分子生物学重点

融合遗传理论：主张两亲代的相对性状在杂种后代中融合而成为新的性状而出现，也即子代的性状是亲代性状的平均结果，且杂合子后代中没有一定的分离比例。融合遗传方式是杂交后代的性状介于两亲本之间，若杂交后代自交，性状不会分离；若测交再次介于两者的状态之间 获得性遗传理论：获得性遗传是“后天获得性状遗传”的简称，指生物在个体生活过程中，受外界环境条件的影响，产生带有适应意义和一定方向的性状变化，并能够遗传给后代的现象

泛生论假说：生物体各部分的细胞都带有特定的自身繁殖的粒子，称为“微芽”或“泛子”。这种粒子可由各系统集中于生殖细胞，传递给子代，使它们呈现亲代的特征。环境的改变可使“微芽”或“泛子”的性质发生变化，因而亲代的获得性状可传给子代。 种质论：主张生物体由质上根本相异的两部分——种质和体质组成。生物体在一生中由于外界环境的影响或器官的用与不用所造成的变化只表现于体质上，而与种质无关，所以后天获得性状不能遗传。认为种质只存在于核内染色质中。魏斯曼认为染色质是由存在于细胞核中的许多遗子集合而成的遗子团。

基因论: 基因是染色体上的实体, 基因象链珠一样，孤立地呈线状地排列在染色体上, 基因是功能，突变，交换“三位一体”的最小的，不可分割的，基本的遗传单位。

位置效应：个基因随着染色体畸变而改变它与其他基因的位置关系，从而改变表型的现象

稳定位置效应：（果蝇的棒眼遗传）同源染色体发生不等交换

花斑位置效应：（果蝇的复眼遗传）

拟等位基因：表型效应相似，功能密切相关，在染色体上的位置又紧密连锁的基因

顺反位置效应：这种由于排列方式不同而表型不同的现象。

顺式位置效应：两个突变在同一条染色体上

反式位置效应：两个突变在两条染色体上

顺反子理论：基因是DNA 分子上一个特定的区段，就其功能来说是一个独立单位。在这一特定的DNA 片段内含有许多突变位点，muton ，即突变后可以产生变异的最小单位。这些突变位点之间可以发生重组，因此一个基因内含有多个重组单位，也称recon ，即不能由重组分开的最小单位。

重组测验是通过遗传图距确定突变的空间关系。

互补测验是确定突变的功能关系。

等位基因：同一座位存在的两个以上不同状态的基因, 其总和称之为复等位基因。

全等位基因：在同一基因座位(locus)中，同一突变位点（site ）向不同方向发生突变所形成的等位基因( homoallele )

非全同等位基因：在同一基因座位（locus ）中，不同突变位点（site ）发生突变所形成的等位基因 ( heteroallele )。 操纵子理论：

基因的类型：转录并翻译的基因，转录但不翻译的基因，不转录不翻译的基因

反式作用原件：通过核苷酸自身的特异二级结构控制与它紧密连锁的结构基因的表达一般不编码蛋白质(无基因产物的DNA 功能区)

反式作用因子：通过扩散自身表达产物（酶，调节蛋白）控制其他基因的表达可转录，可翻译成调节蛋白的DNA 功能区可通过互补测验体系确定其功能区域

DNA 为主要遗传物质，RNA 和蛋白质也可作为遗传物质。

基因是DNA 分子的片段：核酸—多聚核苷酸链—核苷酸—磷酸+核苷—核糖+碱基（ATGCU ）

DNA 和RNA 的区别：核糖，碱基，双链/单链，数量和长度，稳定性

为什么DNA 有T 无U ：有T 无U 是进化的结果，如果有U 可能会发生C 到U 的突变，导致无法区分两类U （U-G 配对，U-A 配对）潜在的遗传危险，DNA 中有T 无U 会使DNA 扩增会使生物进化会产生大基因组生物

DNA 作为遗传物质的优点：储存遗传信息大，稳定性高，可突变，方便修复。

DNA 双螺旋的结构特点：1. 骨架为脱氧核糖和磷酸通过3,5-磷酸二酯键链接而成

2. 碱基顶部集团裸露在DNA 大沟内3. 蛋白质因子和DNA 的特异结合依赖于氨基酸与DNA 之间的氢键的形成4. 蛋白质因子沿大沟DNA 形成专一性结合的几率与多样性高于沿小沟的结合5. 大沟的空间更有利于与蛋白质的结合。

影响双螺旋结构稳定的因素：氢键，磷酸酯键，碱基堆积力（非特异性结合力），分子间作用力，离子键 超螺旋：正超螺旋：右旋DNA 再右旋，负超螺旋：右旋DNA 再左旋L=T+W

核酸分子的空间结构：一级结构：DNA 分子的核苷酸组成和排列

二级结构：B 型：右手螺旋，

A 型：右手螺旋，

Z 型：碱基对平面相对与螺旋轴转动了180°，左手螺旋，主链的各个磷

酸根呈锯齿状排列重复单位是二核苷酸，只存在一个螺旋沟。只有

在正离子的浓度高至足以中和磷酸基上的负电荷时，才会形成。功

能：基因表达的调控，Z 关闭，B 表达。形成条件：在不具有严格

交替嘧啶-嘌呤序列中可形成，体内5-甲基胞嘧啶的存在有利于B

转向Z 。存在条件：高盐，多胺化合物，某些带正电荷的蛋白质，

负超螺旋或溴。保持稳定的因素：盐浓度等

三股螺旋：分子间的三股螺旋：

分子内的三股螺旋：

特点：位于B-DNA 大沟中，与B-DNA 以hoogsteen 键连接 第二股中间链必须是嘌呤链，第三股链至少8dNt ，真核生物

基因组内1％左右的序列为100bp 的重复序列和调控序列，T.S.DNA

多在其中

四股螺旋：

L 右手螺旋对，W 扭曲数，T 缠绕数

Top Ⅰ不需能量，作用一次消除一个负超螺旋

Top Ⅱ需要能量，作用一次引入两个负超螺旋

DNA 的变性：溶液的黏度降低，沉降速度加大，紫外吸收值升高

影响Tm 的因素：DNA 的碱基排列方式，DNA 的碱基组成，DNA 片段的大小，离子强度，变性剂的影响，

Ph 值。

DNA 的复性：影响因素：阳离子浓度，复性温度，S.S DNA分子长度，S.S DNA的初始浓度C 。

最大C 值：单倍体基因组总DNA 的含量

最小C 值：编码基因信息的总DNA 含量

C 值矛盾：1. 生物体进化程度高低与大C 值不成明显相关2. 亲缘相近的生物大C 值相差较大3. 一种生物内大

C 值与小c 值相差极大。

N 值佯谬：这种基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性。

割裂基因：真核生物基因。

重叠基因:反向重叠基因，同向重叠基因

重复基因：高度，中度，重复序列，单拷贝序列

形成：滚环扩增—突变，反转座插入，跳跃复制，不对称交换

转座：细菌、病毒和真核细胞的染色体上含有一段可在基因组中移动的DNA 片段，这种转移称之为转座 假基因：与正常基因结构相似，但丧失正常功能的DNA 序列，即不能翻译出有功能蛋白质的基因片段。

DNA 的复制：亲代双链DNA 分子在DNA 聚合酶的作用下，分别以每单链 DNA 分子为模板，聚合与自身碱 基可以互补配对的游离的dNTP ，合成出两条与亲代DNA 分子完相同的子代DNA 分子的过程。

DNA 复制的特点：1. 半保留复制2. 复制方向5’到3’。3. 半不连续复制，3’到5’走向的DNA 实际上是由 许多5’到3’反向合成的DNA 片段连接起来的（脉冲标记验证）UTP 是RNA 合成的前体，但是细胞也会 产生dUTP ，它会偶尔代替dTTP 掺入到DNA 中。两个关键的酶：dUTPass 和Ungase 。Ungase 在出现尿嘧啶 的时候将碱基切掉，形成AP 位点，再有AP 核酸内切酶在AP 位点附近将DNA 链切开，然后核酸外切酶将 包括AP 位点的DNA 链切除。

