RNA的生物合成（一）模板和酶（二）以DNA為模板合成RNA的過程（三）以RNA為模板合成RNA的過程（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1RNA的生物合成（一）模板和酶1（一）模板和酶1.轉(zhuǎn)錄模板2.RNA聚合酶3.酶與模板的辨認結(jié)合2（一）模板和酶21.轉(zhuǎn)錄模板基因中雙鏈DNA中僅有一股鏈被轉(zhuǎn)錄。把被轉(zhuǎn)錄的一股鏈稱為模板鏈（templatestrand）或稱反義鏈（anti-sensestrand），另一股鏈因與合成的RNA有相同的編碼而稱為編碼鏈（codingstrand）或稱有意義鏈（sensestrand）

。

生成的mRNA與模板鏈是互補的，與編碼鏈完全相同，只是其中以U代替了T。31.轉(zhuǎn)錄模板基因中雙鏈D3’5’43’5’41.RNA聚合酶（1）原核生物的RNA聚合酶（2）真核生物的RNA聚合酶51.RNA聚合酶5RNA聚合酶催化底物合成時形成磷酸二酯鍵。合成的方向是5’→3’：即RNA聚合酶是沿著模板鏈的3’→5’方向移動。

RNA聚合酶需要的條件：

（1）模板雙鏈DNA或單鏈DNA均可作模板；

（2）活化的底物需要4種三磷酸的核苷酸，

ATP、GTP、UTP及CTP為反應底物；

（3）二價金屬離子主要是Mg2+和Mn2+。

RNA聚合酶6RNA聚合酶催化底物合成時形成磷酸二酯鍵。合成的方向

PPi由RNA聚合酶催化的鏈延長反應的機制RH

OOHHHOH2C堿基HHOH

OOHHHOH2C堿基HHOH

OOHHH2C堿基HH-OPOOOR

DNA板鏈模

DNA板鏈模O-OOOP--POOOOPO-OH

OOHHHOH2C堿基HH7PPi由RNA聚合酶催化的鏈延長反應的機制RHOOHHH（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶（450Ku）它由4種，5個亞基組成。整個酶的亞基組成是α2ββ’σ，稱為全酶。沒有σ亞基的RNA聚合酶稱為核心酶。

全酶的作用是識別起始，而核心酶的作用是延長轉(zhuǎn)錄及辨認轉(zhuǎn)錄終止。8（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的各亞基的作用

α亞基決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄；

β亞基與轉(zhuǎn)錄過程有關(guān)（催化）；

β’亞基結(jié)合DNA模板（開鏈）；

σ亞基辨認起始點，參與解開DNA雙鏈，找到模板鏈。9各亞基（2）真核生物的RNA聚合酶

在真核生物中則有3種類型的RNA聚合酶。RNA聚合酶Ⅰ:定位核仁，轉(zhuǎn)錄18S、5.8S和28SrRNA。RNA聚合酶Ⅱ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄mRNA前體和hnRNA。RNA聚合酶Ⅲ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄tRNA和5SRNA。10（2）真核生物的RNA聚合酶在真核生RNA聚合酶含有兩個核苷酸結(jié)合位點起始部位結(jié)合底物ATP或GTP，所以被轉(zhuǎn)錄的模板DNA第一個堿基通常是TTP（胸腺嘧啶）。轉(zhuǎn)錄與復制不同，不需要引物，因而合成的RNA第一個核苷酸常常是5’pppA或5’pppG。延伸部位結(jié)合下一個核苷酸底物。11RNA聚合酶含有兩個核苷酸結(jié)合位點起始部酶與模板的辨認結(jié)合轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游（upstream）的調(diào)控序列。RNA聚合酶結(jié)合到特異DNA序列上（調(diào)控序列中，稱為啟動子，promoter）。

12酶與模板的辨認結(jié)合

轉(zhuǎn)錄起始時，RNA聚合酶結(jié)合在被轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段上，結(jié)合的特定部位稱為啟動子（promoter）。它是20至200個堿基的特定順序。

