第一章核酸的生物化學(xué)1

1、第一章核酸的生物化學(xué)脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸 DNA （細(xì)胞核中）（細(xì)胞核中） 核糖體核糖體RNA（rRNA）核糖核酸核糖核酸 RNA 信使信使RNA （mRNA） 轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA （tRNA）核酸核酸Deoxyribonucleic acidRibonucleic acid（細(xì)胞質(zhì)中）（細(xì)胞質(zhì)中）核酸分子的主要功能：遺傳信息的貯存和傳遞。核酸分子的主要功能：遺傳信息的貯存和傳遞。1. 1957年年Crick最初提出的中心法則最初提出的中心法則3遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)的生物大分子間轉(zhuǎn)移的基本法則遺傳信息在細(xì)胞內(nèi)的生物大分子間轉(zhuǎn)移的基本法則2. 1970年發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象后，年發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象后，Cr

2、ick修改的中心法則。修改的中心法則。3. 現(xiàn)在的中心法則現(xiàn)在的中心法則核糖核糖堿基堿基核苷酸核苷酸核糖核酸核糖核酸 RNA核苷核苷磷酸磷酸聚合聚合脫氧核糖脫氧核糖 堿基堿基 脫氧脫氧核苷酸核苷酸 脫氧脫氧核糖核酸核糖核酸 DNA脫氧脫氧核苷核苷磷酸磷酸聚合聚合（單體）（單體）（單體）（單體）（大分子聚合物）（大分子聚合物）（大分子聚合物）（大分子聚合物）堿基酮式和烯醇式的互變異構(gòu)尿嘧啶尿嘧啶鳥嘌呤鳥嘌呤 酮式酮式 烯醇式烯醇式核糖（鏈?zhǔn)剑┖颂牵ㄦ準(zhǔn)剑?核糖（環(huán)式）核糖（環(huán)式） 2-2-脫氧核糖（鏈?zhǔn)剑┟撗鹾颂牵ㄦ準(zhǔn)剑?2-2-脫氧核糖（環(huán)式）脫氧核糖（環(huán)式） 糖糖 苷苷 鍵鍵DNA和RNA中

3、的各種堿基磷酸酯鍵磷酸酯鍵酸酐酸酐核苷酸之間以磷核苷酸之間以磷酸二酯鍵連接酸二酯鍵連接5353DNA 5 AGTCGACT 3RNA 5 AGUCGACU 3兩條鏈反平行兩條鏈反平行堿基之間形成氫鍵堿基之間形成氫鍵AT之間兩個(gè)氫鍵之間兩個(gè)氫鍵GC之間三個(gè)氫鍵之間三個(gè)氫鍵 一個(gè)與電負(fù)性高的一個(gè)與電負(fù)性高的原子原子X共價(jià)結(jié)合的氫原共價(jià)結(jié)合的氫原子（子（XH）帶有部分）帶有部分正電荷，能再與另一個(gè)正電荷，能再與另一個(gè)電負(fù)性高的原子（如電負(fù)性高的原子（如Y）結(jié)合，形成一個(gè)聚集體結(jié)合，形成一個(gè)聚集體XHY，這種化學(xué)，這種化學(xué)結(jié)合作用叫做氫鍵。結(jié)合作用叫做氫鍵。一級(jí)結(jié)構(gòu)：一級(jí)結(jié)構(gòu)：堿基序列堿基序列二級(jí)結(jié)構(gòu)

4、：二級(jí)結(jié)構(gòu)：各種螺旋各種螺旋三級(jí)結(jié)構(gòu)：三級(jí)結(jié)構(gòu)：空間上的各種彎曲空間上的各種彎曲堿基堆積力使DNA成為雙螺旋 B型DNA中大溝和小溝 DNA分子的三種形式 線狀線狀 DNA 共價(jià)閉合環(huán)狀共價(jià)閉合環(huán)狀DNA 開環(huán)開環(huán)DNA有超螺旋有超螺旋無超螺旋無超螺旋無超螺旋 連環(huán)數(shù)是環(huán)狀連環(huán)數(shù)是環(huán)狀DNA的一個(gè)很重要的特征。連的一個(gè)很重要的特征。連環(huán)數(shù)指的是在雙螺旋環(huán)數(shù)指的是在雙螺旋DNA中，一條鏈以右手螺旋中，一條鏈以右手螺旋繞另一條鏈纏繞的圈數(shù)，以字母繞另一條鏈纏繞的圈數(shù)，以字母L表示。表示。L值不同值不同但其他方面結(jié)構(gòu)相同但其他方面結(jié)構(gòu)相同DNA分子稱為拓?fù)洚悩?gòu)體。分子稱為拓?fù)洚悩?gòu)體。拓?fù)洚悩?gòu)酶可以催

