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分 子 生 物 学

第二章 核酸的结构与功能（4学时）

基本要求：了解核苷酸的结构。熟悉核苷酸的命名。掌握核苷酸的化学组成。 二、核酸的一级结构 基本要点：

1．DNA和RNA的一级结构 四种核苷酸或脱氧核苷酸按照一定的排列顺序以3’，5’磷酸二酯键（phosphodiester linkage）相连形成的多聚核苷酸链或脱氧核苷酸（polydeoxynucleotides）, 称为核苷酸序列(也称为碱基序列)。脱氧核苷酸或核苷酸的连接具有严格的方向性，是前一核苷酸的３’-OH与下一位核苷酸的5’-位磷酸间形成3’，5’磷酸二酯键，构成一个没有分支的线性大分子。DNA的书写应从5'到3'。

2．RNA与DNA的差别 戊糖成分是核糖不是脱氧核糖; 嘧啶为胞嘧啶和尿嘧啶而不含有胸

腺嘧啶, U代替了DNA的T。DNA和RNA对遗传信息的携带和传递是依靠核苷酸中的碱基排列顺序变化而实现的。

基本概念：核酸的一级结构。

基本要求：熟悉DNA与RNA的区别。

掌握核酸的一级结构。

三、DNA的空间结构与功能 基本要点：

1．DNA的二级结构——双螺旋结构模型

ＤＮＡ的双螺旋结构的研究背景 Chargaff规则：①腺嘌呤与胸腺嘧啶的摩尔数总是相等（Ａ=T），鸟嘌呤的含量总是与胞嘧啶相等（G=C）；②不同生物种属的DNA碱基组成不同，③同一个体不同器官、不同组织的DNA具有相同的碱基组成。 ＤＮＡ双螺旋结构模型的要点

①ＤＮＡ是一反向平行的互补双链结构 亲水的脱氧核糖基和磷酸基骨架位于双链的外侧、而碱基位于内侧，两条链的碱基互补配对， A---T形成两个氢键，G---C形成三个氢键。堆积的疏水性碱基平面与线性分子结构的长轴相垂直。两条链呈反平行走向，一条链５’→３’，另一条链是３’→５’。）。

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②DNA是右手螺旋结构 DNA线性长分子在小小的细胞核中折叠形成了一个右手螺旋式结构（图３-7）。螺旋直径为２nm。螺旋每旋转一周包含了10对碱基，每个碱基的旋转角度为36°。螺距为3.4nm；碱基平面之间的距离为0.34nm。DNA双螺旋分子存在一个大沟（major groove）和一个小沟（minor groove），目前认为这些沟状结构与蛋白质和DNA间的识别有关。

③DNA双螺旋结构稳定的维系 横向靠两条链间互补碱基的氢键维系，纵向则靠碱基平面间的疏水性堆积力维持，尤以碱基堆积力更为重要。

2．ＤＮＡ结构的多样性 B-DNA(Ｗatson-Crick模型结构) Z-DNA A-DNA

3．DNA的超螺旋结构 DNA在双链螺旋式结构基础上,进一步折叠成为超级螺旋结构,在蛋白质的参与下构成核小体(nucleosome),再进一步折叠将DNA紧密压缩于染色体中。DNA的超螺旋-原核生物DNA的高级结构 绝大部分原核生物的DNA都是共价封闭的环状双螺旋分子。这种双螺旋分子还需再次螺旋化形成超螺旋结构以保证其可以较致密的形式存在于细胞内(图3-9)。 4．DNA在真核生物细胞核内的组装 染色体的基本单位核小体。核小体由DNA和组蛋白共同构成。组蛋白分子共有五种,分别称为H1,H2A,H2B,H3和H4共同构成了核小体的核心,称为组蛋白八聚体(又称核心组蛋白)。DNA双螺旋分子缠绕在这一核心上构成了核小体的核心颗粒（core particle）。核小体的核心颗粒之间再由DNA (约60个碱基对,bp)和组蛋白H1构成的连接区连接起来形成串珠样的结构(图3-10)。在此基础上,核小体又进一步旋转折叠,形成纤维状结构及襟状结构、最后形成棒状的染色体,将近l m长的DNA分子容纳于直径只有数微米的细胞核中。

DNA双螺旋分子→组蛋白八聚体→DNA双螺旋分子缠绕(核心颗粒)→串珠样的结构→维状结构及襟状结构→棒状的染色体

5．DNA的功能 基因(gene) 就是DNA分子中的某一区段,经过复制可以遗传给子代,

经过转录和翻译

四、RNA的空间结构与功能 基本要点：

1．信使RNA的结构与功能 细胞核内合成的mRNA 初级产物比成熟的mRNA大得多,这种初级的RNA被称为不均一核RNA (Hetergeneou nuclear RNA,hnRNA),它们在细胞核内存在时间极短,经过剪接成为成熟的mRNA并移位到细胞质(见十二章)。成熟的mRNA由编码区和非编码区构成,它的结构特点(图3-11)如下:

①大多数的真核mRNA转录后在5'-端加一个7-甲基鸟苷,同时第一个核苷酸的C'2也是甲基化的,这种m7G ppp N m结构被称为帽子结构(cap sequence)。帽子结构具有促进核蛋白体与mRNA的结合、加速翻译起始速度的作用,同时可以增强mRNA的稳定性。

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②在真核mRNA的3'末端,有一多聚腺苷酸(poly A)结构,通常称为多聚A尾。一般由数十个至一百几十个腺苷酸连接而成。poly A是RNA生成后加上去的。poly A与mRNA从核内向胞质的转位及mRNA的稳定性有关。

各种mRNA的长短差别很大, mRNA分子的长短,决定翻译的蛋白质分子量的大小。各种RNA分子中, mRNA的半衰期最短,由几分钟到数小时不等,是细胞内蛋白质合成速度的点之一。

mRNA的功能是把核内DNA的碱基顺序(遗传信息),按照碱基互补的原则,抄录并转送至胞质,在蛋白质合成中用以翻译成蛋白质中氨基酸的排列顺序。mRNA分子上每3个核苷酸为一组,三联体密码(triplet code)。

2．转运RNA的结构与功能 转运RNA (transfer RNA,tRNA)是细胞内分子量最小的一类核酸, 100多种tRNA都由70至90个核苷酸构成。tRNA的功能是在细胞蛋白质合成过程中作为各种氨基酸的载体并将其转呈给mRNA。 tRNA的结构特点:

①分子中含10%~20%的稀有碱基(rare bases)。稀有碱基是指除A、G、C、U外的一些碱基,包括双氢尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶(ψ,pseudouridine)和甲基化的嘌呤(mG,mA)等(图3-12)。一般的嘧啶核苷以杂环上N-1与糖环的C-1’连成糖苷键,假尿嘧啶核苷则用杂环上的C-5与糖环的C-1’相连。

