转录过程及其特点
转录过程及其特点★★
RNA合成可分为起始、延长和终止三个阶段。
【转录过程示意图】
（一）转录过程
1. 起始阶段 RNA聚合酶的σ亚基辨认DNA模板的起动基因，并以全酶形式与起动基因紧密结合，形成复合物，使DNA分子构象发生变化，起动部位碱基解开。
当RNA聚合酶进入起始位点后，就可催化四种核苷三磷酸分别结合到有意义链上，按碱基配对原则互相配对（A-U、C-G、T-A、G-C）。
不论原核细胞或真核细胞，一般新合成的第一个核苷酸往往是腺嘌呤核苷酸，当第二个核苷酸进入DNA模板时，与第一个3'-OH端形成3'，5'磷酸-二酯键，并释出焦磷酸。
RNA链开始延长，σ亚基即脱离复合物，并与新的核心酶结合，循环地参与起始位点（又称启动子）的辨认作用。
2. 延长阶段核心酶在DNA链上每滑动一个核苷酸距离，即有一个与DNA 链碱基互补的核苷三磷酸进入，与前一个核苷酸3'-OH形成3'，5'磷酸-二酯键。
核心酶如此不断滑动，RNA链就不断延长。
当DNA在另一区域解离时，被转录过的DNA区域又重新形成双股螺旋。
这是由于DNA-RNA双般螺旋不如DNA-DNA双股螺旋稳定之故。
3. 终止阶段 DNA模板链上有终止信号，可被RNA聚合酶或ρ因子识别，并与之结合，核心酶不再向前滑动，RNA不再延长，转录终止。
新合成的RNA、核心酶和ρ因子都从模板DNA上释放出来。
核心酶可再与σ亚基结合，又可辨认起动基因合成新的RNA。
由于终止信号中有由GC富集区组成的反向重复序列，在转录生成的mRNA 中有相应的发卡结构。
此发卡结构可阻碍RNA聚合酶的行进，由此而停止了RNA聚合作用。
如前所述，真核生物细胞有三种RNA聚合酶，分别负责细胞内三类基因的转录。
RNA聚合酶I（或C）都分布在核质。
前者催化mRNA前体的合成；后者催化tRNA和5S rRNA前体的合成。
转录后生成的rRNA、tRNA和mRNA前体都需要经过加工处理，如断裂、拼接和改造等才能成为具有生物功能的RNA。
（二）转录过程特点
转录也是一种酶促的核苷酸聚合过程。
其与DNA复制过程比较，有许多相似之处，如都以DNA作模板，需核苷酸做原料，从5'到3'方向延长，遵守碱基配对原则，产物是很长的核苷酸链。
但也有其自身的特点，如模板只能以有意义链转录，原料是核糖核苷三磷酸，在碱基配对时，A与U配对，催化的酶是RNA聚合酶，从5'到3'方向连续合成等。
【有关转录后的加工过程的参考资料】。
割裂基因中内含子和外显子的关系及转录特点
割裂基因是真核生物基因的一种类型，其转录的mRNA前体需要通过剪接将内含子（intron）切除，保留外显子（exon）并进行连接，最终形成成熟的mRNA。
在割裂基因的转录过程中，内含子和外显子之间的关系及其转录特点是非常重要的研究对象。
下面我将从不同角度深入探讨割裂基因中内含子和外显子的关系及转录特点。
1. 内含子和外显子的定义和功能内含子是基因组DNA中的一部分，但并不编码蛋白质，其存在于已知编码基因转录产物中。
外显子则包含编码蛋白质的信息，因此外显子需要通过转录和翻译来产生功能蛋白。
内含子和外显子之间的多样性及其相互作用对基因的功能和表达具有重要的影响。
2. 割裂基因中内含子和外显子的相互关系割裂基因的转录过程是一个复杂的过程，内含子和外显子之间的相互作用对mRNA的合成起着至关重要的作用。
内含子的剪接是在转录过程中非常关键的步骤，它决定了外显子的排列组合方式，从而影响成熟mRNA的结构和功能。
内含子和外显子的长度、数量和序列差异都会影响剪接过程的选择和效率。
3. 割裂基因转录特点割裂基因的转录特点主要体现在剪接过程中。
内含子和外显子的组合方式、剪接位点的选择和剪接效率都会影响成熟mRNA的结构和功能。
另外，割裂基因的转录产物通常具有多种异构体，这增加了基因表达的多样性和调控的复杂性。
4. 个人观点和理解我认为割裂基因中内含子和外显子的关系及转录特点是生物学领域中一个非常重要和前沿的研究方向。
对于基因表达和调控机制的理解，研究割裂基因转录过程具有重要意义。