5、化拓?fù)洚悩?gòu)體之間的轉(zhuǎn)變。拓?fù)洚悩?gòu)酶可以催化拓?fù)洚悩?gòu)體之間的轉(zhuǎn)變。 拓?fù)洚悩?gòu)酶可以拓?fù)洚悩?gòu)酶可以改變改變DNA雙螺旋的連環(huán)數(shù)，其雙螺旋的連環(huán)數(shù)，其功能是引入超螺旋或解開超螺旋。功能是引入超螺旋或解開超螺旋。 拓?fù)洚悩?gòu)酶可拓?fù)洚悩?gòu)酶可分為兩類：類型分為兩類：類型的酶能使的酶能使DNA的一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，反應(yīng)無需提供能量；的一條鏈發(fā)生斷裂和再連接，反應(yīng)無需提供能量；類型類型的酶能使的酶能使DNA的兩條鏈同時(shí)發(fā)生斷裂和再連的兩條鏈同時(shí)發(fā)生斷裂和再連接，當(dāng)它引入超螺旋時(shí)需要由接，當(dāng)它引入超螺旋時(shí)需要由ATP提供能量。提供能量。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶屬于類型屬于類型。它只能消除負(fù)超螺。它只能消除負(fù)超

6、螺旋，對(duì)正超螺旋不起作用。旋，對(duì)正超螺旋不起作用。 拓?fù)洚愅負(fù)洚悩?gòu)酶在使構(gòu)酶在使DNA的一條鏈斷裂時(shí)，由于酶的一條鏈斷裂時(shí)，由于酶與與DNA結(jié)合，結(jié)合，DNA鏈不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，超螺旋的扭曲鏈不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，超螺旋的扭曲張力不會(huì)自動(dòng)消失。但是酶分子可牽引另一條鏈通張力不會(huì)自動(dòng)消失。但是酶分子可牽引另一條鏈通過切口，然后使斷鏈重新連接起來，從而改變過切口，然后使斷鏈重新連接起來，從而改變DNA的連環(huán)數(shù)和超螺旋數(shù)。的連環(huán)數(shù)和超螺旋數(shù)。 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶屬于類型屬于類型，又叫旋轉(zhuǎn)酶，又叫旋轉(zhuǎn)酶（gyrase）。它可連續(xù)引入負(fù)超螺旋，反應(yīng)需要）。它可連續(xù)引入負(fù)超螺旋，反應(yīng)需要消耗消耗ATP。在無。在無A

7、TP存在時(shí)，它可以松弛負(fù)超螺存在時(shí)，它可以松弛負(fù)超螺旋，但不作用于正超螺旋。旋，但不作用于正超螺旋。 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體（染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是核小體（nucleosome），核），核小體的核心是一個(gè)蛋白質(zhì)八聚體，由組蛋白小體的核心是一個(gè)蛋白質(zhì)八聚體，由組蛋白H2A、H2B、H3和和H4各各2個(gè)組成，個(gè)組成，DNA以左手螺旋在組蛋白核心上盤繞以左手螺旋在組蛋白核心上盤繞1.8圈，共圈，共146bp。核小體之間連接。核小體之間連接DNA的長度隨不同核小的長度隨不同核小體而略有不同，平均每個(gè)核小體占體而略有不同，平均每個(gè)核小體占DNA200bp。雙雙HU環(huán)環(huán)反密碼環(huán)反密碼環(huán)反密碼子反密碼