真核生物多起点双向复制，原核生物单起点双向复制。

复制叉: 在染色体上能够发生复制的特定位点处，双螺旋被打开而产生复制叉。

复制子: 在一个单一的复制原点处起始DNA 复制事件后，所复制的DNA 长度单位。

DNA 复制的引物：一小段RNA

DNA 转录激活：完成对先导链引物的合成，实现DNA 复制的转录激活起始

DNA 复制的模式：1. 复制叉式或新起始方式（置换式线粒体和叶绿体中，D-环方式单链复制）2. 滚环方式或 共价延伸方式（λ噬菌体）

DNA 复制的忠实性的保证：DNA 聚合酶的高度选择性和DNA 聚合酶的自我校正功能。

DNA 聚合酶：

原核生物：Ⅲ为复制酶，十个亚基构成。催化核心：α亚基—具有DNA 聚合酶活性； ε亚基—3’-5’核 酸外切酶校正活性； θ亚基—刺激核酸外切酶。有5种DNA 聚合酶，分别为DNA 聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 和Ⅴ。DNA 聚合酶I 是单链多肽，可催化单链或双链DNA 的延长，DNA 聚合酶II 则与低分子脱氧核苷酸链 的延长有关

真核生物：有5种DNA 聚合酶，分别为DNA 聚合酶α（定位于胞核，参与复制引发，不具5' －3' 外切酶活 性），β（定位于核内，参与修复，不具5' －3' 外切酶活性），γ（定位于线粒体，参与线粒体复制，不具 5' －3' ，有3' －5' 外切活性），δ（定位核，参与复制，具有3' －5' ，不具5' －3' 外切活性），ε（定位于核， 参与损伤修复，具有3' －5' ，不具5' －3' 外切活性）。

DNA 复制中涉及到的酶类：

解旋酶：DNA 复制、重组、修复过程中的关键发动蛋白

SSB ：维持解旋酶活性，避免解开的单链DNA 重新缔合形成双链。协同结合：一个SSB 蛋白与单链DNA 的 结合会促进另一个SSB 蛋白与其紧邻的单链DNA 结合。

DNA 旋转酶：每次催化引起的超螺旋数目变化为2。。能产生负超螺旋以抵消复制叉移动所产生的正超 螺旋。

DNA 连接酶：ATP （NAD ）与酶结合产生E －AMP ，E －AMP 上的AMP 转移到DNA 的5‘-PO4上使其活化。 活化的5‘-PO4与相邻的3‘-OH 作用形成3’－5’磷酸二酯键，并释放出AMP 。连接酶不能连接单链， 必须要有模板的存在；也不能连接3‘-OH 和5‘-PPP 以及DNA 与RNA 。

合成RNA 引物的酶：RNA 聚合酶

除去RNA 引物的酶：RNAseH

拓扑异构酶：消除DNA 双链的超螺旋堆积

DNA 复制体系：亲代DNA 为模板，dNTPs 为底物，提供3’-OH 末端引物，多种酶

复制的起始：

复制起始原点：DNA 分子上一段短的区域发生熔解反应(melting)，双链分离形成单链区域。

DNA 双螺旋的解旋：螺旋酶由ATP 水解所驱动，并借助SSB 蛋白的结合把螺旋解开，单链部分被SSB 所覆 盖。解旋点沿DNA 移动标志着复制叉的产生。

复制的引发：引发反应和RNA 引物的合成。

DnaA 蛋白作为起始因子，识别并结合到oriC 右侧的4个9bp 的重复序列上。结合具有协同性

HU:组蛋白样DNA 结合蛋白，能引起DNA 链弯曲，并折叠成类似染色质的珠状结构。

DnaB 蛋白具有解旋酶活性，能够从两个方向使DNA 进一步解旋。

DnaB 和DnaC 及ATP 与单链DNA 相结合， DnaB 进一步解开DNA 双链，消耗ATP ， DnaC 脱离预引发体 。 DnaG 或起始先导链的复制；或起始滞后链第一个冈崎片断的合成。

复制起点：DnaA 蛋白识别并结合复制起点，DnaA 蛋白使DNA 双链解旋，DnaB 在DnaC 的作用下组装到oriC 上

预引发体形成：复制复合物的改型，DnaC 蛋白从预引发体脱离

DnaB 螺旋酶活化：螺旋酶解旋DNA ，引发酶假加入

引发体形成：引物合成，β滑动钳结合到印发的DNA 上，全酶组装

复制体形成，开始复制。

复制起始过程：首先在拓扑异构酶Ⅰ的作用下解开负超螺旋。

大约20个DnaA 蛋白与oriC 处的四个9bp 的保守序列相结合。

在HU 蛋白和ATP 的共同作用下， DnaA 复制起始复合物使3×13bp 的直接重复序列变性，形成开链。 DnaB 和DnaC 及ATP 与单链DNA 相结合， DnaB 进一步解开DNA 双链，消耗ATP ， DnaC 脱离预引发体 。 解旋酶继续打开DNA 双链。

一旦局部解开双链，SSB 蛋白就结合到单链上以稳定解开的单链。

接着，由引发酶组成的引发体迅速的作用到两条单链DNA 上。不论是前导链还是滞后链，都需要一段RNA 引物来起始子链DNA 的合成。

β滑动钳加载到RNA 引物末端，DNA 聚合酶全酶组装。

复制体形成，DNA 复制开始。

甲基化作用：子链被Dam 甲基化后，才能有效地与DnaA 蛋白结合，起始新一轮的DNA 复制。

DNA 链的延伸：

全酶的循环，滑动钳的利用：快速循环的一个原因是所有的反应组分通过蛋白质—蛋白质相互作用而紧密 结合在一起，因此尽管负责后随链合成的聚合酶不断从完成的冈崎片段末端脱落，负责前导链合成的聚合 酶在染色体DNA 复制过程中却始终通过β钳紧密地束缚着DNA ，保证了PolIII 全酶始终结合在复制叉上。 同时在全酶中γ复合物的存在保证了β钳在新合成的引物上快速组装，及它们从完成的DNA 链上的快速去 组装。γ复合物更靠近负责后随链合成的核心聚合酶，使两个核心酶从DNA 上脱落的能力不同，分别对应 于前导链连续合成和后随链不连续合成的需要。由于细胞中β二聚体的数目与大肠杆菌基因组复制过程中 产生的冈崎片段数目相比低一个数量级，所以β环也必须重新利用。PolIII*的γ复合物本身就能催化β二聚 体从DNA 上脱落（即钳的载体同时也是钳的卸载体）并用于新的位点。γ复合物作为载体还是卸载体可能 取决于其结合的DNA 结构。当γ复合物结合引物末端时，它将采取一种构型，有效地水解ATP 并通过协同 作用使β钳转运到DNA 上；当结合其他DNA 结构或在溶液中自由存在时，γ复合物可能采取不同的构型 从而失去了协同作用，这个构型可能催化β蛋白环的开关，从而保持β钳结合DNA 或从DNA 上脱落的平 衡。由于PolIII 核心酶和γ复合物都能通过与β环单体的C 末端相互作用而结合到β环的同一个面上，它们 结合位点的重叠导致PolIII 核心酶和γ复合物不能同时与β钳结合。在DNA 进行性地合成中，β钳与PolIII 核心酶稳定连接，防止γ复合物进入，因而有效防止了滑动钳的过早脱落。只有当完成一个冈崎片段合成

后，PollII 的核心酶从β钳上脱落时，γ复合物才可以接近β钳并导致钳的脱落。

复制的终止：

环形DNA 的终止：形成Ter-TUS 复合体

线性DNA 避免5’端缩短：一开始就采取环化的方法—λDNA 。两端都有一段重复的核苷酸序列，称末端冗余—噬菌体T7。DNA 通过在末端产生一个发夹，可形成一特殊结构。—草履虫。通过引入一个蛋白质直接从末端起始DNA 的合成，一些线性病毒核酸的5’末端可共价连接蛋白质，借助蛋白质的介入来解决线性分子末端复制问题—腺病毒DNA 、脊髓灰质炎病毒RNA

