. 终止翻译：翻译终止的命令是由一些不对应于氨基酸的RNA 信号识别。
这个信号使酶靠近并断开多肽链和RNA的连接。
总之，基因的表达是一个高度复杂的过程，需要许多不同类型的细胞成分协同工作才能完成。
研究基因表达和调控过程有助于我们理解生命的奥秘，也为新药开发提供了新的思路。
转录的名词解释分子生物学
转录的名词解释分子生物学转录是指在细胞核内将DNA的信息转录成RNA的过程，是分子生物学研究中的重要课题之一。
通过转录过程，可以将DNA的遗传信息转化为RNA分子，进而在细胞内进行蛋白质的合成。
转录是生物体内遗传信息的重要传递通路，对维持生物体正常功能起到至关重要的作用。
转录的过程主要由三个关键步骤组成：启动、延伸和终止。
启动是指RNA聚合酶在某一特定的起始位点结合到DNA上，并开始转录RNA的过程。
DNA双链在转录起始位点被分离，形成一个转录泡。
泡中的单链DNA充当模板，合成RNA 分子的新链与模板DNA互补配对。
聚合酶在将核苷酸加入到RNA链的3'末端时，会以5'-3'方向移动，延伸RNA链。
这一过程被称为延伸。
当转录到终止信号时，RNA链被释放出来，转录过程终止。
转录的调控是细胞内基因表达调控的重要机制之一。
细胞通过调控转录过程来控制不同基因的表达水平。
转录调控可以通过改变RNA聚合酶的结合能力、修改启动转录的蛋白质结构或招募共转录因子等方式进行。
这些调控机制可以使不同细胞在相同遗传背景下表达不同的基因，从而实现细胞的多样性。
在转录过程中，转录因子起着关键作用。
转录因子是一类可以结合到DNA上的蛋白质，可以识别特定的DNA序列，从而调控基因的转录。
转录因子结合到启动子区域上，可以引导RNA聚合酶正确定位，并启动转录。
不同的转录因子具有不同的功能和特异性，它们的调控作用决定了不同基因在不同细胞中的表达模式。
除了转录因子外，转录过程还受到其他一些调控因素的影响。
比如，甲基化是DNA上一种重要的化学修饰，可以对基因转录进行调控。
DNA的甲基化状态可以改变染色质的结构，从而影响转录因子的结合能力和转录起始复合物的形成。
此外，转录过程还受到组蛋白的修饰、染色质结构的改变等因素的影响。
这些调控机制的复杂网络使得细胞可以对环境变化和内外信号作出相应的调整。
转录在细胞生物学中具有非常重要的意义。
分子生物学：基因的体外转录和翻译ppt课件
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(4)收集核提取物：25000g离心 30min，收集上清液后，用缓冲液 透析2h后，4℃，25000g离心20min， 上清液置-70℃保存。
(5)核提取物的蛋白定量：核抽提物 总蛋白浓度采用Bradford法测定， 以牛白蛋白为参照。
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（3）干扰物质少。如干扰Lowry法的K 、 Na 、Mg2 离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、 甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测 定法。 此法的缺点是： （1）由于各种蛋白质中的精氨酸和芳 香族氨基酸的含量不同，因此Bradford法 用于不同蛋白质测定时有较大的偏差， 在制作标准曲线时通常选用 g—球蛋白 为标准蛋白质，以减少这方面的偏差。
缺点：分离过程中一些特殊的试剂 破坏了细胞核膜，造成核内容物的 部分流失及操作过程中精胺易使 DNA模板产生沉淀
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过程：
收集细胞：收集一定数量的培养细 胞，300g离心5min，沉淀用分离 液清洗2次。 裂解细胞纯化细胞核：沉淀中加入 预冷的匀浆液1/10(原体积)，冰浴 10min后，匀浆，镜检，至90%细
5、染色质结构调整与基因转录的关系；
6、制备RNA探针。
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基因体外转录体系
DNA模板：含有转录启动子及必要 的调控序列(起始和终止序列等)的 DNA及为研究基因转录调控的需要, 在体外组装成的核小体链(注意避免 RNase的污染)。
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细胞核抽提物的制备：
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什么是基因的体外转录和翻译
基因的体外转录和翻译是20世纪70 年代发展起来的一项分子生物学和 细胞生物学实验技术，是研究离体 条件下(非细胞体系)基因表达情况 的理想体系。
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1、染色体水平的调控
A、染色体结构的改变
染色质结构变化影响基因转录
染色质去超螺旋
Tu1
Tu2
基因转录
多线染色体
真核基因的活跃转录是在常 染色质上进行的。转录发生之前， 染色质常常会在特定的区域被解 旋或松弛，变，DNA本身局部结构 的变化，如双螺旋的局部超旋或 松弛，DNA从右旋型变为左旋 型（Z-DNA）等。这些变化可 导致结构基因暴露，促进转录因 子与启动区DNA的结合，从而 导致基因转录。
转录间隔取长度/bp
1750 3750~6450 2300~5300
30000
转录产物长度/bp
7200 7750 7875 13400
高等真核生物的18S、5.8S合28S Rrna往往连成一个转录单位，经 过不同的剪切加工形成成熟的rRNA，而5S rRNA作为一个独立的 转录单位，与18S-5.8S-28S转录单位无关。
As the bubble progresses,the DNA duplex reforms behind it,displacing the RNA in the form of a single polynucleotide chain.
During transcription,the bubble is maintained within bacterial RNA polymerase,which unwinds and rewinds DNA,maintains the conditions of the partner and template RNA strands,and synthesizes RNA.