通常將DNA上被轉(zhuǎn)錄的第一個堿基以十1代表；第二個為十2。十1之前的堿基為–1，第二個為-2，…。啟動子的位置在被轉(zhuǎn)錄堿基之前所以順序號均為負。習慣上也將+1以下的轉(zhuǎn)錄方向稱“下游”，-1以上稱“上游”，啟動子在轉(zhuǎn)錄單位的上游區(qū)。啟動子13

轉(zhuǎn)錄起始時，RNA聚合酶結(jié)合在被轉(zhuǎn)錄的DNA原核生物的啟動子存在兩個共同的順序：-10順序也稱為Pribnow順序（pribnowbox）,基本順序：TATAATG。被看作是雙螺旋打開,形成啟動復合物的區(qū)域。-35順序被認為是酶結(jié)合的起始部位。14原核生物的啟動

RNApoⅠ與–35區(qū)辨認結(jié)合后，酶向下游移動，到達–10區(qū)，酶已跨入了轉(zhuǎn)錄起始點，形成相對穩(wěn)定的酶–DNA復合物，就可以開始轉(zhuǎn)錄。反義鏈（模板鏈）3’5’有意義鏈（編碼鏈）5’3’A原核生物啟動子模式圖15RNApoⅠ與–35區(qū)辨認結(jié)合后，酶向下反義存在兩個共同的順序：-25區(qū)有TATA盒，又稱為Hogness盒，基本上都由A、T堿基所組成，其功能與聚合酶的定位有關(guān)，DNA雙鏈在此解開，并決定轉(zhuǎn)錄的起始位點。-75區(qū)有CAAT盒，其一致的序列為GGTCAATCT，CAAT盒與轉(zhuǎn)錄的起始頻率有關(guān)。除啟動子外，真核生物基因組中還有一個稱為增強子（enhancer）的序列，它能極大地促進啟動子的轉(zhuǎn)錄活性。真核生物的啟動子16存在兩個共同的順序：①能在很遠距離（大于幾kb）對啟動子產(chǎn)生影響；②無論位于啟動子上游或下游都能發(fā)揮作用。增強子作用的主要特點17增強子作用的主要特（二）以DNA為模板合成RNA的過程1.原核生物的轉(zhuǎn)錄2.真核生物的轉(zhuǎn)錄

18（二）以DNA為模板合成RNA的過程18（1）轉(zhuǎn)錄起始當RNA聚合酶的σ亞基找到其識別位點時，全酶就與啟動子的-35區(qū)序列結(jié)合形成一個封閉的啟動子復合物。在這一區(qū)段，酶與模板的結(jié)合很松弛，酶隨即移向-10區(qū)，并跨入了轉(zhuǎn)錄起始點，形成開放的啟動子復合物。底物ATP或GTP與RNA聚合酶起始部位結(jié)合，延伸部位結(jié)合下一個核苷酸。生成第一個磷酸酯鍵之后，σ因子從全酶解離下來，核心酶在DNA鏈上向下游滑動，進入延長階段。

1.原核生物的轉(zhuǎn)錄19（1）轉(zhuǎn)錄起始當RNA聚合酶的σ亞基找到（2）轉(zhuǎn)錄延長轉(zhuǎn)錄延長的化學反應，在原核生物和真核生物之間沒有太多的區(qū)別，只是催化的RNA聚合酶不同。轉(zhuǎn)錄的延長在“轉(zhuǎn)錄泡”上進行，轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）是一個含有核心酶、DNA和新生RNA的區(qū)域，在這個區(qū)域里含有一段解鏈的DNA“泡”。在轉(zhuǎn)錄泡里，雜交鏈中生成的RNA3’-OH不斷結(jié)合新進來的核糖核苷三磷酸，使鏈不斷延長。20（2）轉(zhuǎn)錄延長轉(zhuǎn)錄延長的化學反應，在原核生物轉(zhuǎn)錄示意圖(1)21轉(zhuǎn)錄示意圖(1)21恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈22恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈22