真核生物染色体末端补齐模式：端粒和端粒酶。

酶的内部模板先是通过碱基配对与端粒的3’端的TG 股结合，然后根据模板的序列延伸TG 股。在合成一拷贝的重复序列后，端粒酶必须调整位置以便进一步延伸端粒。当TG 股进一步延伸至一定长度时，又回折形成发夹结构，这是通过非标准碱基配对形成发夹结构实现的，称为尺蠖模型。从而使其末端成为合成互补CA 股所需的引物

DNA 复制的调控：正调控RNA-Ⅱ正调控的转录激活

负调控RNA-A Ⅰ抑制

英文：

1. 转录 transcription 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。

2. 翻译 translation 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。

3. 编码链 coding strand

4. 模板链 template strand

5.RNA 聚合酶 RNA polymerases

6. 启动子 promoter 是一段位于结构基因上游区的DNA 序列，能活化RNA 聚合

酶，使之与模板DNA 结合并具有转录起始的特异性。

6. 转录起始位点 startpoint 与新生RNA 链的第一个核苷酸相对应的DNA 链上的碱基，编

码链上通常是嘌呤。

7. 终止子 terminator

8. 转录单位 trascriptaion unit

9. 核蛋白微粒 small nuclear RNA 与蛋白质形成复合体，， 参与真核生物RNA 的加工过

程。

10. 增强子 enhancer 增强转录

11. 沉默子 silencer 抑制转录

12. 绝缘子 insulater 阻断增强子或沉默子的作用

13. 螺旋-转角-螺旋 Helix-turn-Helix （HTH ） 结构域包含两个 α-螺旋和一个明显的β-

转角。

14. 锌指结构 Zinc fingers 在蛋白质中，一小段保守的氨基酸序列（约23个氨基酸

残基）结合一个锌离子而形成的一个相对独立的功能域。

15. 亮氨酸拉链和螺旋-环-螺旋 bZIP and bHLH

16. 同源域 Homeodomains （HDs ）

原核生物

启动子特征：

-10区：Pribnow 盒，是RNA 聚合酶随后滑到区域的结合位点（B site）, 或紧密结合位点。保

守序列TATAAT, 保守序列突变影响开放复合物形成的速度，富含AT ，解链发生区

-35区：Sextama 盒，是RNA 聚合酶首先识别和结合的位点（R site ），或松弛结合位点。保

守序列TTGACA ，

-40—-70区：能与CAP-cAMP 复合物结合，是激活转录的正调控位点。-40—-50弱-50—-70

强

+1区：转录起始点（I site），几乎均为嘌呤

Sextama Box 与Pribnow Box 间距17bp ，有利于RNApol 启动

聚合酶特征：

核心酶：2α，β，β’

全酶：核心酶加ζ

ζ：1. 可重复使用

2. 使全酶识别Sextama Box（TTGACA ）, 与模板链结合

3. 修饰RNA 聚合酶构型

增强全酶与R ，B site的专一性结合力

降低全酶与DNA 的非专一性结合力

α：1. 核心酶的组建因子

2. 促使RNA 聚合酶与DNA 模板链转录因子的结合

3. 聚合酶前端的α因子使双链解链为单链，尾端的α因子使单链新聚合为双链

4. 启动子识别过程中起作用

β：1. 促进RNA 的延伸

2. 参与NMP 之间的磷酸二酯键的形成

3. 与ρ因子竞争RNA 的3’末端

4.I 位点：专一性的结合ATP 或者GTP 利福平敏感型 起始位点

E 位点：对NTP 非转移性结合 利福平非敏感型 延伸位点

β’：1. 促使RNA 聚合酶与非模板链结合

2. 与SSB 类似

转录全过程分起始、延长、终止3个阶段

1．转录起始：转录起始的第一步是先由σ因子辨认DNA 的启动子，并由RNA-pol 全酶与启动子结合，DNA 双链打开10～20个碱基对，形成转录空泡(transcription bubble) 。RNA-pol 按模板链上核苷酸的序列，以四种NTP 为原料，按碱基互补原则依次与模板链上的相应碱基配对(A—T ，U —A ，G —C) 。在起始点处，两个与模板配对的核苷酸，在RNA-pol 的催化下，以3'-5'磷酸二酯键相连，形成RNA 聚合酶全酶、模板和转录5'端首位的四磷酸二核苷组成的转录起始复合物。RNA 5'端总是三磷酸嘌呤核苷酸，GTP 或ATP 。以GTP 最常见．所以起始复合物是由RNA 聚合酶全酶、DNA 、pppGpN-OH 3'所构成。起始复合物生成后，σ因子即脱落。脱落的σ因子可再次与核心酶结合，开始下一次转录开始，所以σ因子可反复使用于转录起始过程的。

2．转录延长：是在转录起始复合物3'-OH 端逐个加入NTP 形成RNA 链。：延长阶段的化学反应主要是催化与模板相配对的核苷三磷酸(NTP)相聚合，形成3'，5'-磷酸二酯键。因此，转录延长的方向也是5'→ 3'。σ因子脱落以后，NusA 结合到核心酶上，核心酶向模板链下游移动，在核心酶的催化下，与DNA 摸板链互补的NTP 逐个聚合到新生的RNA 链上。聚合时，

是与前一个核苷酸以3'-5'磷酸二酯键相连，合成方向5'到3'，这样RNA 链不断延长。形成核心酶-DNA-RNA 转录复合物。。随着反应的进行，核心酶沿着DNA 链向前移动，继续催化下一个核苷酸的聚合，这样逐渐形成一条RNA 新链，新链与DNA 模板构成杂化双链，它们与转录酶共同构成转录复合物。随着转录的进一步延长，RNA 与模板逐渐分离，DNA 重新形成双螺旋结构。另外发现，在同一DNA 模板上，可以有相当多的RNA 聚合酶在同时催化转录，生成相应的RNA ，而且在较长的RNA 链上可以看到核糖体附着，说明转录过程未完全终止，就可以开始进行翻译。

3．转录终止：核心酶移动到DNA 模板的转录终止部位，就停顿下来不再向前移动，转录产物RNA 从转录复合物上脱落下来。转录终止有依赖ρ因子的转录终止和非依赖ρ因子的转录终止两种机制。ρ因子可以识别并结合转录终止信号，还有ATP 酶和解螺旋酶的两种活性，与终止信号结合后，可以使RNA 聚合酶停止移动，聚合反应停止，利用两种酶的活性，可使产物RNA 脱离DNA 模板，完成转录终止。非依赖ρ因子的转录终止是通过RNA 产物的特殊结构实现的。模板链终止部位的一些特殊的碱基序列转录出来的RNA 产物的3’端常常形成茎环结构以及后随的一连串的寡聚U ，茎环结构可使RNA 聚合酶核心酶变构不再前移，而寡聚U 则有利于RNA 链与摸板链脱离，因为U-A 碱基配对是所有碱基配对中最不稳定的配对。

