第六章 原核生物的转录
原核生物和真核生物中基因的转录
原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰摘要:原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰，是各种功能蛋白质生物合成的一系列程序。
本文通过介绍了原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰的机制、原理、过程，从而了解真核生物和原核生物的基因表达和功能蛋白质合成上的差异。
关键词: 原核生物真核生物基因转录翻译后修饰0引言：21世纪，基因水平上的研究受到人们广泛的关注。
原核生物和真核生物中基因的转录、翻译和后修饰是基础研究，人们也只有在此基础不断扩散深入研究其它基因水平问题。
本文只简单介绍了一些关于基因转录、翻译和后修饰的一部分相关研究成果。
1 原核生物和真核生物中基因的转录：基因转录是在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程。
转录中，一个基因会被读取被复制为mRNA，就是说一特定的DNA片断作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂的合成前体mRNA的过程。
转录产物主要有三类RNA，即信使RNA （mRNA）、核糖体RNA（rRNA）和转移RNA（tRNA）。
在基因转录过程中，RNA聚合酶起着非常重要的作用。
RNA聚合酶可以催化所有四种核苷- 5′-三磷酸（ATP、GTP、UTP和CTP）聚合成与模板DNA互补的RNA。
此反应需要Mg2+,反应中释放焦磷酸。
[1]该酶在转录的各个过程中发挥了不同的作用。
1．1 基因转录的启动RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸构成的三元起始复合物，转录便开始进行。
启动子是DNA分子上可与RNA聚合酶特异结合，而使转录开始的一段DNA序列而本身不被转录。
DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称P盒。
复合物中的核苷三磷酸一般为GTP,少数为ATP,因而原始转录产物的5′端通常为三磷酸鸟苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。
真核DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和DNA结合点的上游30核苷酸处）附近也含有TATA结构，称TATA盒。
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.
第六章原核基因表达调控模式思考题答案
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第七章原核生物的基因调控思考题答案一、填空题1. 能够诱导操纵子但不是代谢底物的化合物称为春基_诱导物•能够诱导乳糖操纵子的化合物IPTG 就是其中一例.这种化合物同塑遏_蛋白质结合.并使之与操纵基因分离。
乳糖操纵子的体内功能性诱导物是异乳糖.2O色氨酸是一种调节分子，被视为辅阻遏物。
它与一种蛋白质结合形成全阻遏物；乳糖操纵子和色氨酸操纵子是两个控制的例子.cAMP-cAP蛋白通过正控制起作用。
色氨酸操纵子受另一种系统弱化作用的调控.它涉及到第一个结构基因被转录前的转录竺止作用。
二、选择题(单选或多选)1o标出以下所有正确表述：(C )(a) 转录是以半保留方式获得序列相同的两条DNA链的过程(b) 依赖DNA的DNA聚合酶是多亚基酶，它负责DNA的转录(c) 细菌的转录物(mBNA)是多基因的(d) 。
因子指导真核生物hnRNA的转录后加工，最后形成mRNA(e) 促旋酶在模板链产生缺口，决定转录的起始和终止2. 下面哪些真正是乳糖操纵子的诱导物？ ( (c) (d))(a)乳糖(b) 0—硝基苯酚一B -半乳糖昔(0NPG)(c) 异丙基既基半乳糖昔(d) 异乳糖3. 氨酸操纵子的调控作用是受两个相互独立的系统控制的，其中一个需要前导肽的翻译，下面哪一个调控这个系统？( (b))(a) 色氨酸(b) 色氨酰一tRNA Trp(c) 色氨酰—tRNA(d) cAMP(e)以上都不是三、判断题1. 下面哪些说法是正确的？