②tRNA核苷酸中存在局部互补配对的区域,可以形成局部双链,进而形成一种茎-环样(stem-loop)结构或发夹结构。中间不能配对的部分则膨出形成环状或襻状。tRNA形成三叶草形(cloverleaf pattern)二级结构。分别称为DHU环和Tψ环,以及反密码环。

反密码子(anticoden)与mRNA相应的三联体密码子碱基互补。例如负责转运酪氨酸的tRNA(tRNATyr)的反密码子5'-GUA-3'与mRNA上相应的三联体密码子5'-UAC-3'(编码酪氨酸)呈反向互补。

不同的tRNA依照其转运的氨基酸的差别,有不同的反密码子。

X射线衍射结构分析发现tRNA的共同三级结构是倒L型(图3-13b)。倒L形三级结构中Tψ环与DHU环相距很近。

3．核蛋白体RNA的结构与功能 核蛋白体RNA(ribosomal RNA,rRNA)约占RNA总量的80%以上。rRNA与核蛋白体蛋白共同构成核蛋白体或称为核糖体(ribosome),原核生物和真核生物的核蛋白体均由易于解聚的大、小两个亚基组成。

真核生物的核蛋白体小亚基由18S rRNA及30余种蛋白质构成；大亚基则由5S、5.8S、及28S三种rRNA加上近50种蛋白质构成(表3-3)。真核生物的18S rRNA的二级结构呈花状(图3-14),形似40S小亚基,其中多个茎环结构为核蛋白体蛋白的结合和组装提供了结构基础。

DNA复性 变性DNA在适当条件下，分开的两条单链分子按照碱基互补原则重新恢复天然的

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双螺旋构象的现象。热变性的DNA经缓慢冷却后即可复性，又称为退火（annealing）。

第十一章 DNA的生物合成（复制）（5学时）

基本要求：

1. 掌握与DNA复制、DNA损伤与修复、逆转录过程有关的基本概念。包括：半保留复制，半不

连续复制，复制叉，复制子，岡崎片段，领头链，随从链，端粒，端粒酶等。

2. 掌握复制的过程，以及复制过程中涉及到的各种酶、蛋白因子；并掌握原核生物与真核生物复

制的相同点与不同点。

3. 掌握逆转录过程，熟悉逆转录酶的应用。

4. 了解引起地中海贫血和镰形红细胞贫血的分子机制。

重点：DNA分子在生物体内的合成有三种方式：（1）DNA指导的DNA合成，也称复制，是细

胞内DNA最主要的合成方式。遗传信息储存在DNA分子中，细胞增殖时，DNA通过复制使遗传信息从亲代传递到子代。（2）修复合成，即DNA受到损伤（突变）后进行修复，需要进行局部的DNA的合成，用以保证遗传信息的稳定遗传。（3）RNA指导的DNA合成，即反转录合成，是RNA病毒的复制形式，以RNA为模板，由逆转录酶催化合成DNA。真核生物的DNA合成过程与原核生物基本相似，但机理尚不十分清楚，以原核生物为例介绍其复制过程。

难点：DNA的双螺旋结构是复制的结构基础。DNA复制的实质为酶催化的脱氧核糖核苷酸的聚

合反应。复制开始时，亲代双链DNA分子解开，分别作为模板，在DNA依赖的DNA聚合酶催化下，按照碱基配对的原则，将四种脱氧核苷酸连接成DNA大分子，合成产物的碱基序列与模板DNA的碱基序列是互补的，子代DNA双链分子中，一条来自亲代的模板链，另一条为新合成的链，故称半保留复制，是生物体最主要的DNA合成方式；合成过程中，自5’→3’连续合成一条领头链，不连续地合成一些片断，而后连成一条随从链，所以DNA合成是半不连续合成。反应过程复杂，首先螺旋松弛，双链打开，形成复制叉，然后复制的引发，包括合成引物，形成引发体，最后是DNA链的延长与终止。每一阶段需要有许多酶和蛋白因子参与，包括拓扑异构酶，用于理顺解链过程中造成的链的盘绕、打结等现象；解螺旋酶在蛋白因子的辅助下结合于复制起始点，并打开双链，由单链结合蛋白稳定解开的两股单链；引物酶及其它辅助蛋白因子在打开的双链上催化合成引物，由引物提供3’-OH，与原料dNTP的5’-P形成磷酸二酯键，然后DNA聚合酶催化这一聚合反应的进行，而DNA连接酶将复制中的不连续片段连接成完整的链。真核生物的复制与原核生物相比，为多个起始点、5种DNA聚合酶以及有端粒复制等特点。

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一、DNA的复制 基本要求：

1. 掌握复制叉、半不连续复制、岡崎片段、领头链、随从链等基本概念。

2. 掌握拓扑异构酶、解螺旋酶、单链结合蛋白、引物酶、DNA聚合酶、DNA连接酶的特点及生

物学作用。

3. 熟悉DNA的合成过程。 4. 了解半保留复制的实验依据。 基本概念：

1. 中心法则：遗传信息从DNA通过转录流向RNA，RNA通过翻译指导合成蛋白质，这种遗传

信息的传递规律称之。少数RNA也是遗传信息的贮存者，RNA能逆转录为DNA，是对中心法则的补充。

2. 复制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA为模板指导合成相同的DNA分子，使遗传

信息从亲代传递到子代的过程。RNA病毒的遗传信息储存于RNA分子中，可进行RNA复制并反转录合成DNA。

3. 半保留复制（semiconservative replication）：DNA复制时，亲代DNA双螺旋结构解开，分别以

解开的两股单链为模板，以dNTP(dATP、 dGTP 、dTTP 、dCTP)为原料，按照碱基互补的原则，合成与模板链互补的新链，从而形成两个子代DNA双链，其结构与亲代DNA双链完全一致。因子代DNA双链中的一股单链源自亲代，另一股单链为合成的新链，形成的双链与亲代双链的碱基序列完全一致，故称为半保留复制。

4. 复制叉（replication fork）：原核生物DNA的复制从单一起点开始，双螺旋结构被打开，分开

的两股单链分别作为新DNA合成的模板，DNA合成从起点开始向两个方向进行，与单一起点相连的局部结构形状呈“Y”型，称复制叉结构。

5. 半不连续复制：复制过程中，催化DNA 合成的DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合

成，以3’→ 5’链为模板时，新生的DNA以5’→3’方向连续合成；而以5’→3’为模板只能合成若干反向互补的岡崎片段，这些片段再相连成完整的新链，故称半不连续复制。

6. 岡崎片段（Okazaki fragments）：DNA双链是反向平行的，复制时，亲代双链DNA在复制叉

处打开，由于新链的合成具有方向性，即从5’→3’，以5’→3’DNA链为模板合成反向互补的新链时，只能合成小片段DNA，这些片段根据发现者命名为岡崎片断。

7. 领头链、随从链：DNA双链是反向的，复制时，两股链均作为模板，但新链的合成只能是5’