真核生物：

1. 有三种RNA 合酶，分别合成三种RNA

2. 许多mRNA 分子寿命很长，半衰期长

3. 有加帽加尾的过程

4.mRNA 都是单顺反子

5. 有内含子的剪切过程

基本水平转录的顺式作用元件：

核心启动子 TATA box

上游启动元件 UPE GAAT box ，GC box

受特异诱导表达的顺式作用元件：

增强子

沉默子

RNA 聚合酶Ⅰ：

顺式作用元件：UPE ，核心启动子

反式作用因子：UBF ：结合UPE ，结合到上游启动子富含GC 区，同时也结合到核心启动子

上游部分序列

SL1：选择性因子，确保RNA 聚合酶正确定位在起始点

TBP （一个）TATA 结合蛋白

TAF （三个）TBP 相关因子

UBF 与RNA 聚合酶Ⅰ相互作用可识别不同来源的模板，但SL1 具有种属特异性 RNA 聚合酶Ⅲ：识别内部启动子和上游启动子

内部启动子的第一类型：tRNA 转录

顺式作用元件：A box ：TGGCNNAGTGG tRNA 的D 环

B box ：GGTTCGANNCC tRNA 的TψC环

反式作用因子：TF Ⅲ C ：是内部启动子的结合因子，可以帮助TF Ⅲ B 结合到转录起始点

上游。

TF Ⅲ B ：定位因子，可以帮助 RNA pol Ⅲ 结合并起始转录。结合到A box

上游 50bp 的位置，它的结合位点没有序列的特异性， 它的结

合取决于 TF Ⅲ C 的结合。

TFIIIB 包括TBP 和TAF 。

内部启动子的第二种类型：5S rRNA转录

顺式作用元件：A box ：+50到+65

B box ：+1下游的81到99bp

反式作用因子：TFIIIA ：有九个锌指，使特异的氨基酸与特异的碱基接触并相互作用形成致

密的蛋白-DNA 复合物

TFIIIA 与C 结合，TFIIIB 结合A+C

内部启动子第三种类型：用于scRNA 基因转录，具有TATAbox 和类RNA 聚合酶Ⅱ结合的顺

式元件序列

RNA 聚合酶Ⅱ：

顺式作用元件：

RPB1：包含有CTD ；结合DNA ；参与起始位点的选择；与β’同源

RPB2：包含活性位点；参与起始位点的选择和延伸速率；与 β 同源

RPB3：与Rpb11共同发挥功能，与原核生物RNA 聚合酶的 α 二聚体同源

RPB9：含有参与延伸的锌带基序；选择起始位点的功能

RPB11：与Rpb3 共同发挥功能，与原核生物RNA 聚合酶的α 二聚体同源

核心亚基：RBP1和RBP2和RBP3

RBP7和RBP11为活性所必需

RBP1和RBP6高度磷酸化

根据CTD 中7个氨基酸的重复序列中Ser 和Thr 的磷酸化状态，将Rpb1分为3种亚型：

（1）基本结合型：ⅡA 型，是与启动子最初的结合型，没有磷酸化发生。

（2） ⅡO 型：在TF ⅡH 酶的作用下，CTD 发生高频率磷酸化，使RNA 聚合酶离开启动子，

转录效率是ⅡA 型的10倍以上。

（3）当未被磷酸化的ⅡA 受到蛋白酶水解后可以转化成为ⅡB 型。

真核生物中RNA pol的作用必须有其他相关转录蛋白在启动子处的先期结合才能启动转录 RNA 聚合酶Ⅱ+ >20TFⅡs 逐级组装成转录起始复合物TIC

TF II D：一种复合蛋白，含有一个TBP 和8-10个TAF

TBP ：TBP 用途广泛，与β亚基的功能相似，可以识别TATA-BOX 的小沟，可以使DNA 弯曲

约80°。

TAF ：与起始因子和下游的启动子元件（DPE ）一起帮助TBP 从启动子处发动转录；同时可

以与激活子相互作用。

TF ⅡA: 直接与 TFII D 的TBP 结合（也可能直接与 DNA 发生接触）

增强 TF II D 与 TATA box结合的能力

一种抗阻遏物，通过封闭转录阻遏物而稳定DNA-TF II D复合体。转录阻遏物能够抑

制其它转录因子与DNA 的结合，或使TBP 从DNA 上脱离下来。

TF II B: TF II D 和 TF II F / RNA pol II之间的剪刀撑因子。

含有两个结构域，其中的一个与负责与 TF ⅡD 结合, 另一个与TF ⅡF / RNA pol Ⅱ相

结合。

TF ⅡB: 紫色的是TBP 蛋白，灰颜色的是DNA ，TF ⅡB 用绿色表示。

TF ⅡF: 结合并招募RNA 聚合酶Ⅱ 到 转录起始复合体（TIC ）上

能够降低 RNA 聚合酶Ⅱ 与 DNA 之间的非特异性结合

具有螺旋酶/ATP酶活性，依此促进RNA 的延伸。

TF II H:是一个具 9亚基的最大复合体

具螺旋酶/ATP酶活性、激酶活性

使 RNA 聚合酶II 的 CTD 磷酸化

DNA 损伤修复

TF ⅡE: 具有TF ⅡH 的激酶活性

增强子的组织和细胞学表达特性：

1. 远距离作用 绝大多数增强子位于基因的上游，原核生物增强子离启动子比较近，真核比

较远，增强子在距离其目标基因较远的位置发挥作用

2. 增强子的位置无需固定，可在受其调控基因的上游、下游、或内部。

3. 一个增强子可以包含一个以上能够被转录激活子识别的元件。

沉默子：

可以在远距离调控转录 （至少 1 kb 以外）。

可以使染色质卷曲成浓缩的难以接近的非活性的形式。与组蛋白的去乙酰化有关。

沉默子是一种通过延伸DNA 的异染色质化而影响染色质结构，形成高密度的异染色质，从

而关闭转录的DNA 元件。

绝缘子：

是一段具有特化染色质结构的区域，能够阻断增强子和沉默子对靶基因的作用效应。

转录激活因子发挥作用的方式

1. 改变DNA 的构象：使启动子暴露出来，有利于RNA 聚合酶的结合。

2. 影响基本转录起始复合体的装配：加强或减弱基本转录复合物与DNA 的结合。

3. 影响其他调节因子的活性：与DNA 结合或与蛋白质结合。

转录激活结构域： Transcription-activating

1. 酸性结构域

2. 富含谷氨酸盐的结构域

3. 富含脯氨酸的结构域

激活域的功能是将RNA 聚合酶募集到启动子处，让结构基因开始表达。

转录过程的延宕：模板DNA 中富含G/C启动子导致转录速度慢下来

转录泡（transcription bubble ）：DNA 在RNA 聚合酶的结合中始终维持大约13bp 的解链区

域，转录位点处的这种动态短暂的结构

TF ⅡS ：转录延伸因子：刺激延伸；TF ⅡS 负责转录产物的矫正

转录的未成熟终止：

1. 由于核小体致密的结构

2. 3’-end 具有高亲和力结合的核蛋白质影响

3. 沉默子和DNA loop 结构的影响

4. DNA分子的弯曲

终止子特征：

反向重复序列，富含CG 对；

在反向重复序列之间是一段非重复序列；

在非模板链上终止子后面紧跟富含T 的区域。

RNA 中富含G/C的发夹结构之后紧跟着 U 的串联体。

功能：G/C 丰富会造成转录延殆；

当RNA 聚合酶将反向重复序列转录成mRNA 时， mRNA 会形成茎环结构（发夹结构）。 rU-dA 碱基对会引起RNA 聚合酶的停顿，为发卡结构的形成提供了可能。发卡结构的 形成使得将DNA 模板与RNA 产物结合在一起的原本就较弱的rU-dA 碱基配对变得更 加不稳定。稳定性降低的结果是RNA 与模板分离，转录终止。