轉(zhuǎn)錄時，DNA雙鏈中約有17個bp被解開。原核生物延長速率大約是每秒鐘50個核苷酸，轉(zhuǎn)錄泡移動170nm的距離。在“泡”里新合成的RNA與模板DNA鏈形成一雜交的雙螺旋，此段雙螺旋長約12bp。在RNA聚合酶沿著DNA模板移動的整個過程中形成的RNA-DNA雜交鏈的長度及DNA未解開的區(qū)域長度均保持不變。這表明：在RNA聚合酶后面的DNA重新形成螺旋的速率和前面螺旋被酶解開的速率是一樣的。2323

RNA聚合酶沒有核酸外切酶活性，不能對進入RNA鏈的核苷酸進行校正，所以轉(zhuǎn)錄的錯誤頻率是每104或105中有1個錯誤，是DNA復制中錯誤的105倍。這種準確性雖較DNA復制低，但由于RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物很多，極少數(shù)有缺陷的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不會產(chǎn)生有害的影響。轉(zhuǎn)錄的錯誤頻率24RNA聚合酶沒有核酸外切酶活性，不能對進入RN

說明在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進行。在RNA鏈上觀察到的小黑點是多聚核糖體，即一條mRNA鏈連上多個核糖體，可見轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進行。真核生物有核膜把轉(zhuǎn)錄和翻譯隔成不同的細胞內(nèi)區(qū)間，因此沒有這種現(xiàn)象。在電子顯微鏡下觀察原核生物的轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象DNA雙鏈正在生長的RNA鏈25

說明在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時（3）轉(zhuǎn)錄終止

RNA聚合酶，遇到DNA中的轉(zhuǎn)錄終止信號—終止子（terminator）時，RNA聚合酶不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復合物上脫落下來，就是轉(zhuǎn)錄終止。26（3）轉(zhuǎn)錄終止RNA聚合酶，遇到D

其一：是富含GC，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物極易形成二重對稱性結(jié)構(gòu)；

其二：是緊接GC之后有一串A（大約6個）。因此，按此模板轉(zhuǎn)錄出來的RNA以幾個U殘基而結(jié)束，極易自身互補，形成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可使RNA聚合酶減慢移動或暫停RNA的合成。原核生物模板終止子的顯著特點27其一：是富含GC，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物極易形成二重對稱性結(jié)構(gòu)模板鏈編碼鏈A.B.28模板鏈編碼鏈A.B.282.真核生物的轉(zhuǎn)錄上游DNA序列，統(tǒng)稱為順式作用元件。能直接或間接辨認、結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子。

轉(zhuǎn)錄因子

真核生物轉(zhuǎn)錄往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，這些蛋白因子統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過程。

（1）轉(zhuǎn)錄起始292.真核生物的轉(zhuǎn)錄上游DNA（2）轉(zhuǎn)錄終止目前，真核生物轉(zhuǎn)錄終止過程仍不清楚。30（2）轉(zhuǎn)錄終止30轉(zhuǎn)錄示意圖（1）31轉(zhuǎn)錄示意圖（1）31轉(zhuǎn)錄泡恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈32轉(zhuǎn)錄泡恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈32（三）以RNA為模板合成RNA的過程在有些生物中，RNA可以是遺傳信息的基本攜帶者，并能通過自我復制合成出與其自身相同的分子。如某些RNA病毒，（+鏈-鏈+鏈RNA復制產(chǎn)物，具有感染作用）正常兔的網(wǎng)織紅細胞也存在一種RNA復制酶。33（三）以RNA為模板合成RNA的過程33（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工2.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工3.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工4.核酶34（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1.mRNA

在一些病毒中存在基因重疊的現(xiàn)象。A基因BCDEJFGHK基因重疊35在一些病毒中存在基因重疊的現(xiàn)象。A基因BC

真核生物許多基因是不連續(xù)的，或稱斷列基因（splitgene），即一個完整的基因被一個或多個插入的片段所間隔。這些插入片段可有幾百乃至上千個堿基，它們不編碼任何蛋白質(zhì)分子或成熟的RNA。把這些插入而不編碼的序列稱為內(nèi)含子（intron），而把被間隔的編碼蛋白質(zhì)的基因部分稱為外顯子（extron）。不連續(xù)基因36真核生物許多基因是不連續(xù)的，或稱斷列基因（spli