8、子額外環(huán)額外環(huán)TC環(huán)環(huán)氨基酸臂氨基酸臂氨基酸氨基酸腺嘌呤腺嘌呤35二氫尿嘧啶核苷二氫尿嘧啶核苷 假尿嘧啶核苷假尿嘧啶核苷DHU 反密碼環(huán)反密碼環(huán)DHU環(huán)環(huán)TC環(huán)環(huán)5末端末端3末端末端核酸的酸堿性質(zhì) 兩性電解質(zhì)，酸性較強(qiáng)兩性電解質(zhì)，酸性較強(qiáng) 加鹽后可用乙醇或加鹽后可用乙醇或 異丙醇沉淀異丙醇沉淀核酸的高分子性質(zhì) 粘性粘性 DNA粘性比粘性比RNA大大 線性分子粘性比環(huán)形分子大線性分子粘性比環(huán)形分子大 核酸分子變性后粘性變小核酸分子變性后粘性變小 核酸的紫外吸收 核酸的最大吸收波長為核酸的最大吸收波長為260nm 蛋白質(zhì)的最大吸收波長為蛋白質(zhì)的最大吸收波長為280nm 通過測定核酸溶液通過測定核酸

9、溶液OD260的值可以測出核酸溶液的的值可以測出核酸溶液的濃度。濃度。50g/ml的雙鏈的雙鏈DNA溶液其溶液其OD260的值等于的值等于1 1。 利用利用OD260/ /OD280的比值可鑒定提取核酸的純度的比值可鑒定提取核酸的純度核酸的變性 核酸雙鏈間的氫鍵斷裂、變成單鏈稱為變性核酸雙鏈間的氫鍵斷裂、變成單鏈稱為變性 有熱有熱變性，酸堿變性，變性劑（甲醛、尿素）變性等變性，酸堿變性，變性劑（甲醛、尿素）變性等 。核酸的理化性質(zhì)核酸的熱變性增色效應(yīng)與解鏈溫度（熔點(diǎn)） 兩條單鏈緩慢冷卻形成雙鏈的過程稱為退火。兩條單鏈緩慢冷卻形成雙鏈的過程稱為退火。 相同來源的兩條單鏈形成雙鏈叫復(fù)性。相同來源的

10、兩條單鏈形成雙鏈叫復(fù)性。 不同來源的兩條單鏈形成雙鏈叫雜交。不同來源的兩條單鏈形成雙鏈叫雜交。 帶有標(biāo)記的一條單鏈與待檢測的單鏈形成雙鏈叫帶有標(biāo)記的一條單鏈與待檢測的單鏈形成雙鏈叫雜交，其中帶有標(biāo)記的那條單鏈叫探針雜交，其中帶有標(biāo)記的那條單鏈叫探針, ,探針是探針是人造的一種工具，用來檢測能與之互補(bǔ)的單鏈核人造的一種工具，用來檢測能與之互補(bǔ)的單鏈核酸分子是否存在及量的多少。酸分子是否存在及量的多少。第五節(jié) DNA的生物合成 DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA合成（復(fù)制）合成（復(fù)制）2. RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA合成（反轉(zhuǎn)錄）合成（反轉(zhuǎn)錄）3. 修復(fù)合成修復(fù)合成DNA聚合酶催化的聚合反應(yīng)5 端端3 端端D

11、NA聚合酶的反應(yīng)特點(diǎn) 以以4種種dNTP作底物；作底物； 反應(yīng)需要接受模板的指導(dǎo)；反應(yīng)需要接受模板的指導(dǎo)； 反應(yīng)需要有引物反應(yīng)需要有引物3-羥基存在；羥基存在； DNA鏈的延長方向?yàn)殒湹难娱L方向?yàn)?3； 產(chǎn)物產(chǎn)物DNA的性質(zhì)與模板相同。的性質(zhì)與模板相同。 1955年，年，Arthur Kornberg等等發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶，后來又發(fā)現(xiàn)了聚合酶，后來又發(fā)現(xiàn)了4種種DNA聚合酶，分別聚合酶，分別稱為稱為DNA聚合酶聚合酶、和和，它們有各自，它們有各自不同的用途。不同的用途。（DNA polymerase） 大腸桿菌大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶由一條肽鏈（由一條肽鏈（928個(gè)氨基