NusA 可能通过增加RNA 聚合酶在终止子的暂停来强化其终止效率，促进了发卡结构 的形成。

ρ因子依赖型：反向重复序列,G/C少

存在反向重复序列但其后在DNA 上没有A/T

RNA 形成松散的发夹结构

ρ因子不依赖型：反向重复序列, 富含CG

在非模板链上终止子后面紧跟富含T 的区域

RNA 中富含G/C的发夹结构之后紧跟着 U 的串联体

茎环结构的稳定程度直接影响终止效率

通读：有些终止子的作用可以被特殊的称为抗终止因子的蛋白质所阻止，使RNA 聚合酶越

过终止子，继续转录的现象。N 蛋白具有抗终止作用。

进行性的抗终止：NusA 结合到RNA 聚合酶上，N 蛋白结合到NusA 和 转录产物的含有nut

位点的 box B 上，在延伸的RNA 上产生了一个环型结构。这种结构只能

在nut 位点附近的终止子处产生抗终止作用。此结构存在于体外，终止作

用较弱

进行性终止：S10 结合于聚合酶上，NusB 结合到转录产物的nut 位点的box A上 。这就在

聚合酶和转录产物之间提供了另一个连接点，增强了复合物的稳定性。NusG

的存在也增强了复合物的稳定性。可以对远距离的下游终止子产生强的抗终止

作用

RNA 加工是对初生转录本进行修饰的总称。

可以防止前体RNA 被RNase 降解。

加帽：在RNA 链长度超过20-30nt 之前，其5’端经化学修饰被加上了一个7-甲基鸟苷残基，

这种5’末端的修饰称为帽子结构。

以反方向加到新生的RNA 链上，催化这一反应的酶是鸟苷转移酶。

与m7G 紧邻的两个核苷酸在2’- O 位也可能发生甲基化。如果第一个核苷酸是A ，

则在A 的N6位上还有一个甲基。

功能：1. 保护mRNA ，防止降解。

2. 将mRNA 转运出细胞核。

3. 增强mRNA 的可译性。

4. 帽子结构是pre-mRNA 正确剪切所必需。5’端完整的帽子结构将有利于第一个内

含子的剪切

加尾：核内不均一 RNA 和 mRNA 在其3’-末端都有一个独特的结构：由 AMP 残基组成

的长链，

信号：位于pre-mRNA 多聚腺苷酸化位点上游约20nt 处的AAUAAA 基序，在下游约23~24

nt 处为富含GU 的基序，紧连一富含U 的基序。

CPSF, CstF, CFⅠ, CFⅡ, poly（A ）聚合酶和RNA 聚合酶Ⅱ

功能：1. 稳定mRNA ，防止降解。

2. 促进mRNA 的翻译

3. 在拼接和mRNA 向核外运输的过程中发挥作用。

多聚腺苷化信号位点是其上游最近的内含子剪切的必需因素。

RNA 的降解：真核细胞中mRNA 降解的前奏是先去掉polyA 尾，然后触发了5’帽子的去除，

最后导致mRNA 被一种外切酶从5‘→3’降解。

SD 序列：原核生物起始密码子AUG 上游7-12个核苷酸处有一段保守区，可以与16S rRNA

的3’端反向互补，在mRNA 与核糖体小亚基的结合过程中起作用。

RNA 的剪切：

内含子和外显子的连接序列高度保守，成为剪接过程重要的识别序列

第一类剪切机制：剪接活性由35s RNA 自身催化（auto-catalysis ）完成，剪接过程不需任何

酶类与能量的参与。

剪接反应只要求鸟苷酸的3’-OH 。一处的磷酸酯键转化为另一处新的磷

酸酯键，不需以分解高能前体物（NTP ）为代价而形成新的磷酸酯键，破

坏的磷酸酯键与形成的磷酸酯键总是相等。

第二类剪切机制：在Branch Site 的两侧存在一些短的序列，与其上游互成 IR ，形成茎环结

构（但A 不包含在IR 序列内，从而被排除成芽状突起）

发生二次转酯反应

第三类内含子剪切模型：

剪接体的作用是通过不同RNA 分子间的互补序列，将内含子3个关键位

点——5’供点，3’受点和分支位点精确而又有序地聚在一起，便于完成

组成型剪接 ：一个一个剪切掉内含子。

选择型剪接 ：在个体发育和细胞分化时，可以有选择性的越过某些外显子或某个剪接点进

行剪接，产生出组织或发育阶段特异性的mRNA ，保证各同源蛋白质之间既

有相同的结构或功能域，又具有特定的性质差异，即产生同源异型蛋白。

RNA 的编辑：是指由RNA 水平的核苷酸改变所引起的密码子发生变化的一种预定修饰，一

种RNA 编辑是以另一RNA 为模板来修饰mRNA 前体。

通过编辑，可以给mRNA 前体添加新的遗传信息。

编辑机制：

1. 碱基的插入与删除

2. 碱基的改变

意义：1. 形成/删除AUG, UAA, UAG, UGA„

2. 改变密码信息

3. 扩大编码的遗传信息量

4. 较大程度地改变了DNA 的遗传信息，使该基因的DNA 序列仅是一串简略意义模糊

的序列

密码子Codon ：信使RNA 分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时，代表某

一种氨基酸。

遗传密码Genetic code ：遗传密码决定蛋白质中氨基酸顺序的核苷酸顺序 ，由3个连续的

核苷酸组成的密码子所构成

起始密码子Initiation codon：mRNA 上的碱基顺序每3个碱基用解读框架划分开，可决定其

所生成蛋白质的氨基酸顺序，为了使碱基顺序作为遗传信息能正确转译，通常

需要从某个特定的位置开始转译。这个起始点的密码子就叫做起始密码子。真

核生物AUG ，翻译对应是甲酰甲硫氨酸

终止密码子Termination codon ：. 蛋白质翻译过程中终止肽链合成的信使核糖核酸(mRNA)的

三联体碱基序列，为UAG,UAA,UGA

开放阅读框ORF ：基因序列中的一段无终止序列打断的碱基序列，可编码相应的蛋白。 阅读框Reading frame：是指RNA 或DNA 中，一组连续且不重复的3核苷酸密码子。

三联子密码：mRNA 上每三个核苷酸翻译成蛋白质多肽链的一个氨基酸，这三个核苷酸就称

为三联子密码。

特点：1. 通用的三联体密码：

2. 三中读二的密码：线粒体tRNA 含有较多的U ，二级结构松弛，对密码的识别摆动

性更大，对密码子家族采用三中读二的原则。也称为超摇摆。

3. 副密码子paracodon ：每个tRNA 分子上有一个特异的小区以供其氨酰基-tRNA 合

成酶所识别，这就是tRNA 分子上的副密码子。

4. 密码子的简并性：同一种氨基酸具有两个或更多个密码子的现象

5. 密码子的偏爱性：选择缔合能适中的密码子。 tRNA 的反密码子与mRNA 中密码

子的缔合。稳定结合与快速卸载。

无义突变：指由于某个碱基的改变使代表某种氨基酸的密码子突变为终止密码子，从而使肽

链合成提前终止

错义突变：是编码某种氨基酸的密码子经碱基替换以后, 变成编码另一种氨基酸的密码子, 从

而使多肽链的氨基酸种类和序列发生改变

多聚核糖体：指合成蛋白质时，多个甚至几十个核糖体串联附着在一条mRNA 分子上，形

成的似念珠状结构。

同义密码子：编码同一氨基酸的密码子称为同义密码子。

密码子家族：在密码子中，前两个碱基相同，并且编码同一种氨基酸的密码子。 广义密码子：指密码子中的第二个核苷酸对氨基酸的编码的特征

扫描渗透：真核生物翻译过程中，有5-10%的情况，核糖体会越过第一个AUG ，继续扫描更

加合适的一个AUG 的机制

翻译体系的五种构件：

转运RNA(tRNA) ：多肽链上的氨基酸顺序是由mRNA 的碱基顺序决定的。由 一套适配器分子即tRNA 分子通过其反密码子与密码子的互补配对而将相应的氨基酸引入到多肽链中，每一个适配器分子装载一个特定的氨基酸。

功能：tRNA 通过氨酰-tRNAaa 合成酶及副密码子的作用装载aa 。通过密码子与反密码子

的识别，才能被带到mRNA-核糖体复合物上，插入到正在合成的多肽链的适当位

置上。

结构：D 环（二氢尿嘧啶环）：连接氨酰tRNA

反密码子环： 能与mRNA 的密码子进行碱基互补配对，破译mRNA 上

受体臂：氨基酸的-COOH 与接受臂末端的腺嘌呤核苷酸的2’-或3’-OH 相连，

形成酯键。

T ΨC 臂：连接5S rRNA

可变环：在反密码子与假尿嘧啶环之间，大小决定着tRNA 分子大小.

