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1、分子生物学课件详解(xin ji)演示文稿1页，共137页，星期一。优选分子生物学课件2页，共137页，星期一。RNA polynucleotide chain 2 -OH makes 3, 5 phosphodiester bond unstableDNA polynucleotide chain3页，共137页，星期一。基因转录的特点：基因转录的特点： 1.基基因因转转录录是是基基因因表表达达的的第第一一步步，也也是是基基因因表表达调控中最重要的环节；达调控中最重要的环节； 2.部部分分遗遗传传信信息息的的传传递递(chund)，只只有有部部分分作作为为模模板，基因的转录有时间和空间的差异
2、；板，基因的转录有时间和空间的差异； 3.转录中存在链的选择、起点和终点的选择。转录中存在链的选择、起点和终点的选择。4页，共137页，星期一。4.基因转录只利用基因转录只利用(lyng)DNA双链中的一条链作双链中的一条链作为模板，而另一条链不参与合成过程。模板链为为模板，而另一条链不参与合成过程。模板链为无意义链，互补链为有意义链（编码链）。无意义链，互补链为有意义链（编码链）。有意义有意义(yy)链链无意义链无意义链只针对已确定的某一基因而言只针对已确定的某一基因而言5页，共137页，星期一。原核生物的基因转录原核生物的基因转录 1.转录调控因子转录调控因子 基因转录的控制基因转录的控制
3、(kngzh)关键关键起始控制起始控制(kngzh) 控制转录起始的因素控制转录起始的因素 ： 起始调控序列（顺式调控元件）起始调控序列（顺式调控元件）启动子启动子 转录因子（反式调控元件）转录因子（反式调控元件）RNA聚合酶聚合酶6页，共137页，星期一。顺式调控元件顺式调控元件cis acting elements 位于基因周围能与特异转录因子结合而影响位于基因周围能与特异转录因子结合而影响转录的转录的DNA序列序列(xli)，包括启动子、增强子等，包括启动子、增强子等反式调控元件反式调控元件trans acting factors与与DNA上特异序列结合的蛋白因子，对转录上特异序列结合的
4、蛋白因子，对转录起调控作用。如聚合酶起调控作用。如聚合酶7页，共137页，星期一。RNA聚合酶聚合酶 E.coli中由一种中由一种RNA聚合酶催化聚合酶催化所有所有RNA的合的合成（成（mRNA、t RNA 、rRNA和其它和其它(qt)小分子小分子RNA ）E.coli的的RNA聚合酶全酶由核心酶聚合酶全酶由核心酶( 2、 、 、 亚基亚基)和和亚基组成；亚基组成； 核心酶的功能：转录合成核心酶的功能：转录合成RNA，与，与DNA结合结合（非特异性的、松弛的），在（非特异性的、松弛的），在 的帮助下识别起始的帮助下识别起始序列。序列。 8页，共137页，星期一。E.coli聚合酶亚基聚合酶亚
5、基9页，共137页，星期一。Prokaryotic RNA polymerase structureRNA polymerase of E. coli is a multisubunit proteinSubunitNumberRole 2uncertain 1forms phosphodiester bonds 1binds DNA template 1recognizes promoter and facilitates initiation 2 2 2 2 + holoenzyme core polymerase sigma factor10页，共137页，星期一。11页，共137页，星
6、期一。 亚基亚基催化磷酸二酯键的合成催化磷酸二酯键的合成 利福平利福平rifampicin和利福酶素和利福酶素rifamycin 能结合在能结合在 亚基上亚基上抑制抑制RNA链的合成的链的合成的 起始而不抑制链的延长起始而不抑制链的延长(ynchng)， 阻止第阻止第一个磷一个磷 酸二酯键的合成。酸二酯键的合成。 链酶溶菌素，结合在链酶溶菌素，结合在 亚基上，抑制链亚基上，抑制链 的延伸。的延伸。 亚基亚基碱性极强，与碱性极强，与DNA模板结合的亚基；模板结合的亚基；12页，共137页，星期一。RNA转录转录(zhun l)的抑制剂的抑制剂13页，共137页，星期一。 亚基亚基二聚体，可能与启
7、动子的识别有关；二聚体，可能与启动子的识别有关； 亚基亚基不能独立存在，本身无催化活性，当不能独立存在，本身无催化活性，当与核心酶结合，引起与核心酶结合，引起 2 2构象变化，改变核心构象变化，改变核心酶与酶与DNA结合的亲合性和特异性。结合的亲合性和特异性。（一旦起始识别后，（一旦起始识别后， 因子脱落，核心酶才能因子脱落，核心酶才能(cinng)延伸）延伸）E.coli中有多种不同中有多种不同 亚基；亚基； 亚基在决定亚基在决定RNA聚聚合酶起始转录中起关键作用合酶起始转录中起关键作用 14页，共137页，星期一。15页，共137页，星期一。由含由含 70RNA多聚酶全酶识别多聚酶全酶识别
8、(shbi)的典型大肠杆菌启动子的典型大肠杆菌启动子16页，共137页，星期一。 此外，此外，RNA聚合酶可能还有解旋酶和重新聚合酶可能还有解旋酶和重新螺旋螺旋(luxun)化及校正的功能。化及校正的功能。 全功能酶（识别、解旋、螺旋、聚合全功能酶（识别、解旋、螺旋、聚合延伸、校正等功能）延伸、校正等功能）17页，共137页，星期一。2. 转录调控序列转录调控序列 启动子启动子promoter 操纵基因操纵基因 operator 启动子：启动子：RNA聚合酶全酶以很高的亲合性结合聚合酶全酶以很高的亲合性结合在基因在基因(jyn)调控区的特定位点。调控区的特定位点。原核生物启动子序列原核生物启动