通过对内含子和外显子的功能及其相互作用进行深入研究，可以揭示基因表达的新机制，为疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
总结回顾在本文中，我们深入探讨了割裂基因中内含子和外显子的关系及转录特点。
我们从内含子和外显子的定义和功能、割裂基因中的相互关系、转录特点以及个人观点和理解等方面展开讨论。
通过对这一主题的全面评估和深入探讨，相信您对割裂基因转录过程有了更深入的理解。
第3章 生物信息的传递(上)-转录
1. 增强子的定义
增强子(Enhancer)：
位于离转录起始点较远的位置上，具
有参与激活和增强转录起始功能的序列元
件。
2. 增强子的位置
Transcription is controlled by a promoter and enhancer
3. 增强子的作用特点
① 远距离效应
② 无方向性
③ 顺式调节
Lac启动子的-10区和-35区
3.3.2 启动子区的识别
一般认为，RNA聚合酶并不直接识别碱基 对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。 因此启动子功能既受DNA序列影响，又受其构 象影响。
应用：同一表达盒在基因组不同位置可 能有不同的转录强度。
3.3.3 RNA聚合酶与启动子区的结合
◆全酶识别启动子形成闭合二元复合物 ◆解链区开链形成开放二元复合物
Catalytic site resumes elongation
3.1.4 转录终止
当RNA链延伸到转录终止位点时，
RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键， RNA-DNA杂合链分离，转录泡瓦解， DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和 RNA链都被从模板上释放出来。
3.2 转录机器的主要成分
3.2.1 RNA聚合酶 3.2.2 转录复合物
RNA聚合酶在起始阶段的尺寸改变
3.3 启动子与转录起始
3.3.1 启动子区的基本结构 3.3.2 启动子区的识别
3.3.3 RNA聚合酶与启动子区的结合
3.3.4 -10区与-35区的最佳间距
3.3.5 增强子及其功能
3.3.6 真核生物启动子对转录的影响
3.3.7 转录的抑制
3.3.1 启动子区的基本结构
讨论原核生物与真核生物复制转录翻译过程特点的异同
讨论原核生物与真核生物复制转录翻译过程特点的异同原核生物与真核生物在复制、转录和翻译过程中有一些特点上的异同。
复制过程：
-异同点：原核生物的复制是通过DNA复制酶直接复制DNA分子进行的，而真核生物则需要先形成RNA嵌合体，然后再由DNA复制酶复制DNA。
此外，原核生物的复制速度较快，真核生物的复制速度较慢。
-相同点：原核生物和真核生物都要保证DNA分子的完整性和准确复制，都依赖于DNA复制酶进行复制。
转录过程：
-异同点：原核生物的转录过程中没有剪接和旁系转录现象，而真核
生物的转录过程中会发生剪接和旁系转录。
此外，原核生物的RNA分子在
合成过程中可以被直接翻译，而真核生物的mRNA需要经过转录、剪接和RNA后加工等步骤才能成熟并参与翻译。
-相同点：原核生物和真核生物都通过RNA聚合酶合成RNA分子，都
依赖于一定的启动子和调控因子来启动转录。
翻译过程：
-异同点：原核生物的翻译过程中，mRNA与核糖体可以同时存在于细
胞质中，而真核生物的mRNA需要先通过核膜孔进入细胞质，与核糖体结
合才能进行翻译。
此外，真核生物的翻译过程中还存在着剪切、修饰等调
控机制。
-相同点：原核生物和真核生物都通过核糖体进行翻译，都依赖于mRNA和tRNA的配对，都需要启动子和调控因子来启动翻译。
转录——从DNA到RNA
DNA分子中停止转录作用的部位,称为终止区(terminator). 终止部位在结构上有些特点,终止部位中有一段GC富集区,随 之又有一段AT富集区.在GC区内有一段是反向重复序列,以致 转录作用生成的mRNA在其相应序列中有互补形成的发卡式结构. 对于DNA分子的AT富集区,转录生成的mRNA的3′末端中相应的 有一连串U序列.