12、酸殘基）組成，含有一個(gè)鋅原子，分子個(gè)氨基酸殘基）組成，含有一個(gè)鋅原子，分子量量103kD。它是一個(gè)多功能酶，具有以下活性：。它是一個(gè)多功能酶，具有以下活性： 53聚合活性聚合活性 35外切活性（校對(duì)活性）外切活性（校對(duì)活性） 53外切活性（只作用于雙鏈外切活性（只作用于雙鏈DNA）大腸桿菌DNA聚合酶 Klenow片段 用枯草桿菌蛋白酶裂解完整的大腸桿菌用枯草桿菌蛋白酶裂解完整的大腸桿菌DNA聚合酶聚合酶，得到，得到C端端324928氨基酸殘基氨基酸殘基的片段，稱為的片段，稱為Klenow片段。片段。1-323氨基酸殘基為氨基酸殘基為小片段。小片段具有小片段。小片段具有53外切活性，外切活性，

13、Klenow片段具有聚合酶活性和片段具有聚合酶活性和35外切活性。外切活性。酶切位點(diǎn)酶切位點(diǎn)Klenow片段片段DNA聚合酶的校對(duì)作用 在在正常聚合條件下，正常聚合條件下，35外切活性不能作用于外切活性不能作用于生長鏈；一旦出現(xiàn)錯(cuò)配堿基時(shí)，聚合反應(yīng)立即停止，生長鏈；一旦出現(xiàn)錯(cuò)配堿基時(shí)，聚合反應(yīng)立即停止，生長鏈的生長鏈的3末端核苷酸落入末端核苷酸落入35外切活性位點(diǎn)，錯(cuò)外切活性位點(diǎn)，錯(cuò)配核苷酸被迅速切去，然后繼續(xù)進(jìn)行聚合反應(yīng)。配核苷酸被迅速切去，然后繼續(xù)進(jìn)行聚合反應(yīng)。 35外切活性起著校對(duì)的作用。外切活性起著校對(duì)的作用。 校對(duì)作用越強(qiáng)，校對(duì)作用越強(qiáng)，DNA復(fù)制的準(zhǔn)確性越高。適當(dāng)復(fù)制的準(zhǔn)確性越高。

14、適當(dāng)?shù)腻e(cuò)配有利于發(fā)生突變，有利于物種的進(jìn)化。突變率的錯(cuò)配有利于發(fā)生突變，有利于物種的進(jìn)化。突變率太高也不利于保持物種的穩(wěn)定性。太高也不利于保持物種的穩(wěn)定性。 根據(jù)對(duì)根據(jù)對(duì)各種各種DNA聚合酶在大腸桿菌細(xì)胞中的活聚合酶在大腸桿菌細(xì)胞中的活性、合成性、合成DNA的速度、該酶基因突變對(duì)的速度、該酶基因突變對(duì)DNA復(fù)制的復(fù)制的影響的研究，發(fā)現(xiàn)影響的研究，發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶聚合酶是大腸桿菌細(xì)胞中是大腸桿菌細(xì)胞中DNA復(fù)制的主酶，而復(fù)制的主酶，而DNA聚合酶聚合酶和和的功能只是的功能只是參與參與DNA損傷的修復(fù)。損傷的修復(fù)。與與結(jié)合結(jié)合兩個(gè)兩個(gè)亞基各亞基各催化復(fù)制叉處催化復(fù)制叉處一條鏈的合成。一條鏈的合成。

15、PCNA：proliferating cell nuclear antigen，增殖細(xì)胞核抗原增殖細(xì)胞核抗原單向復(fù)制單向復(fù)制雙向復(fù)制雙向復(fù)制DNA的復(fù)制方式直線雙向直線雙向多起點(diǎn)雙向多起點(diǎn)雙向（真核細(xì)胞染色體）（真核細(xì)胞染色體）型雙向型雙向型單向型單向 大 腸 桿 菌大 腸 桿 菌染色體染色體DNA即即是是雙向復(fù)制，雙向復(fù)制，噬菌體的早期噬菌體的早期復(fù)制也是復(fù)制也是雙向雙向復(fù)制。復(fù)制。 DNA的復(fù)制方式滾環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制噬菌體噬菌體DNA的后期復(fù)制即是此種方式。的后期復(fù)制即是此種方式。 先以輕鏈為模板復(fù)制一條重鏈，而原來的親本重鏈被置先以輕鏈為模板復(fù)制一條重鏈，而原來的親本重鏈被置換出來稱為換出