→3’。因此，顺着解链方向合成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链，另一股新链

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的复制方向与解链方向相反，复制是不连续进行的，这条不连续合成的链称为随从链。 8. 引发体：是由DnaA蛋白、DnaB蛋白（解螺旋酶）、DnaC蛋白、引物酶和DNA的起始复制区域共同形成的一个复合结构。DnaA蛋白辨认复制起始点，DnaB蛋白有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白组装到复制起始点，引物酶合成引物。 （一）、原核生物DNA的复制 1．与复制有关的酶及蛋白质：

（1）拓扑异构酶：通过切断并连接DNA双链中的一股或双股，改变DNA分子拓扑构象，避免

DNA分子打结、缠绕、连环，在复制的全程中都起作用。其种类有：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II，拓扑异构酶I能切断DNA双链中一股并再连接断端，反应不需ATP供能；拓扑异构酶II能使DNA双链同时发生断裂和再连接，需ATP供能，并使DNA分子进入负超螺旋。

（2） 解螺旋酶： DNA进行复制时，需亲代DNA的双链分别作模板来指导子代DNA分子的合

成，解螺旋酶可以将DNA双链解开成为单链。大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。

（3） 单链结合蛋白（SSB）：在复制中模板需处于单链状态，SSB可以模板的单链状态并保护模板

不受核酸酶的降解。随着DNA双链的不断解开，SSB能不断的与之结合、解离。

（4） 引物酶： 是一种RNA聚合酶，在复制的起始点处以DNA为模板，催化合成一小段互补

的RNA。DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP聚合反应，若没有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA，并由这一小段RNA引物提供3’-OH， 经DNA聚合酶催化链的延伸。

（5） DNA聚合酶：是依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA pol，以DNA为模板，dNTP为原

料，催化脱氧核苷酸加到引物或DNA链的3’-OH末端，合成互补的DNA新链，即5’→3’聚合活性。原核生物的DNA聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是复制延长中真正起催化作用的，除具有5’→3’聚合活性，还有3’→ 5’ 核酸外切酶活性和碱基选择功能，能够识别错配的碱基并切除，起即时校读的作用；DNA pol I具有5’→3’聚合活性、3’→ 5’和5’→3’核酸外切酶活性，5’→3’核酸外切酶活性可用于切除引物以及突变片段，起切除、修复作用。另外，klenow片断是DNA pol I体外经蛋白酶水解后产生的大片段，具有

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DNA 聚合酶和3’→ 5’外切酶活性，是分子生物学的常用工具酶。DNA pol II 在无DNA pol I和DNA pol III时起作用，也具有5’→3’和3’→ 5’ 核酸外切酶活性。

（6） DNA连接酶：DNA连接酶用于连接双链中的单链缺口，使相邻两个DNA片段的3’-OH末

端和5’-P末端形成3’,5’磷酸二酯键。DNA连接酶在DNA复制、修复、重组、剪接中用于缝合缺口，是基因工程的重要工具酶。

2．DNA的合成过程：可将复制过程分为起始、延长和终止三个阶段。 复制起始：

（1） 辨认起始点，合成引发体：在E.coli，复制起始点称为oriC，具有特定结构能够被DnaA蛋

白辨认结合，DnaB蛋白具有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白结合于起始点，DNA双链局部被打开，引物酶及其他蛋白加入，形成引发体。

（2） 形成单链：DNA进行复制时，首先在拓扑异构酶作用下，使分子的超螺旋构象变化，然后

在解链酶的作用下，解开双链，才能开始进行DNA的合成。解螺旋酶在蛋白因子的辅助下打开DNA双链，单链结合蛋白SSB结合于处于单链状态模板链上；拓扑异构酶使DNA分子避免打结、缠绕等，在复制全过程中起作用。

（3） 合成引物：引发体中的引物酶催化合成RNA引物，由引物提供3’-OH基，使复制开始进行。

领头连和随从链均由引物酶合成引物，随从链在复制中需多次合成引物。

复制延长：

（1） 复制方向：原核生物如E.coli，只有一个起始点oriC，两个复制叉同时向两个方向进行复制，

称为双向复制。

（2） 链的延长：按照与模板链碱基配对的原则，在DNA聚合酶III的作用下，逐个加入脱氧核

糖核酸，使链延长。由于DNA双链走向相反，DNA聚合酶只能催化核苷酸从5’→3’方向合成，领头链的复制方向与解链方向一致，可以连续复制，而另一股模板链沿5’→3’方向解开，随从链的复制方向与解链方向相反，复制只能在模板链解开一定长度后进行，因此随从链的合成是不连续的，形成的是若干个岡崎片段。DNA聚合酶I的即时校读，DNA聚合酶III的碱基选择功能，使复制具有保真性。

复制终止：

原核生物如E.coli，他的两个复制叉的汇合点就是复制的终点。由RNA酶切去领头链和随从链中的引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化，四种脱氧核糖三磷酸为原料自5’→3’方向延长填补。最后，DNA连接酶由ATP供能，将两个不连续片段相邻的5’-P和3’-OH

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连接起来，成为连续的子链，复制完成。

（二）、真核生物的复制：

真核细胞的一生可以定义为一个细胞周期，细胞增殖时， DNA通过复制使其含量成倍增

加，随后细胞，成为两个子代细胞，DNA将亲代的特征传递到子代。细胞周期包括G1期、S期、G2期和M期， DNA的复制只发生在S期。与原核生物相比，真核生物的复制具有以下特点： 1. 多复制子：真核生物的DNA复制也是半保留复制。染色体线性分子的复制有多个起始点，每

个起始点由两个反向运动的复制叉组成，进行双向复制。由一个起始点控制的DNA复制称为一个复制子。

2. 5种DNA聚合酶：与原核生物不同，真核细胞含有5种DNA聚合酶：α、β、γ、δ和ε。

除了γ外，所有DNA聚合酶存在于核内。DNA聚合酶α和δ在复制延长中起催化作用，DNA聚合酶α延长随从链，DNA聚合酶δ延长领头链。DNA聚合酶β和ε在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。DNA聚合酶γ在线粒体中，用于线粒体DNA的复制。

3. 端粒复制：真核生物染色体线性分子的复制，领头链可连续完整复制，而随从链3’端引物除去

后的空隙无法填补，会造成缩短了的子代的双链，解决的途径是用端粒酶来复制染色体的末端（端粒）。端粒是染色体末端具有特定重复序列和蛋白质的结构，端粒酶是一种逆转录酶，由酶和含重复序列的RNA分子组成，它以自身的RNA分子为模板从随从链的3’端合成端粒的重复序列，使随从链延长，以防止随从链在每次复制时被缩短。 二、DNA的修复合成