1. 原核生物的启动子
转录起始点 启动子 Probnow盒子 编码链 模板链
TTGACA AACTGT
35
TATAAT ATATTA
10 +1
3'
转录区
5'
DNA
5'
3'
RNA
结合部位是指在DNA分子上与RNA聚合酶核心酶紧密结 合的序列.结合部位的长度大约是7个碱基对,其中心位于起始 点上游的-10bp处.因此将此部位称为-10区.多种启动子的-10 区具有高度的保守性和一致性;它们有一个共有序列或共同序 列,为5′TATAAT-3′,又称为Pribnow盒.由于在Pribnow 盒中碱基组成全是A-T配对,缺少G-C配对;而前者的亲和力 只相当于后者的十分之一,所以Tm值较低.因此此区域的DNA 双链容易解开,利于RNA聚合酶的进入而促使转录作用的起始.
3.3.2 依赖于ρ因子的终止
还有一种蛋白质ρ因子,它对于RNA聚合酶识别终止信 号有辅助作用,又称为终止蛋白.
3.3.3 抗终止
1. 破坏终止位点RNA的茎-环结构 2. 依赖于蛋白质因子的转录抗终止
转录作用过程 可以分为三个阶段:起始,延长及终止.
1起始 RNA聚合酶的σ因子识别DNA启动子的识别部位,RNA 聚合酶核心酶则结合在启动子的结合部位.在与RNA聚合核 心酶结合的Pribonow盒附近,双链暂时打开约17个碱基对 长度,展示出DNA模板链,有利于RNA聚合酶进入转录泡, 催化RNA聚合作用. 转录作用开始时,根据DNA模板链上的核苷酸的序列, NTP根据碱基互补原则依次进入反应体系.在RNA聚合酶的 催化下,起始点处相邻的前两个NTP以3′,5′-磷酸二酯键 相连接. 随后,σ因子从模板及 RNA聚合酶上脱落下来,于是 RNA聚合酶的核心酶沿着模板向下游移动,转录作用进入延 长阶段.脱落下的σ因子可以再次与核心酶结合而循环使用.
RNA的翻译和转录还原的特点和调节机制研究
RNA的翻译和转录还原的特点和调节机制研究RNA是一种起着至关重要作用的生物大分子，它在生命的各个领域中都起着关键的作用。
在人们对RNA研究领域中，有两个最基本的方面，那便是翻译和转录还原的特点和调节机制。
RNA的翻译和转录还原的特点翻译和转录还原是RNA的两个最基本的运行机理。
翻译是指通过RNA构建蛋白质的过程。
翻译的过程中，RNA首先通过基因复制的过程被复制成为DNA，然后这些DNA会经过一定的端粒和裂解作用将其变成RNA，接着这些RNA就可以通过RNA聚合酶进行翻译的过程。
这个翻译的过程中，RNA与核糖体结合后，通过一系列的核苷酸识别和合成反应，最终构造成为蛋白质。
转录还原则是指，通过RNA对基因的还原，使得某些元素在DNA上的编码得以被实现。
这个过程中，RNA会复制一些DNA，并将其进行存储。
这些存储的DNA可以被RNA复制，然后构造出新的蛋白质。
这两种机制确保了RNA系统的恢复作用。
这种机制有利于大多数生物体的呼吸作用，并可针对不同的情况进行相应的调节。
调节机制尽管RNA的运转机理具有许多地方都是由机械性组成的，但还是有许多关键点可以进行调节。
RNA的调节与基因的调节有许多相似之处。
在这方面，RNA被认为是遗传信息被修改的一种形式，它与DNA的区别是可以进行局部调节。
这个局部调节可以使RNA对细胞内的环境变化做出相应的改变。
这种调节可以通过转录还原的方式实现。
一些RNA会在转录过程中发生一些化学修饰，这些化学修饰可以改变RNA分子链上某些核苷酸的特性，这种方式可以让一个RNA分子，在不同的环境中拥有不同的功能。
这是RNA的一个重要的发展方向之一。
RNA的还原技术则是RNA的另外一个重要发展方向。
这是一种可以通过RNA的界面来进行操作，从而使RNA的分子单元进行重新排列。
这种技术的出现，可以为RNA的生产工作提供更豁达的空间和更清晰的目标。
同时也有可能对人类的药物治疗能力产生深远的影响。
DNA复制、转录、翻译的比较
表达遗传信息，使生物体表现出
各种遗传性状
板螺旋化 分别进入两个子代
DNA 分子中
边解旋边复制 半保留复制
两个双链 DNA 分子 亲代 DNA→子代 DNA 复制遗传信息，使遗 传信息从亲代传给
子代
转录
翻译
细胞核
细胞质中 的核糖体
4 种核糖核苷酸 酶、ATP
NDA 的一条链
DNA 解旋，以其中一 条链为模板，按碱基 互补配对原则，形成
mRNA 与非模板链重新组 合成双螺旋结构
边解旋边转录， DNA 双链全保留
mRNA
20 种氨基酸 酶、ATP、tRNA
mRNA mRNA 进入细胞质与核 糖体结合，以 mRNA 为 模板，合成具有一定氨
基酸序列的多肽链
分解成单个 核肽链 蛋白质（多肽链）
DNA→mRNA
