轉錄的原理
堿基互補配對
簡述原核生物基因轉錄起始的機制和特點。
轉錄的起始由RNA聚合酶與DNA模板的啟動子(promoter)結合。
經過對百種以上原核生物不同基因的啟動子進行分析,發現啟動子具有下列的共同點:在-10bp處有一段共有序列(consensus sequence),富含AT,即 –TATAAT-,系Pribnow等首先發現,因而稱為Pribnow盒(box),再往上游-35bp的中心處又有一組保守的共有序列,即-TTGACT-。啟動子鄰近的結構示如圖13-3。
結合過程可分為二個步驟,首先由σ因子辨認啟動子的–35區,全酶與該區結合,形成疏松的復合物,此時DNA雙鏈未解開,因而稱為封閉型轉錄起始復合物,繼而RNA聚合酶移向–10區及轉錄起始點,在–20區處DNA發生局部解鏈,形成12~17bp的單鏈區,RNA聚合酶與DNA結合更緊密,形成開放型轉錄起始復合物。以單鏈的模板鏈為模板,RNA聚合酶上的起始位點和延伸位點被相應的NTP占據,聚合酶的β亞基催化第一個磷酸二酯鍵的生成,σ亞基從全酶解離,形成DNA-RNA聚合酶(核心酶)結合在一起的起始延伸復合物。
基因轉錄的DNA的轉錄
在真核生物中,DNA的轉錄在細胞核中進行,其中rRNA的合成發生在核仁,mRNA的tRNA的合成發生在核質中。
在原核生物中,轉錄在細胞質的核質區進行。 轉錄開始不需要引物,鏈的延長方向也是 5′→ 3′。
每次被轉錄的DNA只是一個小區段,而且是其中的一條鏈。
我們將用作RNA合成的模板的鏈叫做反義鏈;另一條不做模板的鏈叫有義鏈。
對于整個DNA雙鏈,每條鏈上有的區段用作有義鏈,有的區段用作反義鏈。
3. 原核生物參與轉錄的酶
RNA聚合酶
有五種亞基:a、b、b′、w、s,此外每個酶分子還含有2個Zn原子。 a2bb’ws = a2bb’w + s 全酶 核心酶 s亞基:用于識別DNA上轉錄的起始位點,引導核心酶結合到它上面
核心酶:由s亞基識別起始點后,由核心酶負責解開DNA雙鏈、RNA鏈的延伸、恢復后面的DNA雙螺旋
a亞基 —— 與啟動子結合
b亞基 —— 催化磷酸二酯鍵的形成
b’亞基 —— 與DNA模板結合 (1)轉錄的啟動
DNA上存在著轉錄的起始信號,它是特殊的核苷酸序列,稱為啟動子。
轉錄是由RNA聚合酶全酶結合于啟動子而被啟動的。
其機理是:s因子能識別啟動子,并識別有義鏈,它與核心酶結合,引導核心酶定位到啟動子部位。
(2)轉錄的起始
當聚合酶結合到啟動子上后,在啟動子附近將DNA局部解鏈,約解開17個堿基對。(酶與啟動子結合的部位是AT富集區,有利于解鏈)
第一個核苷三磷酸(常常是GTP或ATP)結合到全酶上,形成“啟動子-全酶-核苷三磷酸”三元起始復合物。
第二個核苷酸參入,連結到第一個核苷酸的3’羥基上,形成了第一個磷酸二酯鍵。
s因子從全酶上掉下,又去結合其它的核心酶。
(3)鏈的延伸
當s因子從核心酶上脫落后,核心酶與DNA鏈的結合變得疏松(依靠其蛋白質的堿性與酸性核酸之間的非特異性的靜電引力),可以在模板鏈上滑動,方向為DNA模板鏈的 3′→ 5′,同時將核苷酸逐個加到生長的RNA鏈的3′-OH端,使RNA鏈以 5′→ 3′方向延伸。
在RNA鏈延伸的同時,RNA聚合酶繼續解開它前方的DNA雙螺旋,暴露出新的模板鏈,而后面被解開的兩條DNA單鏈又重新形成雙螺旋,DNA雙螺旋的解開區保持約17個堿基對的長度。
新合成的RNA鏈能與模板形成RNA-DNA雜交區,這個雜交區也在隨著RNA聚合酶的移動而不斷地移動著。
(4)轉錄的終止
DNA分子上有終止轉錄的特殊信號,也是特定的核苷酸序列,稱為終止子。
RNA聚合酶可以識別終止子,它在一種蛋白質 —— r因子的幫助下,終止轉錄,放出RNA鏈;有時,RNA聚合酶不需要r因子的幫助即可終止轉錄。
核心酶釋放了RNA后,也離開DNA。
DNA上的解鏈區重新形成雙螺旋。
兩條DNA互補鏈轉錄時一般轉錄哪條鏈?機理如何?