(a) LacA的突变体是半乳糖昔透性酶的缺陷(b) 在非诱导的情况下，每个细胞大约有4分子的p—半乳糖昔酶(c) 乳糖是一种安慰诱导物(d) RNA聚合酶同操纵因子结合(e)多顺反子mRNA是协同调节的原因(f) Lac阻遏物是一种由4个相同的亚基组成的四聚体(g) 腺昔酸环化酶将cAMP降解成AMP(h) CAP和CRP蛋白是相同的(i) —35和一10序列对于RNA聚合酶识别启动子都是很重要的(j)色氨酸的合成受基因表达、阻遏、弱化作用和反馈抑制的控制(k) Trp的引导mRNA能够同时形成三个“茎一环”结构(l)在转录终止子柄部的A-T碱基对可以增强结构的稳定性(m)真核生物和原核生物的转录和翻译都是偶联的(n)在色氨酸浓度的控制下,核糖体停泊在Trp引导区一串色氨酸密码，但并不与之脱离(o) Ara c蛋白既可作为激活蛋白，又可作为阻遏蛋白起作用(p) Ara c的表达不受调控正确：b, e, f, h, i, j, n, o四、简答题1.为什么只有DNA双螺旋中的一条链能被正常的转录？答：如果两条链都被转录，每个基因就能编码两个不同的多肽。
第六章 顺反调节
真核生物新生的mRNA前体经过5’戴帽，剪 接，3’加尾等加工成为成熟的mRNA。在剪接反 应过程中，含有内含子和外显子的新生的mRNA 前体，在剪接体作用下切除内含子，并将外显子 依次连接起来的过程。
剪接反应由剪接体执行，剪接体包括5个小核 糖核蛋白复合体U1,U2,U4,U5 和U6 snRNPs ，和 50-100种非snRNP蛋白。剪接体通过RNARNA,RNA-蛋白质，蛋白质－蛋白质等多重相互 作用以精确切除每个内含子和以正确次序连接外 显子。
6）反应元件(response element)：是受细胞内外信号影响 的转录影响元件，最著名的是糖皮质激素反应元件CRE。
（2）转录调控的反式作用因子
RNA聚合酶
类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
转录产物 rRNA:18s,5.8s,28s
细胞内定位
核仁
hnRNA
tRNA,5srRNA,snRNA
核质
核质
RNA聚合酶Ⅱ 羧基末端结构域(CTD)：
（1）无TATA盒，只有一个起始子
（2）既无TATA框，也无起始子，这种基因通常
转录速率很低，起始点不固定。
· 上游启动子（upstream promoter element，UPE）
（1）位置： CAAT盒 ：-70 ~ -80区（ -70区） GC盒：-80 ~ -110区（-90区）
（2）功能： 控制转录起始的频率
操纵子是原核生物调控的主要模式，其中最 典型的代表为乳糖操纵子和色氨酸操纵子。除了 调控蛋白与操纵元件结合阻止RNA聚合酶前进达到 降低转录效率主要调控途径外，还存在一种称之 为“弱化子”特殊调控模式。弱化子通过前导肽 的翻译过程中核糖体占位是否影响前导mRNA的终 止子：
顺反调节是指转录调节过程中顺式元件的共 线性调节与反式转录因子的扩散性调节，主要涉 及两个基本因素—调控元件与转录因子，顺式元 件也可能通过招募转录因子而造成一定程度的扩 散。
生物化学-基因转录-思维导图
基因转录D NA 指导下RNA 的合成转录 转录是指DNA 指导下RNA 的合成 转录单位 RNA 链的转录起始于DNA 模板的一个特定起点，并在另一终止处终止，此转录区域称为转录单位，一个转录单位可以是一个基因，也可以是多个基因. 基因与转录 基因是遗传物质的最小功能单位，相当于DNA 的一个片段。
通过转录对表型有专一性的效应，并可突变成各种等位形式。
基因的转录是一种有选择性的结果，随着细胞的不同生长发育阶段和细胞内外条件的改变而转录不同的基因。
有的中⽌信号的作⽤可被特异的因⼦所阻⽌使RNA 聚合酶得以越过终⽌⼦继续转录这称为通读这类引起抗终⽌作⽤的蛋⽩质称为终⽌因⼦如噬菌体N 蛋⽩即是⼀种启动子 启动子是DNA 上控制转录起始的一段特殊序列D NA 指导的RNA 聚合酶R NA 聚合酶的催化特点 ①该酶需要以四种核糖核苷酸三磷酸作为底物，需要DNA 作为模板，Mg2+能促进聚合反应②RNA 链的合成方向是5'→3' ③反应是可逆的，焦磷酸的分解可推动反应趋向聚合 ④RNA 聚合酶无需引物，直接在模板上合成R NA 链；RNA 聚合酶无校对功能转录与复制的不同点 转录不需要RNA 引物，以四种三磷酸核糖核苷（N TP ）为底物转录反应一般只有一小段DNA 链可以作为模板D NA 经转录后仍以全保留的方式保持双螺旋结构R NA 合成特点 模板链是指用于转录的链，又称负链，为非编码链，反义链 编码链是指模板链互补的链，与mRNA 序列相同，即正链，为非模板链，有意义链 不对成转录：在DNA 分子双链上，按碱基配对规律能指导转录生成RNA 