16、來稱為D loop。當(dāng)。當(dāng)D loop擴(kuò)大到整個(gè)線粒體擴(kuò)大到整個(gè)線粒體DNA的大約的大約67%的位置時(shí)，被置換出來的親本重鏈上的輕鏈復(fù)制原點(diǎn)的位置時(shí)，被置換出來的親本重鏈上的輕鏈復(fù)制原點(diǎn)OL才暴露出來，然后開始輕鏈的合成。才暴露出來，然后開始輕鏈的合成。D環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制 最典型的最典型的D環(huán)復(fù)制是哺乳動(dòng)環(huán)復(fù)制是哺乳動(dòng)物線粒體物線粒體DNA的復(fù)制。在環(huán)狀的復(fù)制。在環(huán)狀雙鏈雙鏈DNA的特定位點(diǎn)即重鏈的的特定位點(diǎn)即重鏈的復(fù)制原點(diǎn)復(fù)制原點(diǎn)OH附近，解開雙鏈，附近，解開雙鏈，形成一個(gè)復(fù)制泡。形成一個(gè)復(fù)制泡。2D環(huán)環(huán)舊鏈舊鏈復(fù)制叉行進(jìn)方向復(fù)制叉行進(jìn)方向隨從鏈隨從鏈前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈(a) 以以DNA為模板為模板

17、合成合成RNA引物引物RNA引物引物隨從鏈模板隨從鏈模板(b) 在引物的在引物的3端端 合成新的合成新的DNA新新DNA 岡崎片段岡崎片段(c) DNA聚合酶去除聚合酶去除 引物并填補(bǔ)空隙引物并填補(bǔ)空隙(d) DNA連接酶連接酶 使片段連接使片段連接連接連接DNA ligase DNA polymeraseOld Okazaki fragmentOkazaki fragmentPrimerLagging strand templatePrimerHelicase/primaseNewly synthesized leading strandDimeric replicative DNA pol

18、ymerasesubunit“ sliding clamp”SSBLeading strand templateDNA gyrasePrimerDNA polymerase DNA ligase 細(xì)菌細(xì)菌的岡崎片段長度為的岡崎片段長度為10002000個(gè)核苷個(gè)核苷酸，相當(dāng)于一個(gè)順反子（酸，相當(dāng)于一個(gè)順反子（cistron）的長度；真）的長度；真核生物的岡崎片段長度為核生物的岡崎片段長度為100200個(gè)核苷酸，個(gè)核苷酸，相當(dāng)于一個(gè)核小體相當(dāng)于一個(gè)核小體DNA的長度。的長度。單鏈單鏈DNA模板模板DNA聚合酶聚合酶引物（引物（RNA或或DNA）dATP、dGTP、dCTP、dTTP ( (簡稱簡稱

19、 4 4dNTP）必要的無機(jī)離子必要的無機(jī)離子( (Mg2+、K+）（RNA-directed DNA polymerase，RDDP）（DNA-dirceted DNA polymerase，DDDP）DNA合成時(shí)堿基錯(cuò)配合成時(shí)堿基錯(cuò)配電離輻射電離輻射紫外線照射紫外線照射化學(xué)誘變劑化學(xué)誘變劑致癌病毒致癌病毒點(diǎn)突變點(diǎn)突變?nèi)笔蛔內(nèi)笔蛔儾迦胪蛔儾迦胪蛔冎脫Q突變置換突變光復(fù)活光復(fù)活切除修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)修復(fù)DNA斷鏈斷鏈DNA鏈內(nèi)交聯(lián)鏈內(nèi)交聯(lián)DNA鏈間交聯(lián)鏈間交聯(lián)DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA合成（轉(zhuǎn)錄）合成（轉(zhuǎn)錄）RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA合成合成（復(fù)制）（復(fù)制）DNA模板模板AT