在轉錄過程中以哪一條鏈作為模板是不一定的.要看是否具有轉錄起始位點.具有轉錄其實位點的,由DNA鏈的3’向5’方向聚合RNA.兩條鏈可以轉錄出不同的信息,最后產生的蛋白質也不同.
遺傳信息的轉錄和翻譯機制是怎樣發現的
名稱而已,轉錄指遺傳信息從DNA到mRNA,翻譯指mRNA到蛋白質 ,涉及的細胞器有核糖體等.“翻譯者”這種奇怪的名稱還從未遇到過,至少課本沒有.核糖體作為翻譯者,mRNA作為被翻譯的對象還說的過去.
反轉錄與逆轉錄的區別
反轉錄與逆轉錄的唯一區別后者是生物的自然發生的過程,前者是人工進行的過程。但是它們的本質是一樣的。
逆轉錄過程的揭示是分子生物學研究中的重大發現,是對中心法則的重要修正和補充。
轉錄能被一些特異性的抑制劑抑制,有些抑制劑是治療某些疾病的藥物,有的則是研究轉錄機理的重要試劑。
一類抑制劑同時抑制DNA復制,例如:放線菌素D、紡錘菌素、遠霉素、溴乙錠和黃曲霉素等。第二類抑制劑作用于RNA聚合酶,使RNA聚合酶的活性改變或喪失,從而抑制轉錄的進行。這類抑制劑只抑制轉錄,不影響復制,是研究轉錄機制和RNA聚合酶性質的重要工具,例如:利福平等。
擴展資料
逆轉錄的發現有重要的理論意義和實踐意義。
(1)對分子生物學的中心法則進行了修正和補充。
(2)在致癌病毒的研究中發現了癌基因,癌基因的發現為腫瘤發病機理的研究提供了很有前途的線索。
(3)在實際工作中有助于基因工程的實施。由于目的基因的轉錄產物易于制備,可將mRNA反向轉錄形成DNA用以獲得目的基因。
參考資料來源:搜狗百科-逆轉錄
搜狗百科-反轉錄
RNA的轉錄機制,與DNA復制有那些區別
就是電腦 剪切 與 復制的區別
生物學中,什么叫作轉錄?