mRNA→蛋白质质
项目
功能 区别
DNA 复制、转录、翻译的比较
遗传信息的传递
遗传信息的表达
过程 场所 原料 条件 模板
过程
模板去向
特点 产物 信息传递方向 意义
复制 主要在细胞核中，少 部分在线粒体、叶绿
体中 4 种脱氧核苷酸
酶、ATP DNA 的两条链 DNA 解旋，分别以两 条链为模板，按碱基 互补配对原则，合成 两条子链，子链与模
真核生物转录特点
真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但是，其过程要复杂得多，主要有以下几点不同（图3-27）。
⒈真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。
所以，RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。
⒉真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因，而除少数较低等真核生物外，一个mRNA分子一般只含有一个基因，编码一条多态链。
⒊真核生物RNA聚合酶较多在原核生物中只有一种RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三种不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。
三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。
RNA聚合酶Ⅰ存在于细胞核内，催化合成除5SrRNA 以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前体，即不均一核RNA(hnRNA)的合成；RNA 聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。
⒋真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。
原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ，真核生物则不能。
在真核生物中，三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。
另外，RNA聚合酶对转录启动子的识别，也比原核生物更加复杂，如对RNA聚合酶Ⅱ来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有关，第一个称为TATA框(TATA box)，具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，它的作用可能与原核生物中的－10共有序列相似，与转录起始位置的确定有关。
第二个共有序列称为CCAAT框（CCAAT box），具有共有序列GGAACCTCT，位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。
如果该序列缺失会极大地降低生物的活体转录水平。
第三个区域一般称为增强子（enhancer），其位置可以在转录起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之内。
第十三章RNA生物合成
核心酶(α2ββ)
β——和模板DNA结合 β——与底物结合 α——酶的连接、装配
起始因子 全酶(αββ )
2. RNA聚合酶的催化特点
（1）模板：DNA （2）活化的底物有四种三磷酸核苷酸—ATP、 GTP、UTP、CTP （3）二价的金属离子，主要是Mg+2、Mn+2
RNA聚合酶合成的方向5’→3’，即RNA聚合酶 沿模板链 3’→5’方向移动。合成一条与被转录 的DNA互补和反平行的RNA链。
RNA聚合酶与DNA聚合酶不同，它不要求引物，也 没有核酸外切酶的活性，缺乏校对功能，故RNA合成 错误率约为105，远低于DNA聚合酶的精确性（1091010）。所以可以产生非遗传上的错误。
RNA聚合酶催化的反应
3´
5´
U
A
GC
CG
ห้องสมุดไป่ตู้
A
3´
模板DNA
U
5´
新合成RNA
DNA模板上的启动子
1.概念
mRNA的加工
rRNA的加工
tRNA的加工
（一）mRNA的加工
原核生物转录生成的mRNA基本上不经 加工即可进行蛋白质的生物合成。许多原 核生物的mRNA是在转录尚未完成之前就已 开始翻译了。也就是说，转录与翻译是偶 联在一起的。
（二）rRNA的加工