DNA的轉(zhuǎn)錄所轉(zhuǎn)錄的基因信息包括內(nèi)含子和外顯子部分。

因而轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA都必須經(jīng)過加工，除去其中的內(nèi)含子，并經(jīng)復雜的修飾才能成為成熟的各種RNA，如其中的mRNA成熟后才能成為合成蛋白質(zhì)的模板。37371.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（2）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工381.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工38

原核生物的mRNA通常不用修飾，因生成的mRNA高度不穩(wěn)定，當mRNA的3’末端合成尚未完成時，5’末端已經(jīng)開始降解。就是說mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同步發(fā)生的，mRNA僅僅合成一部分時，翻譯就開始了。

（1）原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工39原核生物的mRNA通常不用修飾，因生成的（2）真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工

真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后，先加上“帽子”和接上“尾巴”，后除去內(nèi)含子。

真核生物mRNA前體物的剪切加工，包括內(nèi)含子的剪除、留下的片段拼接為成熟mRNA等過程，故稱為RNA剪接（RNAsplicing）。

整個剪接過程完成后，5’端的“帽子”和3’端的“尾巴”并不丟失。40（2）真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工真核生真核生物mRNA前體的剪接過程41真核生物mRNA前體的剪接過程412.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）原核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工（2）真核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工422.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工42

原核生物tRNA的成熟過程較為復雜，包括切割與核苷酸的修飾。多數(shù)tRNA的前體約比成熟分子大20％，在5’和3’端都含有多余的順序。有些tRNA基因的轉(zhuǎn)錄前體很大，它包含兩個或更多的由內(nèi)含子分隔的tRNA順序。有些tRNA前體在3’端沒有CCA基，在成熟過程中需要加一個CCA（氨基酸結(jié)合部位）。所有tRNA分子中都含有百分率很高的所謂“稀有堿基”，這些稀有堿基的形成是在轉(zhuǎn)錄后與切割同時完成的。（1）原核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工43原核生物tRNA的成（2）真核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工44（2）真核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工443.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）原核生物的rRNA轉(zhuǎn)錄后加工（2）真核生物的rRNA轉(zhuǎn)錄后加工453.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工45大腸桿菌的rRNA是由3種rRNA叢集在一起形成一個轉(zhuǎn)錄單位，彼此由間隙區(qū)（內(nèi)含子）分隔開來。

現(xiàn)在證明，在間隙區(qū)中還存在著tRNA。這些rRNA和tRNA基因同時轉(zhuǎn)錄，形成一個長的RNA分子。在原核生物中，加工修飾與轉(zhuǎn)錄是同時進行的，因此在細胞內(nèi)從來不存在完整的前體分子。

（1）原核生物的rRNA轉(zhuǎn)錄后加工46大腸桿菌的rRNA是由3種rRNA叢

原核rRNA前體的加工甲基化6500個核苷酸核酸內(nèi)切酶RNaseⅢ、P核酸外切酶47原核rRNA前體的加工甲基化65

在典型的動物細胞，核仁之中有一段幾百個拷貝的DNA順序（核糖體DNA或rDNA）編碼18s、5.8s和28srRNA分子。5srRNA基因位于核仁之外，處在另一個轉(zhuǎn)錄單位中，基因長24000個拷貝。所有的rRNA轉(zhuǎn)錄物都需要加工，過程與原核相似，即剪切5’和3’末端和切除轉(zhuǎn)錄物中不需要的區(qū)域。（2）真核生物的rRNA轉(zhuǎn)錄后加工48

在典型的動物細胞，核仁之中有一段幾百個拷貝的真核rRNA前體的加工49真核rRNA前體的加工494.核酶概念把有酶促活性的RNA命名為核酶（ribozyme）。

發(fā)現(xiàn)

1982年塞克（T．Cech）及其同事發(fā)現(xiàn)四膜蟲

rRNA的前體長4.6kb，必須除去一段414bp的內(nèi)含子，才能產(chǎn)生成熟的26srRNA。只需核苷酸存在下，RNA就能剪接自身或自我剪切（自己接合），即RNA分子本身具有高度的專一性和催化活性。504.核酶概念把有核酶的催化機理