20、P、GTP、CTP、UTP 簡稱簡稱4NTPRNA聚合酶聚合酶一些蛋白因子一些蛋白因子必要的無機(jī)離子必要的無機(jī)離子在在DNA長鏈上，排列著許多基因長鏈上，排列著許多基因基因之間往往有間隔序列基因之間往往有間隔序列基因之間也有重疊的現(xiàn)象基因之間也有重疊的現(xiàn)象就一個(gè)基因而言，就一個(gè)基因而言，DNA雙鏈的一條鏈為模雙鏈的一條鏈為模板鏈，另一條鏈為編碼鏈（意義鏈）板鏈，另一條鏈為編碼鏈（意義鏈）在一個(gè)在一個(gè)DNA長鏈上，不同基因的編碼鏈可長鏈上，不同基因的編碼鏈可以位于不同的單鏈上以位于不同的單鏈上描述一個(gè)基因的結(jié)構(gòu)是描述其編碼鏈描述一個(gè)基因的結(jié)構(gòu)是描述其編碼鏈 1977年，當(dāng)時(shí)在紐約冷泉港實(shí)驗(yàn)室從事

21、研究年，當(dāng)時(shí)在紐約冷泉港實(shí)驗(yàn)室從事研究工作的工作的Richard Roberts發(fā)現(xiàn)，單個(gè)基因不僅可以發(fā)現(xiàn)，單個(gè)基因不僅可以由一個(gè)由一個(gè)DNA片段組成，而且可以由數(shù)個(gè)受到不相片段組成，而且可以由數(shù)個(gè)受到不相干干DNA片段隔離的片段隔離的DNA片段組成。生物體內(nèi)存在片段組成。生物體內(nèi)存在的這種間斷的基因，比早期研究的那些基因更加的這種間斷的基因，比早期研究的那些基因更加復(fù)雜，從而使上述有關(guān)遺傳物質(zhì)及其功能的流行復(fù)雜，從而使上述有關(guān)遺傳物質(zhì)及其功能的流行概念發(fā)生了徹底的改變。概念發(fā)生了徹底的改變。 同年，同年，Phillip Sharp在研究腺病毒時(shí)，發(fā)現(xiàn)在研究腺病毒時(shí)，發(fā)現(xiàn)腺病毒的基因組由一條很

22、長的腺病毒的基因組由一條很長的DNA分子組成；在分子組成；在DNA分子中，至少有分子中，至少有4個(gè)完全間斷的個(gè)完全間斷的DNA片段與片段與1個(gè)個(gè)RNA分子相對(duì)應(yīng)。由此得出結(jié)論認(rèn)為，基因遺分子相對(duì)應(yīng)。由此得出結(jié)論認(rèn)為，基因遺傳信息在基因組內(nèi)是間斷編碼的。這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)傳信息在基因組內(nèi)是間斷編碼的。這一科學(xué)發(fā)現(xiàn)激勵(lì)了科研人員的深入研究，不久便證實(shí)斷裂的激勵(lì)了科研人員的深入研究，不久便證實(shí)斷裂的基因結(jié)構(gòu)事實(shí)上是高等生物最常見的基因結(jié)構(gòu)。基因結(jié)構(gòu)事實(shí)上是高等生物最常見的基因結(jié)構(gòu)。 我們把一個(gè)基因中最終出現(xiàn)在成熟的我們把一個(gè)基因中最終出現(xiàn)在成熟的RNA中中的序列稱為外顯子（的序列稱為外顯子（extron

23、or exon），而把轉(zhuǎn)錄），而把轉(zhuǎn)錄后 從 原 初 轉(zhuǎn) 錄 本 中 去 掉 的 序 列 稱 為 內(nèi) 含 子后 從 原 初 轉(zhuǎn) 錄 本 中 去 掉 的 序 列 稱 為 內(nèi) 含 子（intron）。）。 斷裂基因可以通過異源雙鏈分析得到檢測，斷裂基因可以通過異源雙鏈分析得到檢測，即把克隆了的基因組即把克隆了的基因組DNA與與mRNA雜交，電鏡觀雜交，電鏡觀察未互補(bǔ)的環(huán)。察未互補(bǔ)的環(huán)。啟動(dòng)子、上游調(diào)節(jié)元件、遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)元件啟動(dòng)子、上游調(diào)節(jié)元件、遠(yuǎn)端調(diào)節(jié)元件統(tǒng)稱為順式作用元件統(tǒng)稱為順式作用元件細(xì)胞中有各種蛋白因子可直接或間接與細(xì)胞中有各種蛋白因子可直接或間接與順式作用元件結(jié)合，起著調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的順式作用