受环境理化因素或生物学因素的影响，DNA序列会发生改变，包括碱基的变化、链的断

裂、交联等，通过一定的修复机制对损伤DNA进行校正，保证遗传信息的稳定。 基本要求：

1．掌握DNA突变的概念及突变类型。 2．掌握损伤DNA的修复机制。 3．了解突变的意义及引起突变的因素。

4．了解引起地中海贫血和镰形红细胞贫血的分子机制。 基本概念：

1．突变：是指DNA分子中碱基序列的改变，从而影响其表达产物的结构与功能。

2．框移突变：基因编码区域插入或缺失碱基，DNA分子三联体密码的阅读方式改变，使转录翻译出的氨基酸排列顺序发生改变，称为框移突变。3个或3n个碱基插入或缺失，不一定引起框移突变。

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3．切除修复：是最重要的修复方式，由UvrA、UvrB、UvrC、DNA-pol I、dNTP、连接酶参与。首先UvrA、UvrB辨认损伤部位并与之结合，UvrC切除损伤的DNA，DNA-pol I以dNTP为原料，填补切除空隙，最后由连接酶连接缺口，完成修复。 （一） 突变类型：

1．点突变：又称错配。DNA分子中一个碱基的变异，包括转换和颠换。 2．缺失：DNA分子中一个核苷酸或一段核苷酸的消失。 3．插入：一个核苷酸或一段核苷酸插入到DNA分子中。

4．重排：DNA链内部重组，使其中一段方向反置或大片段的链在DNA分子内迁移。 （二）修复方式：

1．直接修复：又称光修复，由光修复酶修复因紫外照射引起的嘧啶二聚体，使其还原。 2．切除修复：见上。

3．重组修复：当损伤的DNA尚未进行修复就已经进行复制，复制出的子代DNA会出现缺口，此时所产生的子代DNA就需进行重组修复。重组蛋白RecA具有核酸酶活性，将健康母链中与缺口对应的一股DNA片段重组到子链缺口处，而健康母链出现的缺口，可按健康的模板由DNA聚合酶催化填补，然后由连接酶连接，最后将健康链完全复原。

4．SOS修复：是DNA损伤到难以继续复制时，细胞采取的一种应急性修复方式。DNA损伤严重，诱导出一系列的复杂反应，产生SOS修复酶系，包括重组蛋白、蛋白以及复制、修复的酶系统等。

三、DNA的反转录合成

反转录又称逆转录，指遗传信息从RNA流向DNA。是RNA指导下的DNA合成过程，

即以RNA为模板，四种dNTP为原料，合成与RNA互补的DNA单链，催化这一过程的酶称反转录酶，RNA病毒中都含有此酶。

1．反转录酶：属RNA指导的DNA聚合酶，具有三种酶活性，即RNA指导的DNA聚合酶，RNA酶，DNA指导的DNA聚合酶。在分子生物学技术中，作为重要的工具酶被广泛用于建立基因文库、获得目的基因等工作。

2．合成过程；RNA为模板，在反转录酶的催化下，合成与RNA互补的DNA单链，形成杂化双链，反转录酶将其中RNA链水解，在以互补的DNA链为模板，合成双链DNA。 3．反转录方向：5’→3’。

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第十二章 RNA的生物合成（转录）（4学时）

本章重点：

转录的反应体系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特点，RNA的转录过程大体可分为起始、延长、终止三个阶段。真核RNA的转录后加工，包括各种RNA前体的加工过程。 本章难点：

转录模板的不对称性极其命名，原核生物及真核生物的转录起始，真核生物的转录终止，mRNA前体的剪接机制（套索的形成及剪接），第Ⅰ、Ⅱ类和第Ⅳ类内含子的剪接过程，四膜虫rRNA前体的加工，核酶的作用机理。 一．模板和酶 要点：

1．模板 RNA的转录合成需要DNA做模板，DNA双链中只有一股链起模板作用，指导RNA合成的一股DNA链称为模板链（template strand），与之相对的另一股链为编码链（coding strand），不对称转录有两方面含义:一是DNA链上只有部分的区段作为转录模板(有意义链或模板链),二是模板链并非自始至终位于同一股DNA单链上。

2．RNA聚合酶 转录需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多个亚基组成:α2ββ'称为核心酶,转录延长只需核心酶即可。α2ββ'ζ称为全酶,转录起始前需要ζ亚基辨认起始点,所以全酶是转录起始必需的。真核生物RNA聚合酶有RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ三种,分别转录45s-rRNA; mRNA(其前体是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。 3.模板与酶的辨认结合

转录模板上有被RNA聚合酶辨认和结合的位点。在转录起始之前被RNA聚合酶结合的DNA部位称为启动子。典型的原核生物启动子序列是-35区的TTGACA序列和-10区的Pribnow盒即TATAAT序列。真核生物的转录上游序列统称为顺式作用元件,主要有TATA盒、、CG盒、上游活化序列(酵母细胞)、增强子等等。和顺式作用元件结合的蛋白质都有转录的作用,统称为反式作用因子。反式作用因子已发现数百种,能够归类的称为转录因子(TF),相应于RNA-polⅠ、Ⅱ、Ⅲ的是TFⅠ、TFⅡ、TFⅢ。TFⅡ又有A、B、C、D、E、F多种及其亚类。 基本概念：

1.不对称转录:两重含义,一是指双链DNA只有一股单链用作转录模板(模板链);二是对不同基因同一单链上某些区段作为模板链而另一些区段作为编码链，即模板链并非永远在同一单链上。 2. 编码链:DNA双链上不用作转录模板的那一段单链,因其碱基序列除由T代替U而外,其他与转

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录产物mRNA序列相同而得名。

3．ζ（sigma）因子:原核生物RNA聚合酶全酶的成份,功能是辨认转录起始区,这种ζ因子称ζ,此外还有分子量不同,功能不同的其他ζ因子。

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基本要求： 掌握转录与复制的区别，转录的不对称性，原核生物的RNA聚合酶的组成及各亚

基的功能，真核生物RNA聚合酶的分类、性质及功能，原核生物启动子的结构特点，了解真核生物RNA聚合酶的组成，研究转录起始区的方法。 二．转录过程

1．转录起始：转录的起始就是生成由RNA聚合酶,模板和转录5'端首位核苷酸组成的起始复合物。原核生物RNA5'端是嘌呤核苷酸(A、G),而且保留三磷酸核苷的结构,所以其起始复合物是:pppG-DNA-RNA聚合酶。

真核生物起始,生成起始前复合物(PIC)。例如RNA-pol-Ⅱ转录,是由各种TFⅡ相互辨认结合,再与RNA聚合酶结合,并通过TF结合到TATA盒上.