9、子序列-10区和区和-35区区 必需序列必需序列18页，共137页，星期一。启动子结构(jigu)19页，共137页，星期一。Promoter structure in prokaryotes5PuPuPuPuPuPuPuPuAUGPromoter+1+20-7-12-31-365mRNAmRNATTGACAAACTGT-30 regionTATAATATATTA-10 region84 7953 45%82T TG64AC A79T44T96%T95A59A51Aconsensus sequences-30-10transcription start sitePribnow box+120页
10、，共137页，星期一。-10区：在区：在-6-13bp之间，共同序列为之间，共同序列为 TATAAT，又称，又称pribnow框，酶在框，酶在 此处与此处与DNA结合成稳定的复合物，在结合成稳定的复合物，在 转录方向上解开转录方向上解开(ji ki)双链形成开放型起双链形成开放型起始始 结构。结构。-35区：共同序列为区：共同序列为TTGACA，是，是RNA聚合酶聚合酶 起始识别区，这一识别过程与起始识别区，这一识别过程与 因子有因子有关。关。 21页，共137页，星期一。-10区和区和-35区相距约区相距约20bp，大致是双螺，大致是双螺旋绕两周的长度，两个结合区在分子的同一侧旋绕两周的长度
11、，两个结合区在分子的同一侧面，能感觉到沟底碱基的特异面，能感觉到沟底碱基的特异(ty)形态。形态。22页，共137页，星期一。上节回顾上节回顾(hug)： 1. DNA损伤修复损伤修复 2. 基因转录基本概念基因转录基本概念, 特点特点 3. 原核生物原核生物RNA聚合酶聚合酶23页，共137页，星期一。3.转录过程转录过程(guchng)起始：起始：RNA聚合酶全酶识别聚合酶全酶识别-35区，再识别区，再识别-10区，区，形成形成封闭型起始复合物封闭型起始复合物转录起始位点处转录起始位点处DNA解链，形成解链，形成开放型起始复合物开放型起始复合物第一个核苷酸结合上去（多数是第一个核苷酸结合上
12、去（多数是G/A、C）合成合成7-8个核苷酸，起始过程完成个核苷酸，起始过程完成24页，共137页，星期一。RNA polymerase holoenzyme (+ factor) closed promoter complex (moderately stable) the sigma subunit binds to the -10 region once initiation takes place, RNA polymerase does not need very high affinity for the promoter sigma factor dissociates from
13、 the core polymerase after a few elongation reactions elongation takes place with the core RNA polymerase open promoter complex (highly stable) the holoenzyme has very high affinity for promoter regions because of sigma factor sigma can re-bind other core enzymesThe sigma cycle 25页，共137页，星期一。Transcr
14、iptionRNA polymeraseclosed promoter complexopen promoter complexinitiationelongationterminationRNA product26页，共137页，星期一。延伸：延伸： 起始结束后，起始结束后， 因子脱落，由核心酶沿模板因子脱落，由核心酶沿模板链移动，完成延伸过程。链移动，完成延伸过程。 核心酶在核心酶在DNA链上覆盖大约链上覆盖大约80bp，其中解，其中解链部分只有链部分只有18bp，RNA-DNA杂交链长度约杂交链长度约12bp，当酶分子离开这一区域向前移动，当酶分子离开这一区域向前移动，DNA又形成双链，
15、又形成双链，RNA游离游离(yul)出来。出来。27页，共137页，星期一。RNA转录转录(zhun l)延伸期转录延伸期转录(zhun l)泡模型泡模型28页，共137页，星期一。29页，共137页，星期一。终止：终止：终止序列终止序列DNA上转录到一定位置后，转录停上转录到一定位置后，转录停 止，又叫终止子。止，又叫终止子。 特征：使转录产物产生特征：使转录产物产生(chnshng)一个颈环（发夹一个颈环（发夹结构），富含嘌呤，使结构），富含嘌呤，使RNA聚合酶延伸速度减慢，聚合酶延伸速度减慢，甚至停止。甚至停止。30页，共137页，星期一。终止子结构(jigu)31页，共137页，星期一
16、。1.不需要不需要 因子的转录因子的转录(zhun l)终止终止强终止子强终止子 特点：特点：DNA序列有双重对称，形成末端发序列有双重对称，形成末端发 夹结构，模板夹结构，模板DNA上有一串上有一串A， RNA3端有端有UUUU，使新合成的，使新合成的 RNA脱落。脱落。 32页，共137页，星期一。不依赖(yli)Rho因子的转录终止33页，共137页，星期一。2.需要需要 因子的转录终止因子的转录终止(zhngzh) 终止子后无连续的终止子后无连续的A， 在在 因子作用下，因子作用下，ATP酶水解，释放能量，酶水解，释放能量，使新生使新生RNA与模板脱落。与模板脱落。34页，共137页，星期一。依赖Rho因子的转录(zhun l)终止35页，共137页，星期一。终止子：提供转录终止子：提供转录(zhun l)终止信号的一段终止信号的一段 DNA 序列。序列。 终止因子：协助终止因子：协助 RNA 聚合酶识别聚合酶识别 终止子的蛋白质辅助因子。终止子的蛋白质辅助因子。 36页，共137页，星期一。转录调控转录调控 原核原核(yun h)生物基因表达调控模型生物基因表达调控模型操纵操