（1）3’-OH的產(chǎn)生（2）414核苷酸的內(nèi)含子釋放（3）15核苷酸片段的釋放（4）395核苷酸環(huán)的形成（5）環(huán)的打開51核酶的催化機理（1）3G-PGGG-OH52G-PGGG-OH52

早期RNA世界在脫氧核糖核酸和蛋白質(zhì)出現(xiàn)之前，生命進化的早期存在著一個RNA的世界，這些RNA分子集信息編碼和催化功能于一身。經(jīng)過億萬年的衍變進化，開始合成蛋白質(zhì)。由于蛋白質(zhì)有21種氨基酸側(cè)鏈，比RNA的4個堿基更具多樣性，于是逐步替代RNA形成催化活性更高的酶。由RNA衍變，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄開始形成脫氧核糖核酸。由于脫氧核糖核酸的雙螺旋比單鏈的RNA更穩(wěn)定，因此替代RNA成為遺傳信息穩(wěn)定的貯藏所，成為今天專司遺傳信息編碼的載體。53早期RNA世界在脫氧思考題1.簡述轉(zhuǎn)錄的起始、延長和終止過程。2.簡述RNA聚合酶的組成及其作用。3.試述原核生物與真核生物啟動子結(jié)構(gòu)和功能的異同。4.RNA轉(zhuǎn)錄后加工有幾種常見形式？5.真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后加工包括哪些內(nèi)容？6.什么是核酶？其發(fā)現(xiàn)有何重要意義？54思考題1.簡述轉(zhuǎn)錄的起始、延RNA的生物合成（一）模板和酶（二）以DNA為模板合成RNA的過程（三）以RNA為模板合成RNA的過程（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工55RNA的生物合成（一）模板和酶1（一）模板和酶1.轉(zhuǎn)錄模板2.RNA聚合酶3.酶與模板的辨認結(jié)合56（一）模板和酶21.轉(zhuǎn)錄模板基因中雙鏈DNA中僅有一股鏈被轉(zhuǎn)錄。把被轉(zhuǎn)錄的一股鏈稱為模板鏈（templatestrand）或稱反義鏈（anti-sensestrand），另一股鏈因與合成的RNA有相同的編碼而稱為編碼鏈（codingstrand）或稱有意義鏈（sensestrand）

。

生成的mRNA與模板鏈是互補的，與編碼鏈完全相同，只是其中以U代替了T。571.轉(zhuǎn)錄模板基因中雙鏈D3’5’583’5’41.RNA聚合酶（1）原核生物的RNA聚合酶（2）真核生物的RNA聚合酶591.RNA聚合酶5RNA聚合酶催化底物合成時形成磷酸二酯鍵。合成的方向是5’→3’：即RNA聚合酶是沿著模板鏈的3’→5’方向移動。

RNA聚合酶需要的條件：

（1）模板雙鏈DNA或單鏈DNA均可作模板；

（2）活化的底物需要4種三磷酸的核苷酸，

ATP、GTP、UTP及CTP為反應底物；

（3）二價金屬離子主要是Mg2+和Mn2+。

RNA聚合酶60RNA聚合酶催化底物合成時形成磷酸二酯鍵。合成的方向

PPi由RNA聚合酶催化的鏈延長反應的機制RH

OOHHHOH2C堿基HHOH

OOHHHOH2C堿基HHOH

OOHHH2C堿基HH-OPOOOR

DNA板鏈模

DNA板鏈模O-OOOP--POOOOPO-OH

OOHHHOH2C堿基HH61PPi由RNA聚合酶催化的鏈延長反應的機制RHOOHHH（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶（450Ku）它由4種，5個亞基組成。整個酶的亞基組成是α2ββ’σ，稱為全酶。沒有σ亞基的RNA聚合酶稱為核心酶。

全酶的作用是識別起始，而核心酶的作用是延長轉(zhuǎn)錄及辨認轉(zhuǎn)錄終止。62（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的各亞基的作用