2. 转录延长: 转录的延长是以首位核苷酸的3'-OH为基础逐个加人NTP即形成磷酸二醋键,使RNA逐步从5'向3'端生长的过程。在原核生物,因为没有细胞膜的分隔,转录未完成即已开始翻译,而且在同一DNA模板上同时进行多个转录过程。电镜下看到的羽毛状图形和羽毛上的小黑点(多聚核糖体),是转录和翻译高效率的直观表现。

3．转录终止：转录的终止在原核生物分为依赖Rho因子与非依赖Rho因子两类。Rho因子有ATP酶和解螺旋酶两种活性,因此能结合转录产物的3'末端区并使转录停顿及产物RNA脱离DNA模板。非依赖Rho因子的转录终止,其RNA产物3'-端往往形成茎环结构,其后又有一串寡聚U。茎环结构可使因子聚合酶变构而不再前移,寡聚U则有利于RNA不再依附DNA模板链而脱出。因此无论哪一种转录终止都有RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出这两个必要过程。真核生物转录终止是和加尾(mRNA的聚腺昔酸poly A)修饰同步进行的。 RNA上的加尾修饰点结构特征是有AAAUAA序列。

基本概念：

1．转录起始前复合物 (pre-initiation complex,PIC):是真核生物转录因子与RNA聚合酶一同结合于转录起始前的DNA区域而成的复合物。

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2．加尾修饰点：真核生物mRNA转录不是在mRNA的位置上终止，而是在数百个核苷酸之后，研究发现在编码链读码框架的3'端之后，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多GC的序列，这些序列称为加尾修饰点,转录越过修饰点后，mRNA在修饰点处被切断，随即加入polyA。

3．Rho因子：是原核生物转录终止因子,有ATP酶和解螺旋酶活性。转录终止也可不依赖Rho因子。 基本要求：

掌握原核生物的转录起始复合物的形成过程，真核生物转录起始及起始前复合物(PIC)的生成，RNA聚合酶Ⅱ催化的转录起始过程中各种TFⅡ的作用，转录延伸过程中的化学反应，原核生物的转录终止的两种形式，真核生物的转录终止的修饰点。了解原核生物RNA聚合酶的各种亚基与真核生物的各种转录因子之间的关系即拼版理论，原核生物转录空泡的形成及转录产物的释放过程。 三．真核RNA的转录后加工 1． mRNA转录后加工

真核生物转录生成的RNA,多需经加工后才具备活性,这一过程称为转录后修饰,mRNA转录后修饰包括首、尾修饰和剪接。加尾修饰是和转录终止同步的,5'端修饰主要是指生成帽子结构,即把5'-pppG转变为5'-pmGpppG。其过程需磷酸解、磷酸化和碱基的甲基化。mRNA由hRNA加工而成。真核生物基因由内含子隔断编码序列的外显子,是断裂基因。内含子一般也出现在转录初级产物hRNA。切除内含子,把外显子连结在一起,就是剪接加工。在电镜下看到加工过程,内含子往往被弯曲成套索状,因此称为套索RNA。现在知道剪接加工中,需要由多种Sn-RNA与蛋白质共同组成的并接体。并接体和hnRNA上的内含子边界序列辨认结合。剪接过程先由含鸟苷酸的酶提供3'-OH对其中内含子5'-端的磷酸二酯键作亲电子攻击使其断裂。断裂的外显子3'-OH对内含子3'-端的磷酸二酯键作亲电子攻击,使刚断出的外显子完全置换了内含子,两个外显子就相连起来,因此这个过程称二次转酯反应。

2．tRNA转录后加工

tRNA的转录后修饰,除了剪接加工外,还包括tRNA链上稀有碱基的形成,以及加上3'端的CCA序列。

3．rRNA的转录后加工

rRNA加工多采用自我剪接的形式。自我剪接的RNA本身形成一种特别的二级结构,称为锤头结构。锤头结构是指复合的茎环组成形态,但其中某些序列上必需是特定的碱基所占据。这种RNA结构,不需要任何蛋白质,就可以水解RNA链上某一特定位点的磷酸二酯键。也就是说,这是一种起催化作

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用的RNA,现称为核酶。核酶的发现,对酶学、分子生物学,进化生物学都是重要的理论更新,而且,医学上已开始利用人工设计的核酶,去消灭一些作为病原体的RNA病毒或消除一些不利于生命活动的细胞内RNA。 基本概念：

1. 剪接修饰:RNA转录初级产物含有非编码组分,通过剪接除去非编码组分,把编码组份连接起来。剪接修饰最常见的是靠并接体协助的二次转酯反应,此外还可有自我剪接及需酶的剪接等剪接方式。

2. 外显子:定义为断裂基因上及其转录初级产物上可表达的序列。或转录初级产物上通过拼接作用而保留于成熟的RNA中的核苷酸序列或基因中与成熟RNA相对应的DNA序列．

3. 内含子:早期定义为核酸上的非编码序列。随着内含子功能的被拓宽,建议用\"转录初级产物上通过拼接作用而被去除的RNA序列或基因中与这种RNA序列相对应的DNA序列\"较全面。 4. 并接体：由snRNA和蛋白质组成的核糖核酸蛋白(核蛋白)复合物。其功能是结合内含子两端的边界序列,协助RNA的剪接加工。

5. 核酶（ribozyme）:具有催化功能(酶的作用)的RNA分子。核酶能起作用的结构,至少含有3个茎(RNA分子内配对形成的局部双链),1至3个环(RNA分子局部双链鼓出的单链)和至少有13个一致性的碱基位点。 基本要求：

掌握真核生物mRNA转录后5ˊ-端加帽；3ˊ-端加尾及mRNA链进行剪接修饰，tRNA及rRNA的转录后加工过程，了解内含子的其他剪接方式及功能，核酶的应用。

第十三章 蛋白质的生物合成（4学时）

本章重点: 蛋白质合成的反应体系、三种RNA在翻译中的作用、蛋白质合成过程可分为起始、延长、终止三个阶段。原核生物翻译起始与真核生物的区别。肽链合成后的加工修饰。蛋白质生物合成的干扰和抑制。

本章难点：遗传密码的特性、翻译起始复合物的形成、肽链延长阶段的三个步骤、 蛋白质的靶向输送。

一.参与蛋白质生物合成的物质

要点: 参与翻译过程的物质： 需要20种氨基酸作为原料、三种RNA、蛋白质因子（起始因子IF、延长因子EF及释放因子RF）、酶和ATP、GTP等， 共同协调完成蛋白质合成。

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1.mRNA是翻译的直接模板

mRNA每3个碱基组成三联体密码子,决定一个氨基酸的信息。有个密码子， 其中mRNA 5'端的AUG称为起始密码。UAG、UAA、UGA为肽链合成的终止信号， 其余61个密码子代表20种氨基酸。密码阅读方向是从5’到3’，决定翻译的方向性。

遗传密码有以下生物特性：

(1)遗传密码的连续性，即从AUG开始，各密码子连续阅读而无间断，若有碱基插入或缺失，会造成框移突变；

(2)简并性，大部分氨基酸有多个密码子，以2～4个居多，可有6个。这种由多种密码编码一种氨基酸的现象称为简并性。决定同一种氨基酸密码子的头两个碱基是相同的,第三位碱基不同,第三位碱基发生点突变时仍可翻译出正常的氨基酸； (3)摆动性，mRNA密码子的前两位碱基和tRNA的反密码严格配对。而密码第三位碱基与反密码第一位碱基不严格遵守配对规则，称为密码配对的摆动性。见表1-1.