Intrinsic terminators include palindromic regions that from hairpins varying in length from 7 to 20 bp.The stem-loop structure includes a G-C-rich
region and is followed by a run of U residues.
b、复杂多基因家族
复杂多基因家族一般有几个相关基因家族构成，基因家族之间有间隔序列 隔开，并作为独立的转录单位。现已发现存在不同形式的复杂多基因家族。
如下图，在海胆的基因组中，5个分别编码不同组蛋白的基因处于一个约为 6000bp的片段中，而且都被间隔序列所隔开。这5个基因组成的串联单位在整 个海胆基因组中重复约1000次。每个基因的转录与翻译速度都受到调节。首 先，组蛋白只有在适合于染色体复制的情况下才大量合成；其次，所合成的 H2A、H2B、H3 和H4摩尔数相同， H1的量恰好是前者的一半，这是染色体组 蛋白的实际比例。
B）反式作用因子对转录的调控 真核生物转录调控大多通过顺式作用元件和反式作用因子复杂的相互作用
而实现的，下面介绍与顺式作用成分专一性结合的一些转录因子。
SP1锌指结构域
Zinc fingers may form α-helices that insert into the major groove,associated with β-sheets on the other side
III、基因的转录
基因转录：DNA
mRNA
The function of polymerase is to copy one strand of duplex DNA into RNA
A transcription unit is a sequence of DNA transcribed into a single RNA ， starting at the promoter and ending at the terminator
E.coli sigma factors recognize promoters with different consensus sequences.(Numbers in the name of a factor indicate its mass)
A map of the E.coli σ70 factor identifies conserved regions.Regions 2.1 and 2.2 contact core polymerase,2.3 is required for melting,and 2.4 and 4.2 contact the -10 and -35 promotor elements.The N-terminal region prevents 2.4 and 4.2 from binding to DNA in the absence of core enzyme.
a)Britten-Davidson模型
Britten和Davidson 1969年提出了真核生物但拷贝基因转录调控的模
型。
整合序列
受体序列
（调节基因） （操纵基因）
传感序列
结构序列
b）增强子对转录的影响
增强子是指能使和它连锁的基因转录频率明显增加的DNA序列。 作为基因表达的重要调节元件，增强子通常具有下列性质： ①增强效应十分明显，一般使基因转录频率增加10~200倍； ②增强效应与其位置和取向无关； ③大多为重复序列，一般长约50bp，适合与某些蛋白因子结合 。其内部常含有一个核心序
One face of the promoter contains the contact points for RNA
Amino acids in the 2.4 α- helix of σ70 contact specific bases in the nontemplate strand of the -10 promoter sequence.
V
DJ
Cμ
Cα
E
未分化细胞
V DJ
Cμ
E
V DJ
Cα
E
Cα 产生Cμ细胞
类型转换 产生Cμ细胞
免疫球蛋白中连基因的组织特一行表达与基因重排
V.可变区 ; D.多态区; J.结合区
3)转录水平上DNA的调控
A、顺式作用元件与反式作用因子 真核基因调控主要是在转录水平上进行的，这一点和原核生物
是相同的，但真核生物没有象原核生物那样的操纵子，以及和操纵子 紧密相邻的调节基因。真核生物的转录受特定顺式作用元件（cisacting element ，又称顺式作用元件）的影响，这类因子（如增强子或 类增强子）大多和它所调控的结构基因保持一定的距离，可能在基因 的上游，也可能在下游。此外，真核生物的转录还受到所谓反式作用 因子（trans-acting factor，或称跨域作用因子）的调控。这类因子是一 些可扩散因子，如一些蛋白质分子或一些激素蛋白质的复合物。
The first finger of a steroid receptor controls specificity of DNA-binding (positions shown in red);the second finger controls specificity of dimerization(positions shown in blue).The expanded view of the first finger shows that discrimination between GRE and ERE target sequences rests on two amino acids at the base .
Yeast RNA polymerase has grooves that could be binding sites for nucleic acids.The pink beads show a possible path for DNA that is ~25Å wide and 510Å deep.The green beads show a narrower channel,12-15Å wide and ~20Å deep,that could hold RNA.Photograph kindly provided by Roger Kornberg.
Eubacterial RNA polymerase have four types of subunit; α,β,and β’ have rather constant sizes in different bacterial species,but σ varies more widely.
列：（G）TGGA/TA/TA/T（G），该序列是在另一基因附近产生增强效应时所必需的； ④其增强效应应有严密的组织和细胞特异性，说明只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能
发挥其功能； ⑤没有基因专一性，可以在不同的基因组合上表现增强效应； ⑥许多增强子还受外部信号的调控。
增强子原理 两种假说：第一种认为，增强子为转录因子提供进入启动子区的位点； 第二种认为，增强子能改变染色质的构象。
最近在果蝇中也发现基因扩增现象。在卵巢成熟之前，卵巢颗粒细胞 中产生卵壳蛋白的基因被扩增。
C、基因丢失
在细胞分化时，消除某个基因活性的方式之一就是从细胞中出去那个基因。 某些原生动物、昆虫及甲壳纲动物细胞分化过程中就发现有部分染色体丢失现 象。
例如马蛔虫受精卵里只有一对染色体（2n=2），研究发现当个体发育到一定阶段后，在 将分化为体细胞的那些细胞中的这对染色体破碎成许多小染色体。有的小染色体具有着 丝粒，在细胞分裂中得到保留，不具有着丝粒的小染色体因为在以后的分裂中不能分配 到下一代中而丢失。因此，马蛔虫的生殖细胞内保存着个体发育所必需的全部基因（完 整的基因组），而在体细胞核中却失去了一部分基因。
2、DNA水平上的调控
A、基因家族
真核细胞中许多相关的基因常常按功能成套组合，一套基因就是一个基因 家族。通常分为以下几种：