α亞基決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄；

β亞基與轉(zhuǎn)錄過程有關(guān)（催化）；

β’亞基結(jié)合DNA模板（開鏈）；

σ亞基辨認起始點，參與解開DNA雙鏈，找到模板鏈。63各亞基（2）真核生物的RNA聚合酶

在真核生物中則有3種類型的RNA聚合酶。RNA聚合酶Ⅰ:定位核仁，轉(zhuǎn)錄18S、5.8S和28SrRNA。RNA聚合酶Ⅱ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄mRNA前體和hnRNA。RNA聚合酶Ⅲ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄tRNA和5SRNA。64（2）真核生物的RNA聚合酶在真核生RNA聚合酶含有兩個核苷酸結(jié)合位點起始部位結(jié)合底物ATP或GTP，所以被轉(zhuǎn)錄的模板DNA第一個堿基通常是TTP（胸腺嘧啶）。轉(zhuǎn)錄與復制不同，不需要引物，因而合成的RNA第一個核苷酸常常是5’pppA或5’pppG。延伸部位結(jié)合下一個核苷酸底物。65RNA聚合酶含有兩個核苷酸結(jié)合位點起始部酶與模板的辨認結(jié)合轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個轉(zhuǎn)錄單位，包括若干個結(jié)構(gòu)基因及其上游（upstream）的調(diào)控序列。RNA聚合酶結(jié)合到特異DNA序列上（調(diào)控序列中，稱為啟動子，promoter）。

66酶與模板的辨認結(jié)合

轉(zhuǎn)錄起始時，RNA聚合酶結(jié)合在被轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段上，結(jié)合的特定部位稱為啟動子（promoter）。它是20至200個堿基的特定順序。

通常將DNA上被轉(zhuǎn)錄的第一個堿基以十1代表；第二個為十2。十1之前的堿基為–1，第二個為-2，…。啟動子的位置在被轉(zhuǎn)錄堿基之前所以順序號均為負。習慣上也將+1以下的轉(zhuǎn)錄方向稱“下游”，-1以上稱“上游”，啟動子在轉(zhuǎn)錄單位的上游區(qū)。啟動子67

轉(zhuǎn)錄起始時，RNA聚合酶結(jié)合在被轉(zhuǎn)錄的DNA原核生物的啟動子存在兩個共同的順序：-10順序也稱為Pribnow順序（pribnowbox）,基本順序：TATAATG。被看作是雙螺旋打開,形成啟動復合物的區(qū)域。-35順序被認為是酶結(jié)合的起始部位。68原核生物的啟動

RNApoⅠ與–35區(qū)辨認結(jié)合后，酶向下游移動，到達–10區(qū)，酶已跨入了轉(zhuǎn)錄起始點，形成相對穩(wěn)定的酶–DNA復合物，就可以開始轉(zhuǎn)錄。反義鏈（模板鏈）3’5’有意義鏈（編碼鏈）5’3’A原核生物啟動子模式圖69RNApoⅠ與–35區(qū)辨認結(jié)合后，酶向下反義存在兩個共同的順序：-25區(qū)有TATA盒，又稱為Hogness盒，基本上都由A、T堿基所組成，其功能與聚合酶的定位有關(guān)，DNA雙鏈在此解開，并決定轉(zhuǎn)錄的起始位點。-75區(qū)有CAAT盒，其一致的序列為GGTCAATCT，CAAT盒與轉(zhuǎn)錄的起始頻率有關(guān)。除啟動子外，真核生物基因組中還有一個稱為增強子（enhancer）的序列，它能極大地促進啟動子的轉(zhuǎn)錄活性。真核生物的啟動子70存在兩個共同的順序：①能在很遠距離（大于幾kb）對啟動子產(chǎn)生影響；②無論位于啟動子上游或下游都能發(fā)揮作用。增強子作用的主要特點71增強子作用的主要特（二）以DNA為模板合成RNA的過程1.原核生物的轉(zhuǎn)錄2.真核生物的轉(zhuǎn)錄