轉錄(Transcription)是蛋白質生物合成的第一步,也是tRNA和rRNA的合成步驟。轉錄 (transcription)是以DNA中的一條單鏈為模板,游離堿基為原料,在DNA依賴的RNA聚合酶催化下合成RNA鏈的過程。與DNA的復制相比,有很多相同或相似之處,亦有其自己的特點。轉錄中,一個基因會被讀取被復制為mRNA,就是說一特定的DNA片斷作為模板,以DNA依賴的RNA合成酶作為催化劑的合成前體mRNA。在體內,轉錄是基因表達的第一階段,并且是基因調節的主要階段。轉錄可產生DNA復制的引物。在反轉錄病毒感染中也起到重要作用。轉錄僅以DNA的一條鏈作為模板。DNA上的轉錄區域稱為轉錄單位(transcription unit)。RNA聚合酶合成RNA時不需引物,但無校正功能。
遺傳信息從DNA到 RNA的轉移。即以雙鏈DNA中的一條鏈為模板,以4種核苷三磷酸:腺三磷(ATP)、胞三磷(CTP)、鳥三磷(GTP)和尿三磷(UTP)為原料,在RNA聚合酶催化下合成RNA的過程。
被選為模板的單鏈叫模板鏈,又稱信息鏈,無義鏈。另一條單鏈叫非模板鏈
DNA: ATCGAATCG (將此為非模板鏈) TAGCTTAGC(將此為模板鏈) 轉錄出的mRNA:AUCGAAUCG(可看出只是將非模板鏈的T改為U,所以模板鏈又叫無義鏈。這也是中心法則和堿基互補配對原則的體現。)
以RNA鏈為模板,經逆轉錄酶(即依賴于RNA的DNA聚合酶)催化合成DNA鏈,叫做逆轉錄。這種機制在RNA腫瘤病毒中首先發現。
在轉錄過程中,DNA模板被轉錄方向是從3′端向5′端;RNA鏈的合成方向是從5′端向3′端。RNA的合成一般分兩步,第一步合成原始轉錄產物(過程包括轉錄的啟動、延伸和終止);第二步轉錄產物的后加工,使無生物活性的原始轉錄產物轉變成有生物功能的成熟 RNA。但原核生物mRNA的原始轉錄產物一般不需后加工就能直接作為翻譯蛋白質的模板。
RNA聚合酶 以DNA為模板的 RNA聚合酶,也稱轉錄酶。
原核生物的RNA聚合酶分子量很大,通常由5個亞基組成;σ,β,β′和兩個α亞基,可寫作α2ββ′σ。含有5個亞基的酶叫全酶,失去σ亞基的叫核心酶(α2ββ′)。核心酶也能催化RNA的合成,但沒有固定的起始點,也不能區分雙鏈DNA的信息鏈與非信息鏈。σ亞基能識別模板上的信息鏈和啟動子,因而保證轉錄能從固定的正確位置開始。β和β′亞基參與和DNA鏈的結合。
真核生物RNA聚合酶有3類(不包括真核細胞線粒體中類似原核的RNA聚合酶,由8~12條亞基組成,分子量高達80萬。初步的研究指出,它們也可能存在類似原核的σ亞基組分。
轉錄過程 包括啟動、延伸和終止。
啟動 RNA聚合酶正確識別DNA模板上的啟動子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸(NTP)構成的三元起始復合物,轉錄即自此開始。DNA模板上的啟動區域常含有TATAATG順序,稱普里布諾(Pribnow)盒或P盒。復合物中的核苷三磷酸一般為GTP,少數為ATP,因而原始轉錄產物的5′端通常為三磷酸鳥苷(pppG)或腺苷三磷酸(pppA)。真核 DNA上的轉錄啟動區域也有類似原核DNA的啟動區結構,和在-30bp(即在酶和 DNA結合點的上游30核苷酸處,常以—30表示,bp為堿基對的簡寫)附近也含有TATA結構,稱霍格內斯(Hogness)盒或 TATA盒。第一個核苷三磷酸與第二個核苷三磷酸縮合生成3′-5′磷酸二酯鍵后,則啟動階段結束,進入延伸階段。
延伸 σ亞基脫離酶分子,留下的核心酶與 DNA的結合變松,因而較容易繼續往前移動。核心酶無模板專一性,能轉錄模板上的任何順序,包括在轉錄后加工時待切除的居間順序。脫離核心酶的σ亞基還可與另外的核心酶結合,參與另一轉錄過程。隨著轉錄不斷延伸,DNA雙鏈順次地被打開,并接受新來的堿基配對,合成新的磷酸二酯鍵后,核心酶向前移去,已使用過的模板重新關閉起來,恢復原來的雙鏈結構。一般合成的 RNA鏈對DNA模板具有高度的忠實性。RNA合成的速度,原核為25~50個核苷酸/秒,真核為45~100個核苷酸/秒。