表1-1 密码子、反密码子配对的摆动现象

tRNA反密码子第一个碱基 mRNA密码子第三个碱基

I U,C,A

U A,G

C G

A U

G U,C

(4)通用性，生物体的遗传密码相同，称密码的普遍性。但线粒体密码子有例外。如AUA与AUG均代表Met和起始密码子；UGA为Trp密码子而不是终止密码子等。 2.核蛋白体是肽链合成的场所

核蛋白体由大、小亚基构成，每个亚基含不同的蛋白质和rRNA。大亚基有转肽酶活性，有容纳tRNA的二个部位: A位，即氨基酰位,P位，即肽酰位。 3.tRNA和氨基酰-tRNA

tRNA的作用是携带并转运特异氨基酸。tRNA分子上3'端的CCA序列是结合氨基酸的部位，反密码环可特异识别mRNA的密码序列。 (1)氨基酰-tRNA合成酶。

氨基酰-tRNA合成酶可高度特异识别氨基酸及tRNA底物，保证各氨基酸与相应数种tRNA准确结合。氨基酸-tRNA合成酶催化的反应分为两步：

氨基酸＋ATP-E───→氨基酸-AMP-E＋PPi

氨基酰-AMP-E＋tRNA ───→氨基酰-tRNA+AMP + E

此反应使氨基酸羧基活化，并使活化氨基酸转移到tRNA 3'端CCA-OH,形成氨基酸的活性形式,氨基酰-tRNA。

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(2)氨基酰-tRNA的表示方法

原核细胞tRNA携带的甲硫氨酸可被甲酰化，称tRNAifmet，fMet- tRNAifmet专一识别起始密码AUG，第一个进入核蛋白体循环。

甲酰转移酶

N10-甲酰四氢叶酸＋Met－tRNAifmet─────→四氢叶酸＋fMet- tRNAifmet 基本要求:

1. 熟悉遗传密码的生物特性。

2. 掌握氨基酰-tRNA合成酶的催化活性及特异性. 3. 掌握三种RNA在蛋白质合成中的功能。

基本概念:

1. 遗传密码:模板上的核苷酸,三个为一组(三联体)决定一个氨基酸的种类,称为三联体密码。密码也决定蛋白质的一级结构。

2． 翻译： 蛋白质生物合成称为翻译，是指把核苷酸序列组成的遗传信息，破读为蛋白质分子的氨基酸排列顺序。

二.蛋白质生物合成过程

要点:翻译过程可分为起始、延长、终止三个阶段，蛋白质合成在核蛋白体上进行称为核蛋白体循环（广义）。肽链的合成是从N端到C端。 1.翻译起始 (原核生物)

生成由起始氨基酰-tRNA、mRNA和核蛋白体组成的70S起始复合物，原核生物的起始因子(IF)有三种。其过程在原核生物和真核大同小异。 (1)核蛋白体大、小亚基分离。

(2)mRNA结合小亚基 mRNA起始密码上游为S-D序列，可与小亚基16S rRNA 3'端互补。紧接S-D序列的短核苷酸序列可被小亚基蛋白识别结合，两方面作用促使mRNA在小亚基上定位。

（3）fmet-tRNAifmet结合于mRNA-小亚基复合体的AUG上，形成30S起始复合体。 (4)大亚基加入30S起始复合体，形成70S起始复合体。 （二）真核生物翻译起始的特点

真核生物核蛋白体为80S（60S + 40S）。10种起始因子（eIF），见下表。

表1-2 各种起始因子在形成起始复合物中的作用

生成起始复合物步骤

IF

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eIF

亚基分离 起始tRNA就位 mRNA就位 大亚基结合

IF-3、IF-1 IF-2、IF-1

eIF-3、eIF-3A、eIF-4C eIF-2、eIF2B、eIF- 3、eIF-4C

核酸-核酸、核酸-蛋白质之间的辨认结合 eIF-4、eIF-4A、eIF-4B、eIF-4E 、各种IF脱落，GTP水解

eIF-4F

1.真核起始甲硫氨酸不需甲酰化。

2.真核mRNA没有S-D序列，但5'端帽子结构与其在核蛋白体就位相关。帽结合蛋白（CBP）可与mRNA帽子结合，促进mRNA与小亚基结合。 2.肽链的延长

延长阶段为不断循环进行的过程，也称核蛋白体循环。分为进位、成肽和转位三个步骤。真核及原核生物的延长，主要是延长因子体系的不同，见表1-3。

表1-3 真核和原核生物延长因子及其功能

原核生物 EFTu EFTs EFG

功能

协助氨基酰-tRNA进入A位，结合GTP 从EFTu中置换GDP

转位酶，促助肽酰-tRNA由A位进至P位，协助tRNA的释放

真核生物 EF1α EF1β、EF1γ EF2

(1)进位

根据A位上密码引导，相应的氨基酰-tRNA进入A位，称为进位（注册）。EF-T由EF-Tu和EF-Ts两个亚基组成， EF-Tu-GTP与氨基酰-tRNA形成 氨基酰-tRNA-Tu-GTP三元复合物并进入A位，消耗GTP完成进位，释出EF-Tu-GDP，EF-Ts促进EF-Tu 释出GDP，并重新形成EF-T，再次被利用。 （2）成肽

转肽酶催化催化P位上甲酰甲硫氨酰基或肽酰基转移给A位上进入的氨基酰-tRNA，形成肽键连接，生成的二肽酰-tRNA占据A位，P位连有空载 tRNA，将迅速从核蛋白体脱落。 （3）转位

EFG有转位酶活性，催化A位二肽酰tRNA进入P位，同时核蛋白体沿mRNA移动一个密码子， A位再次空缺，开第3个氨基酰-tRNA进位。重复上述循环，肽链在N端加入一个氨基酸。使P位依次出现3肽、4肽等。 （一）肽链合成终止（原核）

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终止需要释放因子RF、RR。真核生物仅需一种释放因子，有GTP酶活性。 1、任何氨基酰-tRNA不辨认终止密码，由 RF-1辨认终止密码UAA、UAG；RF-2辨认UAA、UGA。

