第05章 基因表达

基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位，其生物学功能是以蛋白质的形式 表达出来的。DNA序列是遗传信息的贮存

者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成信使RNA,翻译生成蛋白质的过程 来控制生命现象。

基因表达是指基因所贮存的的遗传信息通过转 录和翻译合成具有生物功能的RNA或蛋白质的过程。 基因表达包括转录(transcription)和翻译 (translation)两个阶段。 转录是指拷贝出一条与DNA链序列完全相同 (除了T→U之外)的RNA单链的过程，是基因表达 的核心步骤。 翻译是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三 联遗传密码子翻译成氨基酸序列、合成多肽链的过 程，是基因表达的最终目的。 真核生物的RNA转录在细胞核内完成，而翻译 合成蛋白质则在细胞质中进行。原核生物没有细胞 核，转录和翻译是同步进行的。

第一节 RNA的转录合成基因转录是在RNA聚合酶催化下，以ATP, GTP,CTP,UTP为基本原料单位，以DNA为模 板依碱基配对原则合成RNA的过程。 与mRNA序列相同的那条DNA链是编码链

(coding strand)或称有意义连(sense strand),另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA

链则被称为模板链(template strand)或称反义链(antisense strand)。

DNA模板与 mRNA分子及 多肽链之间 存在共线性 关系

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一、RNA聚合酶 RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶，主要 以双链DNA为模板，以4种核苷三磷酸作为活性 前体，并以Mg2+/Mn2+为辅助因子，催化RNA链 的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化 生成的产物是与DNA模板链相互补的RNA。 原核和真核生物的RNA聚合酶虽然都能催化

RNA的合成，但在其分子组成、种类和生化特性上各有特色。

原核生物只有一种RNA聚合酶，负责所有种类 RNA的合成。 大肠杆菌聚合酶由2个α亚基、一个β亚基、一 个β’亚基和一个ω亚基组成，称为核心酶。加上一

个σ亚基后则成为聚合酶全酶(holoenzyme),相对分子质量为4.65×105。

σ亚基负责识别启动子，并启动转录，而核心酶负责RNA链的延伸。

大肠杆菌RNA聚合酶的主要成分与功能分析

大肠杆菌RNA聚合酶的主要成分与功能分析

α亚基可能与核心酶的组装及启动子识 别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因 子的相互作用。 T4噬菌体感染大肠杆菌后对α亚基的一 个精氨酸残基进行ADP糖基化修饰，造成

RNA聚合酶全酶对启动子亲和力降低。

β和β’亚基组成了聚合酶的催化中 心，它们在序列上与真核生物RNA聚 合酶的两个大亚基有同源性。β亚基能

与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。

大肠杆菌RNA聚合酶的组成

分析

真核生物中有3类RNA聚合酶，其结构比大肠杆菌RNA聚合酶复杂。由于这些 RNA聚合酶所识别的启动子序列不同，因

而分别负责不同种类RNA的转录。。真核生物RNA聚合酶的结构比大肠杆 菌RNA聚合酶复杂，一般有8-14个亚基所

组成，相对分子质量超过5×105。