5´……G C A G U A C A U G U C……3´
mRNA 翻译
N …… Ala · Val · His · Val ……C
肽
DNA模板、转录产物mRNA 和氨基酸序列之间的关系
不对称转录(asymmetric transcription) • 在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板 指引转录，另一股链不转录 ；
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A U A U C
G
DNA
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A U A U C
mRNA
G
DNA上的遗传信息就传递到mRNA上
mRNA在细胞核中合成
细胞核
A A T C T A T A G U U A G A U A U C
微小RNA(microRNA, miRNA)
小干扰RNA (small interfering RNA, siRNA) 相同点: (1)二者的长度都约22 nt左右; (2) 二者同是Dicer（一种具有RNAaseⅢ活 性的核酸酶）产物; (3)二者同是 RISC(RNA－induced silencing complex) 的组分，因此在siRNA 和miRNA 介导的 沉默机制上有重叠。
第二节 DNA指导下的RNA聚合酶
（一）原核生物RNA 聚合酶 ●RNA聚合酶（大肠杆菌为例） 全酶=核心酶+ σ因子
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)



大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
亚 基 α β 基因 rpoA rpoB 相对分 子量 36500 151000 亚基 数 2 1 组分 核心酶 核心酶 功能 核心酶组装，启动子识别
DNA的生物学功能是以蛋白质的形式表达出来的。 通过转录生成信使RNA，翻译生成蛋白质的过程来控 制生物个体性状（基因表达）。
基因表达(gene expression)：是指细胞在生命过程
中,把储存在DNA顺序中遗传信息经过转录和翻译,
转变成具有生物活性的蛋白质分子。
第一节 转录的基本原理
一、基本概念
C——G；
G—C
细 胞 核 中
A A T C T A T A G
RNA
聚合酶
G
组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G
RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别
大小(M) 引物 产物 作用方式 外切酶活性 校对合成能力 修复能力
RNA聚合酶 大，4.8×105dol 无 较短，游离 DNA聚合酶 小，1.09×105dol 有 较长，与模板以氢 键相连 两条链同时进行 5’ 3’，3’ 5’
一条链的某一段 无 无 无
有 有
α: 二聚体存在，核心酶组装，启动子识 别，参与RNA聚合酶和部分调节因子的 相互作用。
β: 能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸 底物相结合。催化磷酸二酯键的形成。 β和β′共同 形成聚合酶的催化中心 σ：负责模板链的选择和转录的起始，是 酶的别构效应物，使酶和专一性识别模板 上的启动子，起始转录。
端体酶RNA(telomerase RNA):与染色体 末端的复制有关； 反义RNA(antisense RNA): 是指与mRNA
互补的RNA分子, 也包括与其它RNA互补
的RNA分子。它参与基因表达的调控。
转录模板
• DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。 • 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列为一
某些细菌含有能识别不同启动 子的σ因子，调控不同基因转录的 起始， 如枯草杆菌有6种不同的σ因子： σ55、 σ29等。
E.coli中不同的因子 可识别不同的启动子
(二） 真核生物RNA聚合酶
真核生物的RNA聚合酶
种类 定 位 转录产物 Ⅰ 核 仁 45s-rRNA Ⅱ 核 质 hnRNA U1-13snRNA （U6除外） 极敏感 Ⅲ 核 质 5s-rRNA,tRNA, U6snRNA， 非UsnRNA 中度敏感
snRNA：(small nuclear)在前体mRNA 加工中，参与去除内含子。 snoRNA：(small nucleolar)核仁小 RNA，主要参与rRNA及其它RNA 的修 饰、加工、成熟等过程。 scRNA：细胞质小RNA(small cytoplasmic ) 主要在蛋白质合成过程起作用。
个转录单元。
• DNA双链按碱基配对规律能指引转录生成RNA的
一股单链，称为模板链(template strand)，也称作
反意义链或Waston链。 • 相对的另一股单链是编码链(coding strand)，也称 为有意义链或Crick链。
编码链 模板链
