复制转录翻译模板-转录模板

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第 1 部分：转录过程的模板和酶

第一部分模板和酶

概述

1、 转录的概念——生物体内以DNA为模板，NTP为原料，在RNA聚合酶的催化下合成RNA的过程称为转录。即DNA的碱基序列被复制到RNA的碱基序列中。转录是基因表达的核心步骤。

2、 转录产品

转录产物包括：mRNA；tRNA; rRNA等mRNA将遗传信息从储存在染色体中的状态转移到细胞质中，作为蛋白质合成的直接模板，tRNA；rRNA 不用作翻译模板，而是参与蛋白质生物合成。

，对比如下：

3、转录和复制的异同

转录和复制都是酶促核苷酸聚合过程，有很多相同点和不同点。同：①模板：DNA；②原料：核苷酸三磷酸；③遵守碱基配对规则；④模板阅读方向：3′→5′；新链合成方向：5′→3′；⑤酶：依赖于DNA的聚合酶；⑥产品：多核苷酸链

不同：复制转录

模板 DNA 双链 DNA 模板链

原料 dNTPNTP

配对 A→T、G→CA→U、T→A、G→C

酶DDDP、解旋酶、引物酶DDRP

拓扑酶、连接酶

产物后代DNA（半保留）RNA（mRNA、tRNA、rRNA等）

底漆+ —

第一部分模板和酶

转录所需的原料是转录模板和聚合酶。在转录过程中，DNA 双链的单链用作模板链，根据碱基配对规则引导核苷酸的聚合。催化聚合的酶是DNA依赖性RNA聚合酶（DNAdependent RNApolymerase，RNA聚合酶）。-pol.) 转录是有选择性的。可以转录 RNA 的 DNA 片段称为结构基因。

一、转录模板

它是一条DNA链。

1、模板链

定义：在转录过程中复制转录翻译的模板都相同，DNA双链中可以作为模板转录生成RNA的链称为模板链，也称为有义链或Waston链。

2、代码链

定义：与模板链相对的另一条单链称为编码链，也称为反义链或克里克链。

模板链与编码链和 mRNA 互补。可以看出，mRNA的碱基序列与编码链一致，除了U而不是T。如下图：

3、不对称转录——在转录过程中，只有DNA双链一条链的某个片段可以作为模板指导RNA合成；不同的基因在转录时可能具有不同的模板链。选择性称为不对称转录。这是转录的特点。

不对称转录的含义：

1、DNA分子的第一条链可以转录，另一条链不转录。

2、模板链并不总是在同一个单链上。

[插图]

4、结构基因

定义：DNA分子中能转录mRNA进而指导蛋白质合成的部分称为DNA分子。有些基因可能被转录成rRNA和tRNA，它们也是结构基因。换句话说，所有可以转录 RNA 的 DNA 片段都称为结构基因。其余的不是。

二、RNA 聚合酶（转录酶，RNA-pol）

(一）原核 RNA 聚合酶

RNA聚合酶又称转录酶，全称是DNA依赖性RNA聚合酶（DDRP）。目前的研究

更彻底的是大肠杆菌的RNA聚合酶。其他原核生物的 RNA 聚合酶在结构、组成和功能上与大肠杆菌的 RNA 聚合酶相似。

组成：全酶由5个亚基组成：α2ββ′б，其中б亚基容易脱落。它不仅识别转录起始点，还具有催化聚合作用，参与转录起始。

核心酶由α2ββ'亚基组成，具有催化聚合作用，不能识别起始点，但参与转录的延伸。

每个亚基的作用：

阿尔法亚基——决定哪些基因被转录

与转录（催化）全过程相关的β亚基

β' 亚基结合 DNA 模板（开放链）

б subunit-确定起点。

原核生物的 Σ 和 β 亚基

1、 已经发现了多种原核生物的σ亚基，典型的是σ70

2、参与热休克反应所需的σ32因子：识别与典型-35和-10序列完全不同的启动子序列，控制一组热休克基因的表达。

3、 原核生物的RNA聚合酶都被利福平或利福霉素抑制。它与 RNA 聚合酶的 β 亚基特异性结合。转录开始后加入利福平。能发挥其抑制转录的作用，说明β亚基在转录的全过程中发挥作用。

（二） 真核生物的 RNA 聚合酶

现已发现三种RNA聚合酶被称为RNA聚合酶I、II和III，它们特异性地转录不同的基因以产生不同的产物。鹅膏碱是真核RNA聚合酶的特异性抑制剂，但其敏感性不同。由于 hnRNA 是 mRNA 的前体，而 mRNA 在各种 RNA 中寿命*短，*不稳定，需要频繁合成，因此酶 II 被认为是*重要的酶。