种类：起始tRNA 和延伸tRNA

同工tRNA ：几个携带相同氨基酸的不同tRNA

校正tRNA ：校正tRNA 通过改变反密码子区校正无义突变和错义突变

氨酰tRNA 合成酶：每一种氨酰-tRNA 合成酶催化特定的氨基酸装载到相应的tRNA 分子上。装载有氨基酸的tRNA 分子称为氨酰-tRNA 或装载tRNA 。

核糖体：由多种粒子组成，是蛋白质合成的场所。

rRNA 在细胞核的核仁中合成

原核生物核糖体构成：70S

50S 核糖体亚基：一分子23S 的rRNA 和一分子5S 的rRNA 和34种核糖体蛋白

30S 核糖体亚基：一分子16S 的rRNA 和21种核糖体蛋白

真核生物核糖体构成：80S

40S 核糖体亚基：一分子18Sr RNA和33种核糖体蛋白

60S 核糖体亚基：5S Rrna,5.8S rRNA，28S rRNA和50种核糖体蛋白

肽基转移酶活性(Peptidyl transferase activity)只存在于23S rRNA 上。

SD 序列：原核生物起始密码子AUG 上游7-12个核苷酸处有一段保守区，可以与16S rRNA

的3’端反向互补，在mRNA 与核糖体小亚基的结合过程中起作用。

KOZAK 序列：

八个活性位点：

mRNA 结合位点：与转录来的信使RNA 相结合.

P 位点：肽酰基tRNA 位或者给位, 是结合起始tRNA 的位点

A 位点：氨基酰-tRNA 结合位点或受位, 结合新进入的氨基酸.

E 位点：tRNA 出来的位点

肽基转移酶活性位点：将肽链转移到另一个氨基酸上面, 就是将肽链延长.

EF-Tu 位点：EF-Tu 循环位点, 可以理解为翻译过程中能量的供应点.

转位因子EF-G 结合位点：使得新合成的肽链转移到P 位点.

5S RNA位点：与核糖体小亚基的结合位点.

信使RNA ：

遗传密码子的特点：1. 以构成mRNA 分子的核糖核苷酸碱基为“字母”、按线性方式书写。

2. mRNA 上每一个“单词”由三个核糖核苷酸字母组成，每三核糖核苷酸称为一个密码子，代表一个特定的氨基酸3. 每个三联体密码仅代表某一特定的氨基酸。

4. 密码子有简并性5. 包含起始密码子和终止密码子6. 密码子之间无间隙7. 密码子不重叠7. 密码子具有通用性（极少数除外）

密码子破译的前提条件：1. 重叠的三联体密码是不可能存在，氨基酸数目和核苷酸数目存

在着一对一的关系2. 只有用3个碱基决定一个氨基酸才足以编码20种氨基酸。

3. tRNA 和氨基酸及三联体的结合是特异的4. 上述的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜（NC ）的微孔，而tRNA-氨基酸的复合体是可以通过的。

过程：每次在无细胞系统中仅加一种已知顺序的三联体RNA （如ACA ），同时在氨基酸中只

用14C 标记一种氨基酸（如Ser ），若ACA 进入核糖体后，tRNA 上携带的不是所标记的Ser ，那么tRNASer 和其携带的Ser 就不能与核糖体上的ACA 特异结合形成大的复合体，而从NC 上透过，所以通过测定透过NC 的tRNA-aa 小复合体是否带有标记，如带有标记就可以确定输入的三联体ACA 不是Ser 的密码子；那么就可重新输入另外的三联体RNA ，一直到tRNA 所带有的标记的氨基酸不透过NC ，说明此三联体RNA 正好是标记氨基酸的密码子

广义密码子特点：1. 转录的模糊性（非转录错误）2. 生物的适应性

密码子和反密码子间的缔合能分析

密码子对氨基酸性质的决定

密码子中碱基对蛋白质功能的决定 1,3位的摇摆影响不大，2号影响大

生物学意义

起始因子、延伸因子、和终止因子 ：多肽的合成分为三个步骤即起始、延伸、和终止

翻译起始：

tRNA 的负载：1. 氨基酸的活化：以ATP 为能源，氨基酸被氨酰-tRNA 合成酶活化生成氨酰腺

苷酸。

2. 负载：氨酰腺苷酸的氨酰基团被转移到特定的tRNA 上，形成氨酰-tRNA 。 每个细胞中有20种AARS ，每种合成酶识别一种氨基酸和所有能够装载这个氨基酸的

tRNA 。

根据序列和结构的相似性，AARS 分为两类：Ⅰ型和Ⅱ型 。

第一类AARS 首先将aa 加到tRNA 的A 残基的 2‘-OH 末端，然后再转移到 3’-OH 上。 第二类AARS 直接将aa 残基加到3‘-OH 上。

核糖体的解离

蛋白质的合成起始不是完整的核糖体所具有的功能，而是由游离亚基执行的。

起始因子（原核生物为IF-1 和 IF-3；真核生物为 eIF1A 和 eIF3）参与了核糖体的解离。 合成肽链所需的组成：1.mRNA ，2. 特殊的负载tRNA ：甲硫氨酸（真核）甲酰甲硫氨酸

（原核）3.30S 和50S 核糖体亚基4. 起始因子5.GTP

原核生物：IF-1高效促进核糖体的解离，并结合在A 位，阻止氨酰-tRNA 的进入。

IF-3 结合在30S 亚基上，阻止与50S 亚基重新结合形成完整的核糖体，辅助30S

亚基与mRNA 上起始位点的特异结合。

IF2结合在核糖体小亚基上。是tRNAfMet 结合到30S 起始复合体（核糖体小亚

基）上的主要因子。功能域与IF1 相互作用。水解GTP 并与小亚基

解离，大小亚基结合 。

IF1与IF2/ tRNAMet /GTP 三重复合物结合，以保证fMet-tRNAMet 可以加到P 位

点。

tRNAfMet 只用于起始，识别AUG 或GUG （偶尔会使识别UUC ）

在 tRNAfMet 的受体臂中没有能够与5’- 末端互补的碱基。

在 tRNAfMet 的D 环，有一独特的序列：CCU.

在 tRNAfMet 的反密码臂中，有三个G:C碱基对，这是tRNAfMet 特有的.

原核生物的mRNA 通过与16S rRNA进行碱基互补配对，而实现与小亚基的组装。 30S 起始复合体包括30S 核糖体亚基，各一分子的mRNA, fMet-tRNAfMet ，GTP ,

IF-1, IF-2, and IF-3. 当起始密码子与fMet-tRNAfMet 进行碱基配对时，

小亚基构像发生改变，导致IF3的解离。

大亚基的结合激活了IF2-GTP 的GTP 酶活性，使GTP 水解，从核糖体上释放出

IF2-GDP 和IF1。

fMet-tRNAfMet 在 P 位点，A 位点是空位。

过程：1. 在IF1 的影响下，70S 核糖体解离为50S 和30S 亚基。2. IF-3结合到30S 亚基上，

阻止亚基间的重新结合。3. 绑定结合IF-1, IF-2,GTP在IF-3附近。4. IF-2保证了

fMet-tRNAfMet 的结合4. IF-3保证了mRNA 的结合，涉及到SD 序列6. 密码子和反密 码子的配对使小亚基构像发生改变，导致IF3的解离，50S 亚基结合上来。大亚基的结 合激活了IF2-GTP 的GTP 酶活性，伴随着GTP 的水解， IF-2、 IF-1的解离而形成70S 的复合体，进入翻译。

真核生物：真核生物40S 核糖体亚基在mRNA 加帽的5’-末端装配时，已经与起始子tRNA

结合。在mRNA 链上沿5’ 3’ 方向移动，直到发现第一个合适的AUG 。

是依赖ATP 的过程，由eIF4F 的螺旋酶活性所驱动。

起始密码子上下游的最佳序列为：在-3位置处为嘌呤碱基；在+4位点处为G ，

起始密码子AUG 中的“A ”处于+1位。

用扫描渗透机制，有时在上游的AUG 处起始一短的阅读框的翻译，但会在正确

的起始密码子之前终止翻译，然后继续扫描，在下游的AUG 处重新

起始翻译。但不是所有真核mRNA 都使用扫描系统。

有些病毒mRNA 含有内部核糖体进入位点，直接引起核糖体与RNA 分子内部结

合。

起始因子：与mRNA 的5’-末端组成起始复合体。与Met-tRNAi 形成复合物。将

mRNA-因子复合物结合到Met-tRNAi-因子复合物上。能够使核糖体沿

着mRNA 从5‘端扫描第一个AUG 。使起始tRNA 在起始位点与AUG

结合。介导60S 亚基的加入。

抗结合因子eIF3 and eIF6使大小亚基保持分离状态 。eIF1 和 eIF1A 的结合，

使40S 亚基能够与mRNA 结合。eIF5-eIF5B-GTP 能够使Met-tRNAiMet

• eIF2- GTP三元复合体结合到小亚基上。 GTP-结合蛋白eIF2 、eIF5B

将Met-tRNAiMet 安置在小亚基的P 位点处，形成43S 前起始复合体。

密码子和反密码子的配对导致eIF2水解GTP 。eIF5B 通过水解GTP 而

使自己从核糖体小亚基上解离下来，使60S 亚基加入复合体。

eIF4E 有帽子结合位点的功能。

eIF4G 是一个接头蛋白，能够结合到eIF4E ，eIF3 和polyA 结合蛋白上。

eIF4A 具有解旋酶的活性，利用ATP 水解提供能量将真核生物mRNA 分子5’-

前导区中的发卡结构解旋。需要eIF4B 的协助.