5´……G C A G T A C A T G T C……3´ DNA 3´…… c g t c a t g t a c a g……5´｝ 转录
mRNA
DNA
核孔
细胞质
mRNA通过核孔进入细胞质
细胞核
A A T C T A T A G U U A G A U A U C
mRNA
U U A G A U A U C
mRNA
细胞质
mRNA：(messenger)编码了一个或多 个蛋白质序列； tRNA：(transfer)把mRNA上的遗传信 息变为多肽中的氨基酸信息； rRNA：(ribosomal)是合成蛋白质的工 厂核糖体中的主要成分。 hnRNA：(heterogeneous nuclear)由 DNA转录生成的原始转录产物，即前 体mRNA。
三、转录的基本过程
模板识别
转录起始
通过启动子
转录延伸
转录终止
模板识别 和转录起始
• 全酶识别启动子， 与其可逆性结合形 成封闭复合物—— DNA为双链。 • DNA构象变化，开 放复合物形成，全 酶结合的一小段双 链解开 。 • 开放复合物与最初 2个NTP结合，短 RNA链形成。
转录起始：第一个核苷酸键的形成
RNA合成方向：5' 3'
细 胞 核 中
DNA的平面结构图
A A T C T A T A G T T A G A T A T C
DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA 细 胞 核 中
DNA的 一条链
A A T C T A T A G
G
游离的核糖核苷酸
(原料）
DNA与RNA的碱基互补配对：A——U； T——A；
其他非编码RNA： 按大小分： (1) 21～25 个核苷酸的RNA, 包括 microRNA(miRNA) 和小干扰RNA ( small interferin RNA（siRNA）。 (2) 100～200个核苷酸的small RNA (sRNA) , 往往在细菌细胞起翻译调节子功能。 (3) 大于 10000个核苷酸的非编码RNA，参与 更高级真核生物的基因沉默。
第三章 生物信息的传递（上） ——从DNA到RNA
RNA 复制 复制
DNA
转录 逆转录
RNA
翻译
蛋白质
DNA的基本功能：
• 以基因的形式荷载遗传信息，是生命遗传的物 质基础。
DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制 得到永存（DNA 复制）。
• 作为基因复制和转录的模板，是个体生命活动 的信息基础。
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A U
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A U A
G
细 胞 核 中
A A T C T A T A G U U A G A U A U
• 模板链并非永远在同一条单链上。
转录方向
5 3
编码链
模板链
模板链
编码链
3
5
转录方向
二、转录与复制的异同
转录与复制的相似之处：
⑴ 都是酶促的核苷酸聚合过程；
⑵ 都以DNA为模板；
⑶ 都需依赖DNA的聚合酶； ⑷ 聚合过程都是核苷酸之间生成磷酸二酯键； ⑸ 都从5′至3 ′方向延伸成新链多聚核苷酸； ⑹ 都遵从碱基配对规律—— 但转录忠实性要低于DNA复制。 ⑺ 转录与复制都受到严格的调控
转录(transcription) ： 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。 转 录
DNA
RNA
转录是生物界RNA合成的主要方式，是遗传信息从DNA向RNA传递过程，也是基因表达的开始。
参与转录的物质
模板:DNA 酶: RNA聚合酶 原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 其他蛋白质因子
不同点： (1) 二者的来源不同，miRNA 来 源于内源转录本，即单链RNA；siRNA 来 源于内源或外源的同源双链RNA； (2) miRNA 参与动植物正常的生长发育基因 调控，而现在一般认为siRNA 不参与正常 的基因调控，只在病毒或其他dsRNA 诱 导的情况下才产生; (3) miRNA 主要在翻 译水平起作用，而siRNA 为转录后水平调 控。
转录和复制的区别
复制 复制 复制 模板 两股链均复制 模板 两股链均复制 模板 两股链均复制 dNTP dNTP 原料 原料 dNTP 原料 DNA聚合酶 DNA聚合酶 酶 酶 DNA聚合酶 酶 子代双链DNA 产物 子代双链DNA 产物 子代双链DNA 产物 （半保留复制） （半保留复制） （半保留复制） A-T，G-C A-T，G-C 配对 配对 A-T，G-C 配对 引物 有 高度进行性 中途不停止 转录 转录 转录 模板链转录（不对称转录） 模板链转录（不对称转录） 模板链转录（不对称转录） NTP NTP NTP RNA聚合酶（RNA-pol） RNA聚合酶（RNA-pol） RNA聚合酶（RNA-pol） mRNA，tRNA，rRNA mRNA，tRNA，rRNA mRNA，tRNA，rRNA A-U，T-A，G-C A-U，T-A，G-C A-U，T-A，G-C 无 可一段一段复制