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第三章 生物信息的传递（上）--从DNA到RNA 基本概念 转录的基本过程 转录机器的主要成分 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 终止和抗终止 内含子的剪接、编辑、再编码及化学修饰 现代分子生物学的最基本原理是：基因作为惟一能够自主复制、永久存在的单位，其生物功能是以蛋白质的形式表达出来的。所以，DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成信使RNA、翻译生成蛋白的过程来控制生命现象。 基因表达包括转录（transcription）和翻译（translation）两个阶段。转录指拷贝出一条与DNA链序列完全相同（T/U）的RNA单链的过程，是基因表达的核心。翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联体密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。 一、基本概念 即生物体以DNA为模板合成RNA的过程。 转录的基本过程 无论是原核还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板识别、转录起始、通过启动子及转录的延伸和终止。 全酶上的?因子辨认DNA模板上的起始位点，使全酶结合在起始位点上形成全酶-DNA复合物，从而开始“起始反应”； 转录开始后，?因子立即从复合物上脱落，由核心酶催化RNA的合成； 当转录到一定长度时，终止因子识别模板上的终止信号，终止转录，释放转录产物。 参与转录的物质 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 其他蛋白质因子 参与原核细胞RNA复制的酶类及有关因子 DNA指导下的RNA聚合酶（RNA polymerases）: 以四种NTP为底物，在双链DNA模板的指导下，以Mg2+、Mn2+为辅助因子，按碱基互补原则，把NTP逐个从单核苷酸3’-OH末端加上去，形成3’—5’的磷酸二酯键，合成的RNA链按5’—3’方向延长，且与模板链反向平行。 不需要引物，且无校正功能。 催化反应速度很快，在37℃时RNA链的延伸可达40个核苷酸/秒。 参与真核细胞RNA复制的酶类及有关因子 真核细胞RNA聚合酶的性质与大肠杆菌RNA聚合酶相似。真核细胞中转录速度很快，在37℃时RNA链的延伸可达2500个核苷酸/分。 转录的不对称性： 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。 二、参与转录起始的关键酶与元件 （一） RNA聚合酶 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析 真核生物RNA聚合酶 RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别 （二） 启动子(promoter) 典型启动子的结构 -35 -10 转录起点 TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp 真核生物启动子 由于真核生物中有三种不同的聚合酶，因此也有三种不同的启动子和有关的元件，其中以启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同：有多种转录因子识别和结合元件；结构不恒定：不同启动子中各种元件的位置、序列、距离和方向都不完全相同，有的有远距离的调控元件存在，如增强子；这些元件常常起到控制转录效率和选择起始位点的作用；不直接和RNA聚合酶结合，转录时先和其他转录激活因子相结合，再和聚合酶结合。 Promoters contain different combinations of TATA boxes, CAAT boxes, GC boxes, and other elements. Upstream transcription factors bind to sequence elements that are common to mammalian RNA polymerase II promoters. 真核生物启动子的结构 1、核心启动子 定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区 2、上游启动子元件 包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等 Saturation mutagenesis of the upstream region of the b-globin promoter identifies three short regions (centered at -30, -75, and -90) that are needed to initiate transcription. These correspond to the TATA, CAAT 一类可促进起始的序列，处于上游或下游区离起始点很远的地方，这类序列组成另一种元件，称为增强子。增强子特点： ① 增强效应十分明显，一般能使基因