一股链作为模板指导转录，另一股链则不转录，这种模板选择性称为不对称转录R NA 聚合酶原核生物RNA 聚合酶R NA 聚合酶能从头启动RNA 链的合成R NA 聚合酶由多个亚基组成α：决定哪些基因被转录β：催化聚合反应β'：结合DNA 模板，双螺旋解链σ：辨认起始点，结合启动子a 2ββ'称为核心酶核心酶+σ=全酶 转录的起始需要全酶，转录延长阶段仅需要核心酶真核生物的RNA 聚合酶 RNA 聚合酶Ⅰ：rRNA 前体45s ，rRNA 前体在加工成28s 、5.8s 和18s RNA 聚合酶Ⅱ：hnRNA=核不均一RNA ，In-c RNA ，miRNAa,piRNAR NA 聚合酶Ⅲ：tRNA,5sRNA ，snRNA启动子和转录因子 启动子：启动子是指RNA 聚合酶识别，结合和开始转录的一段DNA 序列，结构不对称，决定了转录的方向；原核生物的启动子-35区 TTGACA 提供了RNA 聚合酶识别的信号 -10区 TATAAT pribnow 框 有助于DNA 局部双链解开真核生物启动子 序列中心在-25至-30左右，7bp 保守区。
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。
原核生物和真核生物转录的异同点
原核生物和真核生物转录的异同点示例文章篇一：哎呀，我的天呐！今天老师给我们讲了原核生物和真核生物转录的知识，这可把我给难住啦！不过，经过我努力地学习和琢磨，我好像有点明白它们的异同点啦！先来说说原核生物转录吧！原核生物的转录过程那叫一个迅速，就好像短跑运动员一下子冲出去一样，快速又直接。
你想想看，它没有那么多复杂的步骤，就像我们做简单的算术题，一下子就能得出答案。
而且呀，原核生物的转录和翻译居然能同时进行！这是不是很神奇？就好比一边做饭一边吃，都不耽误事儿！再看看真核生物的转录，那可就复杂多啦！真核生物转录就像一场精心策划的大型演出，有好多准备工作要做。
它得先对DNA 进行各种修饰和加工，就像演员上台前要化妆、换衣服一样，可讲究啦！而且真核生物的转录在细胞核里进行，翻译却在细胞质中，这就好比一个人在楼上想事情，另一个人在楼下干活，完全不同步嘛！那它们有啥相同点呢？这可难不倒我！它们都得依靠RNA 聚合酶来启动转录这个过程，就像汽车都得靠发动机才能跑起来一样。
还有哦，它们都是从DNA 模板链上读取信息来合成RNA 的，这就跟照着菜谱做菜是一个道理，得有个标准才行。
原核生物转录和真核生物转录，一个简单直接，一个复杂精细，这难道不像我们的生活吗？有时候我们做事风风火火，迅速搞定；有时候又得深思熟虑，精心准备。
所以呀，通过学习原核生物和真核生物转录的异同点，我明白了生物世界的奇妙和多样。
不管是简单还是复杂，它们都有自己独特的方式来完成生命的活动，这可真是太有趣啦！示例文章篇二：哎呀，同学们，你们知道原核生物和真核生物转录的那些事儿吗？今天我就来和你们好好唠唠！先来说说原核生物的转录吧。
原核生物转录的时候啊，那可真是简单直接！就像我跑步的时候，一股脑儿地往前冲，不带一点犹豫的。
它的RNA 聚合酶就那么几种，轻轻松松就搞定了转录的工作。
你说神奇不神奇？再看看真核生物，哎呀呀，那可复杂多啦！就好像要完成一个超级复杂的拼图，需要好多好多不同的小块儿。
转录过程
TF II E
TF II A
TATA
DNA
转录 前 起 始 复 合 物 二、转录延长转录泡 (RNA-pol、DNA、RNA) 、 、
转录泡（ 转录泡（transcription bubble）： ）
在转录延长过程中， 在转录延长过程中，由局部打开的 DNA双链、RNA聚合酶核心酶及新生 双链、 双链 聚合酶核心酶及新生 成的RNA三者结合在一起的复合体， 三者结合在一起的复合体， 成的 三者结合在一起的复合体 为空泡状结构，又称转录复合物。 为空泡状结构，又称转录复合物。
特殊结构终止转录的机制： 特殊结构终止转录的机制： • 发夹结构改变RNA聚合酶构象，使酶停 发夹结构改变RNA聚合酶构象， RNA聚合酶构象 止移动； 止移动； • DNA、RNA各自形成自身双链使杂交体 DNA、RNA各自形成自身双链使杂交体 不稳定而分离； 不稳定而分离； • 3´－端一连串U，UA配对最不稳定， 端一连串U UA配对最不稳定 配对最不稳定， 易从模板上脱落。 易从模板上脱落。
(二) 真核生物的转录终止
• 真核生物的转录起始是在转录因子的 真核生物的转录起始是在转录因子的 转录因子 协助下， 协助下，RNA聚合酶辨认结合转录起 聚合酶辨认结合转录起 始点上游的DNA序列 (启动子 ，生成 启动子)， 始点上游的 序列 启动子 起始复合物。 起始复合物。