24、元件結(jié)合，起著調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的作用（促進(jìn)或抑制基因轉(zhuǎn)錄）作用（促進(jìn)或抑制基因轉(zhuǎn)錄）這 些 蛋 白 因 子 統(tǒng) 稱 為 反 式 作 用 因 子這 些 蛋 白 因 子 統(tǒng) 稱 為 反 式 作 用 因 子 （也叫轉(zhuǎn)錄因子）（也叫轉(zhuǎn)錄因子）在順式作用元件中，有些與相應(yīng)的反在順式作用元件中，有些與相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合后，可促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，式作用因子結(jié)合后，可促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄，如增強(qiáng)子如增強(qiáng)子在順式作用元件中，有些與相應(yīng)的反在順式作用元件中，有些與相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合后，可阻礙基因轉(zhuǎn)錄，式作用因子結(jié)合后，可阻礙基因轉(zhuǎn)錄，如沉默子（抑制子）如沉默子（抑制子） 原核細(xì)胞中只有一種原核細(xì)胞中只有一種RNA聚合酶，它

25、催聚合酶，它催化所有種類化所有種類RNA的合成。真核細(xì)胞中有三種的合成。真核細(xì)胞中有三種RNA聚合酶，分別稱為聚合酶，分別稱為RNA聚合酶聚合酶、，它們催化合成的，它們催化合成的RNA種類不同。種類不同。 大腸桿菌大腸桿菌RNA聚合酶通常認(rèn)為由聚合酶通常認(rèn)為由5個(gè)亞基組個(gè)亞基組成，即成，即2、及及，這，這5個(gè)亞基組成的酶叫全個(gè)亞基組成的酶叫全酶，而只由酶，而只由2、4個(gè)亞基組成的酶叫做核個(gè)亞基組成的酶叫做核心酶。此外，還可以看到一個(gè)相對(duì)分子量在心酶。此外，還可以看到一個(gè)相對(duì)分子量在10000左右的左右的亞基，其功能尚不清楚；后來又亞基，其功能尚不清楚；后來又發(fā)現(xiàn)一個(gè)分子量為發(fā)現(xiàn)一個(gè)分子量為69

26、000的酸性蛋白，稱為的酸性蛋白，稱為NusA蛋白，現(xiàn)在又稱為轉(zhuǎn)錄延伸因子，其功能可能與蛋白，現(xiàn)在又稱為轉(zhuǎn)錄延伸因子，其功能可能與RNA轉(zhuǎn)錄的延伸和終止有關(guān)。轉(zhuǎn)錄的延伸和終止有關(guān)。 亞基的主要功能是識(shí)別啟動(dòng)子；亞基的主要功能是識(shí)別啟動(dòng)子；亞基亞基的主要功能是參與和啟動(dòng)子的結(jié)合、的主要功能是參與和啟動(dòng)子的結(jié)合、DNA雙雙鏈的解鏈和恢復(fù)雙螺旋；鏈的解鏈和恢復(fù)雙螺旋；亞基可能參與底物亞基可能參與底物的結(jié)合及的結(jié)合及RNA合成時(shí)磷酸二酯鍵的形成；合成時(shí)磷酸二酯鍵的形成；亞基的堿性最強(qiáng)，可能起到與亞基的堿性最強(qiáng)，可能起到與DNA模板模板結(jié)合的作用。結(jié)合的作用。 RNA聚合酶全酶結(jié)合到啟動(dòng)子部位聚合酶全酶