2、RF-3可使转肽酶的构象改变，发挥酯酶活性水解多肽、脱离tRNA。

3、在RR作用下，tRNA、mRNA、RF与核蛋白体分离。大、小亚基分开，重新参与蛋白质合成过程。

（二）多聚核蛋白体循环：在翻译时多个核蛋白体结合于同一条mRNA上，称为在mRNA上的密度与模板的长度有关。可使蛋白质高速、高效同时合成多条肽链。 基本要求:

1. 掌握原核生物翻译起始的过程。 2．了解真核生物翻译起始的特点

3．熟悉原核生物肽链延长的三个步骤及延长因子的作用。 基本概念:

1. 核蛋白体循环（广义）：蛋白质合成的中心环节。是活化的氨基酸在核蛋白体上缩合成肽的过程。包括起始、延长、终止三个阶段。

2. S-D序列（核蛋白体结合序列）： mRNA起始密码AUG上游为富含嘌呤„AGGA„序列称S-D序列，可与小亚基16S rRNA 3'端互补结合。因此AGGA序列也被称为核蛋白体结合序列。

3．核蛋白体循环（狭义）指翻译过程的肽链延长阶段。循环包括进位、成肽和转位三个步骤。每循环一次，肽链延长一个氨基酸，形成一个肽键。如此周而复始，直至肽链合成终止。

基本要求:

1．掌握翻译后加工的形式及意义。 2．熟悉蛋白质靶向输送的过程及意义。 基本概念:

1．信号肽:未成熟的分泌性蛋白质中可被细胞转运系统识别的特征性氨基酸序列，有碱性N-末端，疏水核心区，及加工区三个区段。

2．翻译后加工:将新合成的肽链经多种修饰加工处理，使之成为有生理活性的成熟蛋白质，称为翻译后加工。主要包括高级结构的修饰：亚基聚合、辅基连接。一级结构

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的修饰：去除N-甲酰基或N—蛋氨酸，个别氨基酸的修饰，水解修饰和靶向输送三方面。

四、蛋白质生物合成的干扰和抑制

要点:某些药物、毒素和生物活性物质等可干扰和抑制蛋白质生物合成过程。 1.抗生素类

通过直接阻断蛋白质生物合成而起抑菌作用。见表1－4。 表1-4 抗生素抑制蛋白质生物合成的原理

抗生素

四环素族（金霉素 新霉素、土霉素） 氯霉素、

链霉素、卡那霉素、 嘌呤霉素 放线菌酮

作用点

原核核蛋白体小亚基 原核核蛋白体大亚基 原核核蛋白体小亚基 原核核蛋白体大亚基 真核核蛋白体大亚基

作用原理

抑制氨酰-tRNA与小亚基结合 抑制转肽酶、阻断延长

改变构象引起读码错误、抑制起始 抑制转肽酶、妨碍移位 抑制转肽酶、阻断延长

2.干扰蛋白质合成的生物活性物质 （一）毒素

多种毒素在肽链延长阶段可阻断蛋白质合成，如白喉毒素,通过抑制翻译延长的移位，而抑制细菌蛋白质合成。 （二） 干扰素的作用

干扰素可抑制病毒繁殖。机理有两方面，一是在某些病毒双链RNA存在时，诱导特异蛋白激酶活化，使起始因子eIF2磷酸化失活，抑制病毒蛋白质合成；二是干扰素与双链RNA共同活化特殊的2’-5’A合成酶，生成 2’-5’A，再活化核酸内切酶RNase L，使病毒RNA降解。 基本要求:

1. 了解抗生素、毒素和干扰素阻断蛋白质生物合成的作用的机理。 第十四章

基因表达(4学时)

本章的主要内容： 基因表达的基本概念、特点、基本原理。乳糖操纵子的结构、负性、正性、协调调节、转录衰减、SOS反应。真核基因及基因表达的特点、顺式作用元件和反式作用因子的概念、种类和特点. 以及它们在转录激活中的作用。 要点：

第一节 基因表达基本概念与原理

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一、 基因表达的概念 基因是一段DNA分子，编码一种多肽链或 RNA。基因通过转录和翻译产

生具有一定功能的蛋白质的过程。大多数基因的表达产物是蛋白质，部分基因如rRNA和tRNA 基因的表达产物是RNA.

二、基因表达的特点 （A）、时间特异性或发育阶段特异性、（B）、空间特异性或组织细胞特异性，（C）、有两种表达方式，管家基因几乎在所有的细胞和所有的发育阶段持续表达，基本不受环境因素的影响，只受启动子调节。另外一些基因的表达受环境因素的诱导或阻遏。（D）、 基因表达可在多层次上受到调节如基因、转录、转录后加工 翻译和翻译后加工等水平上进行调节。但最主要的是转录水平的调节，本章讨论的内容是原核基因和真核基因转录水平的调节。

三、基因转录激活的基本要素： （A）、特异的ＤＮＡ调节序列 是调节基因转录的ＤＮＡ片段,如原核生物操纵子区中的启动序列、操纵序列、ＣＡP蛋白结合位点和真核基因的启动子、增强子和沉默子等。（B）、调节蛋白 是调节基因转录的蛋白因子，如原核生物的阻遏蛋白和ＣＡｐ蛋白、真核生物的基本转录因子和特异转录因子等。、（C）、ＲＮＡ聚合酶 是催化基因转录最主要的酶。原核生物只有一种ＲＮＡ聚合酶，催化所有ＲＮＡ的转录。真核生物有三种ＲＮＡ聚合酶，催化不同ＲＮＡ的转录。ＤＮＡ调节元件和调节蛋白可以通过影响RNA聚合酶的活性来调接基因转录激活。

第二节 原核基因转录

一 原核基因表达调节的特点：（A）σ因子决定ＲＮＡ聚合酶识别特异性，帮助ＲＮＡ聚合酶识别不同启动子，对不同基因进行转录。（B）、转录调节普遍采用操纵子模式, 原核生物功能相关的基因往往串联地排列在一起，在一个共同的区的调节下，一起转录生成一个多顺反子，最终表达产物是一些功能相关的酶或蛋白质，它们－起参与某种底物的代谢或某种产物的合成。（C）、阻遏蛋白对转录的抑制作用是普遍存在的贡性调节。