真核生物mRNA 环化模型：环化被认为是由elF4F 的elF4G 亚基和多聚A 尾结合蛋白的相互

作用介导的。这样核糖体完成了mRNA 的翻译后，释放的核糖体被理想地置

于同一mRNA 的起始翻译位点上。

过程：1. 抗结合因子eIF3和eIF6使大小亚基保持分离状态。eIF3结合到核糖体小亚基上防

止大小亚基的重新聚合。2.eIF1和eIF1A 结合的核糖体小亚基的A 位点上，防止起始的氨酰-tRNA 进A 位。 eIF1和eIF1A 促进40S 亚基与mRNA 结合。3. eIF5-eIF5B-GTP能够使Met-tRNAiMet-eIF2- GTP三元复合体结合到小亚基的P 位点，形成43S 前起始复合体。4. eIF4E ，eIF4G ，eIF4A 等因子都是与mRNA 分子相互作用的蛋白质分子。使翻译过程中的mRNA 分子首尾相连。5.43S 前起始复合体通过eIF3结合到mRNA 上，通过扫描的方式寻找AUG 。密码子和反密码子的结合导致了eIF2结合的GTP 水解，eIF3和eIF2- GDP 和eIF4B 离开小亚基， eIF5-eIF5B-GTP 促进60S 大亚基的加入。6.60S 亚基的加入导致了eIF5-eIF5B-GTP 的水解。eIF5-eIF5B-GDP 、eIF1和eIF1A 解离下来。复合物进入延伸状态。

延伸过程：

肽基转移酶是核糖体大亚基的成分，将fMet 从P 位点的 tRNA 上转移到A 位点的氨酰tRNA

上。这样形成了两个氨基酸组成的单位，叫做二肽，二肽连接在A 位点的tRNA 上。

1. 进位：在mRNA 的密码顺序指引下，新的氨酰tRNA 与EF-TU-GTP 结合后首先进入P 位点，

A 位空着，随后氨酰tRNA 利用GTP 水解释放的能量和延长因子（EF-T ）的作用下，翻转到A 位点

2. 成肽：肽基转移酶催化下，P 位的甲酰甲硫氨酸基（肽基）从P 位转移到A 位上与新来的

氨酰tRNA 的氨基形成第一个肽键，而转运fMet 的tRNA 仍留在P 位点，肽基转移酶作用在P 位点与A 位点连接处

3. 移位：mRNA 和A 位点结合的肽酰基tRNA 向左移动一个密码子的位置， EF-G 和GTP 改变

了肽酰基tRNA 和它的mRNA 的位置，移位后位于P 位点。

4. 退位：P 位的无负载的tRNA 脱离核糖体，A 位的肽基-tRNA 回到P 位，A 位空出准备接受

下一个氨基酸

原核：EF-TU,EF-TS,EF-G 真核：EF-1α，EF-1βγ，EF-2

翻译终止

当终止密码子出现在核糖体的A 位上时，没有相应的AA-tRNA 与之结合，释放因子能识别这些终止密码子并与之结合。释放因子RF 具有GTP 酶活性，可以催化GTP 水解，使肽链与tRNA 之间的二酯键断开，释放新生肽链。tRNA 从核糖体上释放，大小亚基释放，蛋白质的合成结束。

原核生物的终止因子：RF1，RF2，RF3，RRF

真核生物的终止因子：eRF1，eRF3

保证多肽准确翻译的机制：

1. 氨基酸与tRNA 间负载的专一性

氨酰-tRNA 合成酶对氨基酸的特异性识别和结合（双筛作用）

氨酰-tRNA 合成酶对特定tRNA 的准确识别与结合的专一性依靠氨酰-tRNA 合成酶对负密

码子的识别

2. 反密码子对密码子的识别

3. 对第一个甲硫氨酸（AUG ）的准确起译

4.A 位点的氨基酸-氨酰tRNA 的两次校对

5. 校对tRNA 的作用

错译的原因：1. 功能相同的蛋白质，氨基酸序列并非100%一致

2. 准译率上升，错译率下降，有时产生负效应

方式：1. 前进错误2. 氨酰tRNA 对tRNA 和氨基酸的错误识别和负载3. 密码子的误读4. 核糖体蛋白突变（错译的政府效应）5.tRNA 对终止密码子的错译6. 有目的的错读

翻译后的修饰加工：

蛋白质折叠：1. 蛋白质的自我组装 2. 分子伴侣介导的蛋白质折叠（分子伴侣：热休克蛋白，

伴侣蛋白，伴侣素。作用：1. 防止或消除肽链的错误折叠；

2. 增加功能性蛋白质折叠产率来发挥作用，而非加快折叠反应速度；3. 分子伴

侣本身并不参与最终产物的形成。）

蛋白质前体加工：1.N 端的fMet 或Met 的切除2. 新生肽链剪切加工3. 多肽修饰4. 二硫键的

形成5. 亚基的聚合

蛋白质的转运：翻译转运同步机制（蛋白质的合成和运转是同步发生）：翻译起始，蛋白质

N 端的信号肽先被翻译（信号肽：起始密码子之后，有一段编码疏水性

氨基酸的序列，合成能够启动蛋白质运转的一段多肽。）

翻译后转运机制（蛋白质从核糖体上释放后才发生运转）：

1. 线粒体蛋白质的跨膜运转

2. 叶绿体蛋白质的跨膜运转

3. 核定位蛋白的运转机制

核定位蛋白的运转机制：所有核糖体蛋白都首先在细胞质中合成，运转

到细胞核内，在核仁内被装配成40S 和60S 核糖体亚基，然后运转回细

胞质中行使合成蛋白质的功能。核蛋白中的信号肽——核定位序列(NLS)，

一般都不被切除，可以位于核蛋白的任何部位。

蛋白质的降解：细胞程序性死亡－Caspase （半胱氨酸蛋白酶）蛋白质选择性降解－泛素调

节成熟蛋白N 端的第一个氨基酸（除已被切除的N 端甲硫氨酸之外，但

包括翻译和修饰产物）在蛋白的降解中有举足轻重的影响。

基因表达的时间特异性又称为阶段特异性。

基因表达的空间特异性又称为细胞特异性或组织特异性。

转录组Transcripome ：是一个细胞、组织或有机体在特定条件下表达的一组完整的基因。 持家基因（组成型基因）：在所有细胞中都表达，它们提供所有的细胞生长所需的基本物质. 奢侈基因（Luxury genes）是在特定细胞中大量合成有特殊功能的蛋白质的基因.

constitutive expression 组成型表达 inducible expression 诱导型表达 操纵子（Operon ）：是一组连续排列、协调表达、功能相关的基因，是行使某种功能的基因