三、模板与酶的识别组合

转录开始时需要模板和酶的识别，有特殊的识别“信号”。

操纵子：原核生物转录单位的定义。

发起人：

是DNA链上能被RNA聚合酶识别、结合和转录的区域，也称为转录起始区。

特点：启动子区长约40~60bp；富含 A 和 T；位于结构基因的上游（3'端）。

结构：启动子区多为40~60bp片段，包括三部分

1、识别区（discrimination area）：与起始点的识别有关，由全酶б因子识别。它位于-35bp左右，多为5′-TTGACA-序列。也称为-35 区。

2、 结合区：是RNA聚合酶的紧密结合区，结合后熔化DNA。它位于-10bp左右，具有5′-TATAATPu序列，称为Pribnow-box。或者叫-10区。

3、 转录起始位点：全酶催化两个核苷酸生成第一个磷酸二酯键。

【真核细胞的启动子区在-30区，又称TATAbox或Hogness box。]

[插图]

第二节 转录过程

与复制一样，转录也分为三个阶段：起始、延伸和终止。先来看原核生物的转录。

一、原核生物的转录过程

(一） 原核生物的转录起始

1、 转录的起始是产生转录起始复合体

它由 RNA-pol(α2, β, β'σ)-DNA-pppGpN-OH 3 组成。

RNA聚合酶识别并结合模板的启动子区域，依靠σ因子识别转录起点，使DNA解开成单链形成复制叉，这需要多种因子的辅助，酶。转录复合物是由RNA聚合酶的核心酶、DNA模板和转录产物RNA组成的复合物。

2、 解开DNA双链，形成“转录液泡”。

熔解范围小（10-20bp）——形成转录液泡。

[插图]

3、 启动复合体形成，转录开始：

在没有引物的情况下复制转录翻译的模板都相同，RNA 聚合酶催化起始位点的两个核苷酸之间形成磷酸二酯键。第一个核苷酸通常是 GTP，GTP 和随后的 NTP 生成 PPPGPN'-O

H，仍保留鸟苷三磷酸的状态。因此，[RNA聚合酶全酶-DNA-pppGpN'-OH]通常被称为转录起始复合物。

4、 б因子从整个酶中脱落，可以重复使用。

(二）, 转录的延伸

1、 核心酶沿模板滑动，催化4个NTPs根据碱基配对原理生成长核苷酸链，方向为5'→3'。核心酶通过后，DNA双链复合成双螺旋，RNA链与模板分离。

2、因为可以同时转录同一DNA上的多个位点；并且因为 DNA-DNA 比 DNA-RNA 更稳定，所以 RNA 很容易被排斥和分离。在电子显微镜下，同一DNA模板上不同长度的RNA链展开成羽毛状的图形（见图）。

3、对于更长的mRNA，它可以被转录并与核糖体结合，开始“翻译”过程。

[插图]

三），转录终止

当转录的生产链到达一定阶段时，会遇到“转录终止点”、暂停、酶模板分离、RNA脱落、转录终止。转录终止方法：

1、依赖于 Rho (ρ) 因子的转录终止

rho 因子帮助 RNA 聚合酶识别终点并停止转录。

ρ因子与RNA结合（主要与PolyC亲和力*高）→RNA-DNA杂合双链短链变性→促进转录产物从转录复合物中释放。ρ因子具有ATP酶和解旋酶活性。

2、Rho 因子非依赖性转录终止

RNA 产物形成一种特殊的结构来终止转录。在转录终止区附近，转录产物往往具有多个“UUUU.....”结构。在此结构之前，转录产物形成“发夹样”或“茎泡”样结构。这种二级结构阻止转录。继续向下游推进的关键。

机制是：

1）。改变酶的构象，改变酶-模板结合方式，使酶不能向下游移动而终止转录。

2），RNA分子形成“发夹状”结构，DNA必须恢复成双链结构，才能使短的DNA-RNA杂合体不稳定，分解转录复合物（酶-DNA-RNA）。

二、真核生物的转录过程

(一）转录开始

1、转录开始的上游部分

真核生物转录起始的上游片段比原核生物更加多样化。转录启动时，RNA-pol 不直接与模板结合，其启动过程比原核生物复杂。

[插图]

第二章：如果某个碱基的模板链及其转录的信使RNA共有2000个碱基

如果某个碱基的模板链及其转录的信使RNA共有2000个碱基，A:T:G:C=2:1:3:3，U就有200个碱基对吧？分析：首先模板链和RNA是碱基互补的，所以A（模板中）=U（mRNA中），T（模板中）=A（mRNA），把第二个公式反过来，与首先添加是

A（在模板中）+A（在mRNA中）=T（在模板中）+U（在mRNA中），即总A含量=U+T，其中标题写着A：T=2： 1

所以（U+T）：T=2:1

即 2T=U+T

T=U

即 A:T:U:G:C=2:1:1:3:3

所以U占十分之一，也就是200。

所以原命题是正确的。

第3条：关于转录编码链的描述，正确的是DNA单链中的同一片段可以作为模板链，

一、 整体解读

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2、适当设置题型的难度和区分度

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