終止 轉錄的終止包括停止延伸及釋放 RNA聚合酶和合成的 RNA。在原核生物基因或操縱子的末端通常有一段終止序列即終止子; RNA合成就在這里終止。原核細胞轉錄終止需要一種終止因子ρ(四個亞基構成的蛋白質)的幫助。真核生物 DNA上也可能有轉錄終止的信號。已知真核DNA轉錄單元的3′端均含富有AT的序列〔如AATAA(A)或ATTAA(A)等〕,在相隔 0~30bp之后又出現TTTT順序(通常是3~5個T),這些結構可能與轉錄終止或者與3′端添加多聚A順序有關。
轉錄的調節控制 是基因表達調節控制中的一個重要環節。促進基因轉錄叫正調節,抑制基因轉錄叫負調節。
在原核生物方面1961年F.雅各布和J.莫諾提出的操縱子學說,得到許多人的驗證和充實。操縱子通常的調控方式為:①誘導和阻遏作用;②環腺苷酸(cAMP)和降解物活化蛋白(CAP)的調節作用; ③弱化作用。
對真核細胞基因轉錄的調節控制目前知道得很少。同種高等生物每個個體的各個體細胞都有全套相同的基因,只是由于在發育過程中基因表達的調節控制(包括轉錄的調節控制)不同,因而發育成各種不同的組織和器官。目前認為,動物(包括人)都含有癌基因,但有的致癌,有的則不致癌,這也可能是由于轉錄與翻譯的調控不同。另外,真核DNA中的結構基因只占總量的10%左右,大部分 DNA順序都可能起調節控制作用。真核生物也有誘導酶和誘導蛋白質,如干擾素就是由病毒或雙鏈RNA等誘導產生的一種蛋白質。
轉錄抑制劑 轉錄能被一些特異性的抑制劑抑制,有些抑制劑是治療某些疾病的藥物,有的則是研究轉錄機理的重要試劑。按照作用機理的不同,轉錄抑制劑分為兩大類。第一類抑制劑特異性地與 DNA鏈結合,抑制模板的活性,使轉錄不能進行。這類抑制劑同時抑制DNA復制,例如:放線菌素D、紡錘菌素、遠霉素、溴乙錠和黃曲霉素等。第二類抑制劑作用于RNA聚合酶,使RNA聚合酶的活性改變或喪失,從而抑制轉錄的進行。這類抑制劑只抑制轉錄,不影響復制,是研究轉錄機制和RNA聚合酶性質的重要工具,例如:利福平。
真核生物RNA的轉錄與原核生物RNA的轉錄過程在總體上基本相同,但是,其過程要復雜得多,主要有以下幾點不同
⒈真核生物RNA的轉錄是在細胞核內進行的,而蛋白質的合成則是在細胞質內進行的。所以,RNA轉錄后首先必須從核內運輸到細胞質內,才能指導蛋白質的合成。
⒉真核生物一個mRNA分子一般只含有一個基因,原核生物的一個mRNA分子通常含有多個基因,而除少數較低等真核生物外,一個mRNA分子一般只含有一個基因,編碼一條多肽鏈。
⒊真核生物RNA聚合酶較多 在原核生物中只有一種RNA聚合酶,催化所有RNA的合成,而在真核生物中則有RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ三種不同酶,分別催化不同種類型RNA的合成。三種RNA聚合酶都是由10個以上亞基組成的復合酶。RNA聚合酶Ⅰ存在于細胞核內,催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成;RNA聚合酶Ⅱ催化合成mRNA前體,即不均一核RNA(hnRNA)的合成;RNA聚合酶Ⅲ催化tRNA和小核RNA的合成。
⒋真核生物RNA聚合酶不能獨立轉錄RNA 。原核生物中RNA聚合酶可以直接起始轉錄合成RNA ,真核生物則不能。在真核生物中,三種RNA聚合酶都必須在蛋白質轉錄因子的協助下才能進行RNA的轉錄。另外,RNA聚合酶對轉錄啟動子的識別,也比原核生物更加復雜,如對RNA聚合酶Ⅱ來說,至少有三個DNA的保守序列與其轉錄的起始有關,第一個稱為TATA框(TATA box),具有共有序列TATAAAA,其位置在轉錄起始點的上游約為25個核苷酸處,它的作用可能與原核生物中的-10共有序列相似,與轉錄起始位置的確定有關。第二個共有序列稱為CCAAT框(CCAAT box),具有共有序列GGAACCTCT,位于轉錄起始位置上游約為50-500個核苷酸處。如果該序列缺失會極大地降低生物的活體轉錄水平。第三個區域一般稱為增強子(enhancer),其位置可以在轉錄起始位置的上游,也可以在下游或者在基因之內。它雖不直接與轉錄復合體結合,但可以顯著提高轉錄效率。
簡述甲基化抑制基因轉錄的機理?