RNA聚合酶 聚
TF II D TF II B TF II F
• ρ因子是个同六聚体； 因子是个同六聚体； • ρ因子能结合RNA，与poly C的结合力 因子能结合 ， 的结合力 最强； 最强； • ρ因子还有ATP酶和解螺旋酶的活性。 酶和解螺旋酶的活性。 因子还有 酶和解螺旋酶的活性
2. 不依赖 因子的转录终止 不依赖ρ因子 因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处，有特殊的 模板上靠近终止处， 模板上靠近终止处 碱基序列，转录出RNA后，RNA产物 碱基序列，转录出 后 产物 形成特殊的结构来终止转录。 形成特殊的结构来终止转录。
原核生物与真核生物转录的异同点
原核生物与真核生物转录的异同点原核生物与真核生物是生物界两大主要分类群体，它们在转录过程中存在许多异同点。
本文将以原核生物与真核生物转录的异同点为标题，详细阐述两者在转录过程中的差异和相似之处。
一、转录定义转录是指将DNA序列转化为RNA分子的过程，是基因表达的第一步。
在原核生物和真核生物中，转录都是通过RNA聚合酶酶作用于DNA分子，合成与DNA链对应的RNA分子。
二、转录过程的异同点1. 转录起始位点在原核生物中，RNA聚合酶在DNA上识别并结合到特定的启动子序列上，转录起始位点通常位于启动子上游。
而在真核生物中，转录起始位点位于启动子序列的TATA盒附近。
2. 前处理在真核生物中，转录后的RNA分子需要经过前处理过程，包括剪切、修饰和聚合酶II的解离等步骤，形成成熟的mRNA分子。
而在原核生物中，转录后的RNA分子可以直接作为mRNA使用，不需要前处理。
3. 转录终止在原核生物中，转录终止是由RNA聚合酶遇到终止序列（如转录终止因子、反向重复序列等）时直接停止，释放RNA分子。
而在真核生物中，转录终止需要依赖辅助蛋白和转录终止信号来完成，包括多个信号序列的相互作用。
4. 转录调控在原核生物中，转录调控主要通过启动子上的结合位点和转录因子来实现。
不同的转录因子可以结合到启动子上，促进或抑制转录的进行。
而在真核生物中，转录调控更为复杂，除了转录因子的作用外，还包括染色质结构的改变、组蛋白修饰和DNA甲基化等多种机制。
5. 转录速度原核生物的转录速度较快，转录过程通常在几十秒内完成。
而真核生物的转录速度较慢，转录过程可能需要几分钟甚至更长时间。
三、转录过程的相似点1. RNA聚合酶的作用无论是原核生物还是真核生物，RNA聚合酶都是转录过程的核心酶。
它们能够识别DNA上的启动子序列，并与之结合，开始转录过程。
2. 碱基配对规则原核生物和真核生物在RNA合成中都遵循碱基配对规则，即A与U（在RNA中）或T（在DNA中）配对，C与G配对。
原核生物与真核生物转录起始调控的差异
转录起始 是基因表达调控的基本环节
基因表达受多级水平的调控，其中转录起始是基因表达调控的限 速步骤，因为转录激活调节步骤特异性强、涉及面广，包括DNA序 列、调节蛋白、DNA-蛋白质、蛋白质-蛋白质之间的相互作用以及 所有上诉因素对RNA聚合酶的影响等。
原核生物转录起始调控
RNA聚合酶II与启动子的结合、启动转录需要多种蛋白质因子的协同 作用。
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ的作用 (LPOB)
转录因子 功 能 TBP亚基 TFⅡD TAF亚基 TFⅡA TFⅡB TFⅡE TFⅡF TFⅡH 协助TBP与TATA盒结合 稳定DNA上的TFⅡB-TBP复合物 结合TBP，招募polⅡ-TFⅡF复合物 结合TFⅡH，有ATPase和解螺旋酶活性 结合 polⅡ，结合TFⅡB 解螺旋酶催化启动子解链、蛋白激酶催化CTD磷 酸化 特异识别、结合TATA盒
数个功能上有关联的基因，它们串联排列，共同构成编码区。
这些结构基因共用一个启动子和1个转录终止信号序列，因此 转录合成时仅产生一天mRNA长链，为几种不同的蛋白质编码。 这样的mRNA分子携带了几个多肽链的编码信息，被称为多顺 反子mRNA。而 调控序列 包括启动子，操纵元件以及一定距离
外的调节基因。
4、原核基因转录调节特点： • σ 因子决定RNA聚合酶识别特异性 • 操纵调控模式在原核基因转录起始的调节中具有普遍性 • 原核操纵子受到阻遏蛋白的负性调节 5、真核基因调控的特点： • • • • • 真核基因内含有多种RNA聚合酶 处于转录激活状态的染色质结构发生明显变化 在真核基因表达调控中以正性调节占主导 在真核细胞中转录与翻译分隔进行 转录后修饰、加工更为复杂
起始复 合物