二、乳糖操纵子的结构、负性和正性调节及协调调节： （A）、乳糖操纵子包括三个结构基因（Z、 Y、 A）、三个调节序列：启动序列、操纵序列和CAP蛋白结合位点，以及一个调节基因，调节基因编码阻遏蛋白。（B）、阻遏蛋白的负性调节 蛋白质与DNA结合抑制基因的转录属于负性调节。操纵序列是控制操纵子中结构基因转录的开关,阻遏蛋白与操纵序列结合可阻止RNA聚合酶对结构基因的转录。当乳糖存在时，乳糖的分鲜产物半乳糖与阻遏蛋白结合，导致阻遏蛋白与操纵序列解离，诱导基因的转录。（C）、 CAP的正性调节 蛋白质与DNA结合增强基因转录属于正性调节。在启动子上游子存在CAP结合位点, CAP与其结合后可促进RNA聚合酶与启动秀列结合，从而促进转录。但是,CAP单独不能与其位点结合，只有与cAMP形成复合物后才能与CAP位点结合。细胞内葡萄糖缺乏时，cAMP水平升高，cAMP一CAP复合物形成并与CAP结合位点结合，

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促进RNA聚合酶与启动序列结合并启动转录。葡萄糖丰富时，cAMP水平降低，cAMP一CAＭP复合物不能形成，ＣＡP不能与DNA结合，不能启动转录。（D）、 协调调节 即阻遏蛋白的负性调节与ＣＡＰ蛋白正性调节的协同作用。当阻遏蛋白与操纵序列结合封闭转录后，ＣＡＰ不能启动转录，但是阻遏蛋白脱离操纵序列而解除封闭后，如果没有ＣＡｐ的作用也不能启动转录，所以乳糖操子的诱导作用即需要乳糖的存在又需要葡萄糖的缺乏。

三、 操纵子的其他转录调节机制 （A）、转录衰减作用 最早在阻遏型的色氨酸操纵子发现，当色氨酸丰富时，核蛋白体迅速通过前导编码序列！、使后面的序列形成衰减子，导致ＲＮＡ聚合酶的脱落和转录终止。转录衰减实质上是转录和前导肽翻译过程的偶联，，是原核生物特有的转录调节机制。（B）、Ｓ０Ｓ反应 是大肠杆菌特有的一种ＤＮＡ损伤修复机制 . 参与ＤＮＡ损伤修复的一些Ｓ０Ｓ基因受一个共同的LｅｘＡ阻遏蛋白的控制，正常情况下LｅｘＡ与ＤＮＡ结合阻止了这些基因的表达，当紫外线照射造成ＤＮＡ损伤时，Ｒｅｃ蛋白产生蛋白水解酶活性，使LｅｘＡ蛋白水解失活，导致Ｓ０Ｓ基因转录表达，并对损伤的ＤＮＡ进行 修复 第三节 真核基因转录调节

真核基因数量多，基因表达调节机制复杂，基因表达可在ＤＮＡ、染色质、转录、转录后加工、翻译和翻译后加工等水平上调节，但最主要的是转录水平的调节。

－、 真核基因组结构特点 （A）、 真核基因组结构庞大，由３０亿碱基对组成，有４万多个基因。（B）、单顺反子 真核细胞一般以一个基因为转录单位，转录产物是单顺反子、即编码一种多肽的ｍＲＮＡ。（C）、重复序列 真核基因组中编码序列只占５一１０%，其余８０－９０% 是非编码序列，其中有大量的重复序列。重复序列长短不同,重复率不等，而且具有种属特异性。（D）、基因不连续性 真核基因的编码序列不连续排列，被一些非编码序列间隔开，编码序列称外显子，非编码序列称内含子。

二`真核基因表达调节特点 （A） RNA聚合酶 原核生物只有一种RNA 聚合酶，真核生物有三种，分别转录不同的RNA，RNA聚合酶II负责转录蛋白质的基因 ，因此该酶最为重要 。（B） 活性染色质结构的变化 基因转录可在染色质水平上调节，基因转录激活的染色质在结构和性质上发生如下变化；（1） 由于转录激活区组蛋白部分脱落，产生DNase I超敏位点 。（2）DNA 拓扑构像发生变化，DNA转录时，RNA 聚合酶的前面是正超螺旋，后面是负螺旋。（3） DNA碱基修饰变化 转录激活的基因处于低甲基化状态。（4）组蛋白的数量、结构和化学修饰发生变化 （C）正性调节占主导地位 蛋白质与 DNA结合抑制转录是负性调节， 蛋白质与 DNA结合后促进基因转录是正性调节。 在原核生物中阻遏蛋白与 DNA结合抑制转录是负性调节。在真核生物中有许多转录激活因子，它们与增强子DNA结合促进转录属于正性调节。

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三 真核基因转录激活调节 真核基因转录激活也需要DNA调节序列 调节蛋白和RNA聚合酶三大要素。（A）顺式作用元件 真核生物的DNA元件称为顺式作用元件， 包括启动子，增强子和沉默子。它们通过DNA和蛋白质、蛋白质和蛋白质的相互作用，最终改变RNA聚合酶的活性而调节转录。典型的启动子由TATA盒及其上游的GC盒和CAAT盒组成 。增强子是远离启动子的、可促进转录的元件，其作用与方向和位置无关，而且具有组织特异性。它一般与转录激活因子结合，通过作用于转录起始复合物增强RNA聚合酶的活性 ，从而促进转录。沉默子是一种负性元件，它与转录抑制因子结合抑制转录。（B）反式作用因子 是影响基因转录的调节蛋白，包括基本转录因子和特异转录因子，基本转录因子与RNA聚合酶构成转录起始复合物，有人将它们称为RNA聚合酶的亚基， 它们在所有的细胞中都存在 ，对于三种RNA聚合酶，除个别基本转录因子都是通用的。特异转录录因子包括转录激活因子和转录抑制因子，前者与增强子结合增强基因转录，后者与沉默子结合抑制基因转录。转录因子一般含有DNA结合域和转录激活域，前者是转录因子与DNA结合的位点，如锌指结构和碱性氨基酸组成的螺旋. 后者是转录因子与转录起始复合物中某种蛋白质相互作用的位点，此外，某些转录因子还有蛋白质和蛋白质相互的结构域

（三）mRNA基因转录激活及其调节 mRNA基因是蛋白质基因，在基因组中占据绝大多数，由RNA聚合酶II转录，真核RNA聚合酶II与十几种基本转录因子结合成转录起始复合物，对蛋白质基因进行转录。基本转录因子中只有TFII D可以和TATA盒结合. TFII D由TBP（TATA结合蛋白）和十几种TBP相关因子（TAF）构成。真核基因调节的三大要素是顺式作用元件 反式作用因子和RNA聚合酶，它们通过DNA和蛋白质及蛋白质和蛋白质的相互作用调节的转录。例如一种转录激活因子和某种增强子结合，通过作用于转录起始复合物中的某种蛋白质引起RNA聚合酶的构想改变或化学修饰，最终导致其活性增加，从而激活转录。虽然增强子距离启动子和RNA聚合酶很远，但是DNA可以弯曲，使转录激活因子与启动子上的转录起始复合物靠近，与复合物中的某种蛋白质（TBP或 TAF）相互作用，然后通过它作用于RNA聚合酶，从而激活转录。

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