在特異性表達某些基因的組織中,活化基因附近mCpG較非表達組織中明顯降低至30%左右。同時,有Hl的壓縮狀態核小體中含有哺乳動物細胞核DNA中80%的甲基化CpG。因此認為基因表達與CG甲基化程度呈負相關。
C的甲基化可能加強阻遏蛋白或降低激活蛋白與DNA的結合,或因mCpG的甲基伸入DNA雙螺旋結構的大溝,影響DNA與結合蛋白的相互作用;
也可能由于C的甲基化使DNA雙螺旋大溝中過分擁擠從而改變了DNA不同構象間的平衡,更多地由B-DNA變為其他(如Z-DNA)構象以擴展大溝內的空間,影響了DNA結合蛋白對相應專一序列的結合。
由于Z-DNA結構收縮,螺旋加深,使許多蛋白質因子賴以結合的元件收縮入大溝而不利于基因轉錄的起始。
用序列相同但甲基化水平不同的DNA為材料進行實驗,發現甲基的引入不利于模板與RNA聚合酶的結合,降低了其體外轉錄活性。
DNA甲基化對轉錄的抑制主要決定于甲基化CpG的密度和啟動子強度兩個因素:
啟動子附近甲基化CpG的密度是阻遏作用的主要決定因素。
弱的啟動子可被散布的甲基化CpG完全阻遏,若外加增強子使啟動子強化,則在同樣程度的甲基化影響下轉錄可以恢復;
如果甲基化CpG位點進一步增加,轉錄就會完全停止。
阻遏的嚴重程度與甲基化CpG區對MeCP1(methylCpG-bindingprotein1)的親和力成正比。
可見在轉錄的充分激活和完全阻遏之間的調節開關決定于甲基化CpG密度和啟動子強度的平衡。
數字式音響轉錄設備的原理
首先來說一下UX-WD700的功能,它可以播放的盤片類型相當多,DVD、VCD、CD、CD-RW、MD這些盤片它都可以讀取,還可以播放傳統的磁帶和接收廣播,而且它還可以在其中的一部分盤片介質上寫入要錄制的歌曲。比如它有兩個MD插入口,你可以將自己喜歡的碟片放在左邊,然后把一張空白的放在右邊,按下錄制鍵,UX-WD700會幫你進行轉錄,也就是我們通常說的翻錄一張。如果你覺得以前翻錄的時候時間很長,那么UX-WD700為你考慮的很周到,它可以幫你進行2倍速度的翻錄,時間縮短一半,很不錯的功能吧。在你選擇從CD盤片錄制歌曲到MD碟片上時,UX-WD700更能提供驚人的5倍速翻錄功能,使您的等待時間大大減短。具體的說這個機器就是個翻錄專家,它可以在各個不同的介質之間進行轉錄,從這張圖片介紹上我們就能看得明明白白。