72（二）以DNA為模板合成RNA的過程18（1）轉(zhuǎn)錄起始當RNA聚合酶的σ亞基找到其識別位點時，全酶就與啟動子的-35區(qū)序列結(jié)合形成一個封閉的啟動子復合物。在這一區(qū)段，酶與模板的結(jié)合很松弛，酶隨即移向-10區(qū)，并跨入了轉(zhuǎn)錄起始點，形成開放的啟動子復合物。底物ATP或GTP與RNA聚合酶起始部位結(jié)合，延伸部位結(jié)合下一個核苷酸。生成第一個磷酸酯鍵之后，σ因子從全酶解離下來，核心酶在DNA鏈上向下游滑動，進入延長階段。

1.原核生物的轉(zhuǎn)錄73（1）轉(zhuǎn)錄起始當RNA聚合酶的σ亞基找到（2）轉(zhuǎn)錄延長轉(zhuǎn)錄延長的化學反應，在原核生物和真核生物之間沒有太多的區(qū)別，只是催化的RNA聚合酶不同。轉(zhuǎn)錄的延長在“轉(zhuǎn)錄泡”上進行，轉(zhuǎn)錄泡（transcriptionbubble）是一個含有核心酶、DNA和新生RNA的區(qū)域，在這個區(qū)域里含有一段解鏈的DNA“泡”。在轉(zhuǎn)錄泡里，雜交鏈中生成的RNA3’-OH不斷結(jié)合新進來的核糖核苷三磷酸，使鏈不斷延長。74（2）轉(zhuǎn)錄延長轉(zhuǎn)錄延長的化學反應，在原核生物轉(zhuǎn)錄示意圖(1)75轉(zhuǎn)錄示意圖(1)21恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈76恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈22

轉(zhuǎn)錄時，DNA雙鏈中約有17個bp被解開。原核生物延長速率大約是每秒鐘50個核苷酸，轉(zhuǎn)錄泡移動170nm的距離。在“泡”里新合成的RNA與模板DNA鏈形成一雜交的雙螺旋，此段雙螺旋長約12bp。在RNA聚合酶沿著DNA模板移動的整個過程中形成的RNA-DNA雜交鏈的長度及DNA未解開的區(qū)域長度均保持不變。這表明：在RNA聚合酶后面的DNA重新形成螺旋的速率和前面螺旋被酶解開的速率是一樣的。7723

RNA聚合酶沒有核酸外切酶活性，不能對進入RNA鏈的核苷酸進行校正，所以轉(zhuǎn)錄的錯誤頻率是每104或105中有1個錯誤，是DNA復制中錯誤的105倍。這種準確性雖較DNA復制低，但由于RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物很多，極少數(shù)有缺陷的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不會產(chǎn)生有害的影響。轉(zhuǎn)錄的錯誤頻率78RNA聚合酶沒有核酸外切酶活性，不能對進入RN

說明在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時在進行。在RNA鏈上觀察到的小黑點是多聚核糖體，即一條mRNA鏈連上多個核糖體，可見轉(zhuǎn)錄尚未完成，翻譯已在進行。真核生物有核膜把轉(zhuǎn)錄和翻譯隔成不同的細胞內(nèi)區(qū)間，因此沒有這種現(xiàn)象。在電子顯微鏡下觀察原核生物的轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象DNA雙鏈正在生長的RNA鏈79

說明在同一DNA模板上，有多個轉(zhuǎn)錄同時（3）轉(zhuǎn)錄終止

RNA聚合酶，遇到DNA中的轉(zhuǎn)錄終止信號—終止子（terminator）時，RNA聚合酶不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復合物上脫落下來，就是轉(zhuǎn)錄終止。80（3）轉(zhuǎn)錄終止RNA聚合酶，遇到D

其一：是富含GC，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物極易形成二重對稱性結(jié)構(gòu)；

其二：是緊接GC之后有一串A（大約6個）。因此，按此模板轉(zhuǎn)錄出來的RNA以幾個U殘基而結(jié)束，極易自身互補，形成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可使RNA聚合酶減慢移動或暫停RNA的合成。原核生物模板終止子的顯著特點81其一：是富含GC，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物極易形成二重對稱性結(jié)構(gòu)模板鏈編碼鏈A.B.82模板鏈編碼鏈A.B.282.真核生物的轉(zhuǎn)錄上游DNA序列，統(tǒng)稱為順式作用元件。能直接或間接辨認、結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子。