27、結(jié)合到啟動(dòng)子部位局部解開雙鏈，形成轉(zhuǎn)錄泡局部解開雙鏈，形成轉(zhuǎn)錄泡從從1 1位點(diǎn)開始，按堿基配對(duì)原則，合成位點(diǎn)開始，按堿基配對(duì)原則，合成RNA當(dāng)當(dāng)RNA鏈開始合成后，鏈開始合成后，因子脫落，核心酶繼因子脫落，核心酶繼續(xù)催化續(xù)催化RNA鏈的延長鏈的延長因子與另一核心酶結(jié)合成全酶，啟動(dòng)另一次因子與另一核心酶結(jié)合成全酶，啟動(dòng)另一次轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄在在RNA鏈延長的過程中，遇到轉(zhuǎn)錄終止信鏈延長的過程中，遇到轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)則終止轉(zhuǎn)錄，號(hào)則終止轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶脫落，釋放出新聚合酶脫落，釋放出新合成的合成的RNA轉(zhuǎn)錄終止序列分為兩種，一種是依賴轉(zhuǎn)錄終止序列分為兩種，一種是依賴因因子的終止序列，一種是不依賴子的終止序列

28、，一種是不依賴因子的終止因子的終止序列序列不依賴于不依賴于因子的終止子因子的終止子 依賴于依賴于因子的終止子因子的終止子 -非依賴性終止子不是在非依賴性終止子不是在DNA水平上終止轉(zhuǎn)水平上終止轉(zhuǎn)錄的，而是在已轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的錄的，而是在已轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的RNA水平上發(fā)生作用水平上發(fā)生作用的。終止子序列從的。終止子序列從DNA模板上轉(zhuǎn)錄后，在新生模板上轉(zhuǎn)錄后，在新生RNA鏈中產(chǎn)生發(fā)卡結(jié)構(gòu)，在發(fā)卡結(jié)構(gòu)后面跟著大鏈中產(chǎn)生發(fā)卡結(jié)構(gòu)，在發(fā)卡結(jié)構(gòu)后面跟著大約由約由6個(gè)個(gè)U組成的序列。這兩種結(jié)構(gòu)都為轉(zhuǎn)錄終止組成的序列。這兩種結(jié)構(gòu)都為轉(zhuǎn)錄終止所必需。如果在發(fā)卡區(qū)產(chǎn)生突變，破壞其發(fā)卡結(jié)所必需。如果在發(fā)卡區(qū)產(chǎn)生突變，破壞其發(fā)

29、卡結(jié)構(gòu)，會(huì)妨礙轉(zhuǎn)錄終止。構(gòu)，會(huì)妨礙轉(zhuǎn)錄終止。RNA聚合酶在發(fā)卡處通過聚合酶在發(fā)卡處通過相互作用使相互作用使RNA轉(zhuǎn)錄停滯，而一連串的轉(zhuǎn)錄停滯，而一連串的U提供了提供了使使RNA聚合酶從模板上解離下來的信號(hào)而使轉(zhuǎn)錄聚合酶從模板上解離下來的信號(hào)而使轉(zhuǎn)錄終止。終止。 在在-依賴性轉(zhuǎn)錄終止子中，轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)前也依賴性轉(zhuǎn)錄終止子中，轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)前也有發(fā)卡結(jié)構(gòu)，但發(fā)卡結(jié)構(gòu)中有發(fā)卡結(jié)構(gòu)，但發(fā)卡結(jié)構(gòu)中GC對(duì)含量較少，發(fā)卡對(duì)含量較少，發(fā)卡結(jié)構(gòu)的下游序列沒有固定的特征，其結(jié)構(gòu)的下游序列沒有固定的特征，其AT對(duì)含量比對(duì)含量比-非依賴性轉(zhuǎn)錄終止子低。非依賴性轉(zhuǎn)錄終止子低。-因子利用其因子利用其NTP酶酶活性產(chǎn)生的能量，結(jié)合到活性產(chǎn)生的能量，結(jié)合到RNA鏈上，鏈上，然后沿著然后沿著RNA鏈滑向鏈滑向RNA聚合酶，當(dāng)聚合酶，當(dāng)RNA聚合酶在發(fā)卡結(jié)構(gòu)處停聚合酶在發(fā)卡結(jié)構(gòu)處停滯時(shí)，滯時(shí)，-因子與因子與RNA聚合酶相互作用而終止轉(zhuǎn)錄。聚合酶相互作用而終止轉(zhuǎn)錄。 RNA聚合酶正在轉(zhuǎn)錄聚合酶正在轉(zhuǎn)錄因子附著到因子附著到RNA的