rRNA前体合成后与蛋白质结合，形成新生核 糖体颗粒，再经过一系列的加工过程，生成有功 能的核糖体。
5、转录的特点
转录的概念和DNA的模板链和编码链
转录：是在DNA指导下的RNA聚合酶的催化下，按 照碱基配对的原则，以四种核苷酸为原料合成一条 与模板DNA互补的RNA的过程。
RNA的转录从DNA模板的特定位点开始，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）。
转录-翻译
③σ因子的解离
RNA链的延伸阶段开始后，σ因子即从核心酶-DNA-新生RNA复合体上解离下来，并可再用于和新的核心酶结合
2 延长阶段
⑴ RNA聚合酶在延伸新生RNA链时继续使DNA螺旋解链，以便暴露出模板链，RNA链的生长点是大约12bp长的RNA-DNA杂交区。
遗传密码具有以下特点：
① 连续性；
② 简并性；
③ 通用性；（但在线粒体或叶绿体中特殊）
④ 方向性，即解读方向为5′→ 3′；
⑤ 摆动性；
⑥ 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA。
二、tRNA
在氨基酸tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可与相应的 氨基酸结合，生成氨基酸tRNA，从而携带氨基酸参与蛋白质的生物合成。 tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就称为反密码(anticoden)。
小亚基：由16SrRNA和21种蛋白质构成。
大亚基：由5SrRNA，23SRNA和35种蛋白质构成。
真核生物中的核蛋白体大小为80S，也分为40S小亚基和60S大亚基。
小亚基：由18SrRNA和30多种蛋白质构成。
大亚基：则由5S rRNA，28S rRNA和50多种蛋白质构成，在哺乳动物
㈡ 转录模板
对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。
能够转录RNA的那条DNA链称为有意义链(模板链）
而与之互补的另一条DNA链称为反意义链（编码链）。
㈢转录过程
1. 起始阶段
⑴σ因子的识别作用
第五章 转录
一、原核生物启动子保守序列
启动子的一致序列是综合统计了多种基因的启动 子序列以后得出的结果，迄今为止，在E.coli中还没 有发现哪一个基因的启动子序列与一致序列完全一致。 一个基因的启动子序列与一致序列越相近，则该启动 子的启动效率就越高。不同基因在启动子序列上的差 异，是基因表达调控的一种重要途径。
（2） RNA pol与启动子形成封闭复合物 一旦RNA pol遇到–35区，便形成封闭复合物 (closed complex)。在此阶段，DNA并没有解链， 聚合酶主要以静电引力与DNA结合。 （3） 封闭复合物转化成开放复合物 σ因子使DNA部分解链，形成大小为12 bp～17 bp的转录泡，使 DNA模板链进入活性中心，封闭复 合物转变成开放复合物(open complex)。一开始，转 录泡覆盖–10～–1，但它很快以一种依赖于Mg 2+的方 式从–12延伸到+2。开放复合物十分稳定，其半寿期 在几个小时以上，此时的聚合酶与启动子的相互作用 既有静电引力，又有氢键。
一、基本概念
转录 (transcription)
生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。 转 录
DNA
RNA
转录的基本概念
反应体系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向 5'→3'。连接方式-- 3' , 5'磷酸二酯键。 转录特点：不对称转录--DNA片段转录时，双链DNA中只有 一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。 模板链(template strand)及反意义链(antisense strand):指 导RNA合成的DNA链为模板链，又称反意义链。 编码链(coding strand)及有意义链(sense strand)：不作为 转录的另一条DNA链为编码链，又称有意义链。由于基因 分布于不同的DNA单链中，即某条DNA单链对某个基因是模 板链，而对另一个基因则是编码链。 原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中变为U 合成过程:连续， 方向：5‘→3’从头合成,5´—末端的起始核苷酸常为GTP或 ATP