轉(zhuǎn)錄因子

真核生物轉(zhuǎn)錄往往需要多種蛋白因子的協(xié)助，這些蛋白因子統(tǒng)稱為轉(zhuǎn)錄因子，它們與RNA聚合酶Ⅱ形成轉(zhuǎn)錄起始復合物，共同參與轉(zhuǎn)錄起始的過程。

（1）轉(zhuǎn)錄起始832.真核生物的轉(zhuǎn)錄上游DNA（2）轉(zhuǎn)錄終止目前，真核生物轉(zhuǎn)錄終止過程仍不清楚。84（2）轉(zhuǎn)錄終止30轉(zhuǎn)錄示意圖（1）85轉(zhuǎn)錄示意圖（1）31轉(zhuǎn)錄泡恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈86轉(zhuǎn)錄泡恢復螺旋解螺旋轉(zhuǎn)錄示意圖(2)編碼鏈模板鏈32（三）以RNA為模板合成RNA的過程在有些生物中，RNA可以是遺傳信息的基本攜帶者，并能通過自我復制合成出與其自身相同的分子。如某些RNA病毒，（+鏈-鏈+鏈RNA復制產(chǎn)物，具有感染作用）正常兔的網(wǎng)織紅細胞也存在一種RNA復制酶。87（三）以RNA為模板合成RNA的過程33（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工2.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工3.rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工4.核酶88（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1.mRNA

在一些病毒中存在基因重疊的現(xiàn)象。A基因BCDEJFGHK基因重疊89在一些病毒中存在基因重疊的現(xiàn)象。A基因BC

真核生物許多基因是不連續(xù)的，或稱斷列基因（splitgene），即一個完整的基因被一個或多個插入的片段所間隔。這些插入片段可有幾百乃至上千個堿基，它們不編碼任何蛋白質(zhì)分子或成熟的RNA。把這些插入而不編碼的序列稱為內(nèi)含子（intron），而把被間隔的編碼蛋白質(zhì)的基因部分稱為外顯子（extron）。不連續(xù)基因90真核生物許多基因是不連續(xù)的，或稱斷列基因（spli

DNA的轉(zhuǎn)錄所轉(zhuǎn)錄的基因信息包括內(nèi)含子和外顯子部分。

因而轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA都必須經(jīng)過加工，除去其中的內(nèi)含子，并經(jīng)復雜的修飾才能成為成熟的各種RNA，如其中的mRNA成熟后才能成為合成蛋白質(zhì)的模板。91371.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（2）真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工921.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工38

原核生物的mRNA通常不用修飾，因生成的mRNA高度不穩(wěn)定，當mRNA的3’末端合成尚未完成時，5’末端已經(jīng)開始降解。就是說mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是同步發(fā)生的，mRNA僅僅合成一部分時，翻譯就開始了。

（1）原核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工93原核生物的mRNA通常不用修飾，因生成的（2）真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工

真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后，先加上“帽子”和接上“尾巴”，后除去內(nèi)含子。

真核生物mRNA前體物的剪切加工，包括內(nèi)含子的剪除、留下的片段拼接為成熟mRNA等過程，故稱為RNA剪接（RNAsplicing）。

整個剪接過程完成后，5’端的“帽子”和3’端的“尾巴”并不丟失。94（2）真核生物的mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工真核生真核生物mRNA前體的剪接過程95真核生物mRNA前體的剪接過程412.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）原核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工（2）真核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工962.tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工42

原核生物tRNA的成熟過程較為復雜，包括切割與核苷酸的修飾。多數(shù)tRNA的前體約比成熟分子大20％，在5’和3’端都含有多余的順序。有些tRNA基因的轉(zhuǎn)錄前體很大，它包含兩個或更多的由內(nèi)含子分隔的tRNA順序。有些tRNA前體在3’端沒有CCA基，在成熟過程中需要加一個CCA（氨基酸結(jié)合部位）。所有tRNA分子中都含有百分率很高的所謂“稀有堿基”，這些稀有堿基的形成是在轉(zhuǎn)錄后與切割同時完成的。（1）原核生物的tRNA轉(zhuǎn)錄后加工97