集合单位。

操纵基因（operator gene，O ）指能被调控蛋白特异性结合的一段DNA 序列，常与启动子邻

近或与启动子序列重叠，与操纵基因结合的调控蛋白被称为阻遏蛋白。

调控基因（I ）是编码能与操纵序列结合的调控蛋白的基因。

应激反应（stringent response）

弱化子（Attenuator ）

转座子（Transposon ）

协同调节：在细菌系统中，顺次参与同一代谢途径的酶通常会同时在细胞中合成。通过控制

能够编码所有基因产物的多顺反子mRNA 的分子合成的结果。

正调控：激活蛋白介导的调控方式

负调控：阻遏蛋白介导的调控方式

阻遏蛋白（Repressor ）：与操纵基因结合后能减弱或阻止结构基因转录的调控蛋白

激活蛋白：与操纵基因或位于启动子上游的控制因子结合后能增强或启动结构基因转录的调

控蛋白

诱导（Induction ）：通过诱导分子与调节蛋白的相互作用而起始转录的过程。

阻遏（Repression ）：通过与辅阻遏分子的相互作用，而使阻遏蛋白结合在DNA （或RNA ）特

定位点上的从而阻止转录（或翻译）的起始。

效应物（effector ）：能与调控蛋白结合，改变调控蛋白的空间构象，从而改变其对基因转录

的影响的这种因子

诱导物（Inducer ）：诱导物是通过与调节蛋白结合而触发基因转录的小分子。

辅助阻遏物（Corepressor ）：辅阻遏物是通过与调节蛋白结合而抑制基因转录的小分子。 结构基因（structural gene）：指编码蛋白质或RNA 的任何基因，包括结构蛋白、具有催化活

性的酶和调控蛋白。

调控基因（regulatory gene）：是编码参与其他基因表达调控的游离产物的基因。 顺式作用元件（cis-acting regulatory elements）：

反式作用因子（trans-acting regulatory gene）：

原核基因调控的类型和特点：

负调控：调节基因产物是阻遏蛋白，起阻止结构基因转录的作用。分为负控诱导和负控阻遏 阻遏蛋白结合在操作子位点，阻止基因的表达。没有调节蛋白时操纵元内结构基因

是表达的，而加入调节蛋白后结构基因的表达活性被关闭，这种调节称为负调节。 负控诱导：阻遏蛋白不与效应物结合时，结构基因不转录

负控阻遏：阻遏蛋白与效应物结合时，结构基因不转录。

正调控：调节基因的产物是激活蛋白。分为正控诱导和正控阻遏

转录因子结合在启动子位点，是RNA 聚合酶能够起始转录所需要的。没有调节蛋

白时操纵元内结构基因的转录活性是关闭的，而加入调节蛋白后结构基因转录活性 被开启，这种调节方式称为正调节。

正控诱导：效应物分子的存在使激活蛋白处于活性状态

正控阻遏：效应物分子的存在使激活蛋白处于非活性状态。

葡萄糖效应（降解物抑制作用）：有葡萄糖不表达其他糖的相关酶基因，及时有这些糖 大肠杆菌的乳糖操纵子（lactose operon）包括三个结构基因Z 、Y 和A ，以及启动子、控

制子和阻遏子等。转录时，RNA 聚合酶首先与启动区P 结合，通过操纵

区O 向右转录。转录产物的每一条mRNA 上都有这三个基因。转录的调

控是在启动区和操纵区进行的。

操纵子调控模型：控制某一代谢途径的相关基因, 紧密连锁地排列在一起, 受同一操纵子

控制。

极性突变效应(polarity)：位于前面的结构基因发生突变，导致翻译终止，使多顺反子中

突变位点下游的基因不表达。

滚雪球机制：由于每个细胞中大概有10个四聚体抑制物的存在， 因此不需要太多的诱

导物就可以启动乳糖操纵元的表达。随着乳糖操纵元产物的增多，会引起

更多诱导物的形成，就像滚雪球一样。

调控机理：

阻遏四聚物与操纵子特异性结合，操纵子关闭。

诱导物和阻遏物特异性结合，四聚体变构，特异结合力下降1000倍，操纵子打开 作用于O 位点上的阻遏物，使之变构，脱离O 位

作用于游离的阻遏物，使之变构，失去结合O 位的能力

操纵子上的基因在翻译的时候，核糖体沿着多顺反子移动，在翻译完上一个基因编码的蛋白 质后，核糖体解离，小亚基不立即从mRNA 上解离而是继续沿着mRNA 移动，直到遇到下 一个基因的起始密码，核糖体重新聚合，翻译下一个蛋白质。

乳糖操纵子的本底水平表达：

1. 没有诱导物存在时，也能够合成透过酶，才能够把第一个诱导物从细胞膜外运送到细胞膜内发挥其功能。

2. 乳糖不与阻遏物结合，真正的与之结合的是乳糖的异构体——异构乳糖，是在β-半乳糖苷酶的催化下形成的。所以这同样需要在非诱导状态下有少量的lac mRNA 的合成，这种合成称为本底水平的组成型合成。

3. 由于阻遏物与操纵区的结合不是非常紧密的，偶尔也会从操纵区上掉下来，这样就可以 开始mRNA 的合成。

葡萄糖对乳糖操纵子的影响：

1. 具有乳糖和葡萄糖的培养基中，大肠杆菌在消耗完葡萄糖之前是不会利用乳糖的。

2. 葡萄糖对lac 操纵子的抑制是间接的。不是葡萄糖而是它的某些代谢产物抑制了lac mRNA的合成。

顺式显性(cis-dominance)突变：操纵基因控制着邻近的基因，而对细胞内存在的其他等位基因无作用。此位点的突变。属于顺式作用位点突变

乳糖操纵子突变类型：

调控基因：突变发生在阻遏蛋白的DNA 结合位点，表达产物失去与O 的结合能力，操纵子

打开 Ic

突变发生在阻遏蛋白与效应物结合位点，表达产物失去与效应物的结合能力，操

纵子关闭 Is

操纵基因：操纵基因突变使其不再与阻遏蛋白结合 Oc

阻抑蛋白失去结合诱导物能力的突变被称为lacIs （超阻型突变）。由于阻抑蛋白上诱导物的

结合位点缺失，加入诱导物也不起作用，所以不可能将阻抑蛋白转变成非活性形

式。

cAMP 的调控 （普遍调控系统）: 当有乳糖存在时，操纵子开启，基因进行表达。当既有大

量半乳糖又有葡萄糖时，基因不表达，存在新的调节因子来控制乳糖操纵子开启，这个因子的活性与葡萄糖有关。葡萄糖可使腺苷酸环化酶活性降低；而腺苷酸环

化酶能将ATP 转变成cAmP 。

CAP-cAMP 激活乳糖操纵子的假说：CAP-cAMP 二聚体结合到DNA 上的激活物结合位点上，

RNA 聚合酶的α亚基的CTD 与 CAP 蛋白上的特殊位点相互作用，增强了聚合酶

和启动子的结合。RNA 聚合酶在CAP 的协助下结合到启动子上，CAP 由α-CTD （C

端结构域）识别。

色氨酸操纵子与负调控阻遏系统：

1. 它不受葡萄糖或 cAMP-CAP 的调控。

2. 操纵子除了具有阻遏系统（粗调）以外还有弱化系统（细调）。

mRNA 合成起始后，当培养基中完全没有氨基酸，转录将在一个区域停止，这种终止是受条

件的，这个区域被称为弱化子，具有典型终止子特点

转录的弱化理论认为mRNA 转录的终止是通过前导肽基因的翻译来调节的。阻遏作用的信

号是细胞内色氨酸的多少，弱化作用的信号则是细胞内载有色氨酸的tRNA 的多

少。

其他操纵子：1. 半乳糖操纵子：两个启动子，两个O 区

2. 阿拉伯糖操纵子：复合的启动子区域、两个操纵区

3. 核糖体蛋白SI 操纵子

4. DnaQ蛋白操纵子

严紧现象(stringent response) ：原核生物在氨基酸饥饿状态下，自动停止或降低（10-20倍）

rRNA 、 tRNA 转录，从而下调蛋白质合成速率

相关因子：

rRNA 、 tRNA ：1.rRNA 、 tRNA 的合成量大量减少2. 某些mRNA 的合成量，核苷酸、糖和脂

质等合成量也降低。3. 蛋白质降解速度加快。

魔斑（magic spot）：鸟苷四磷酸(ppGpp，魔斑I) ，鸟苷五磷酸(pppGpp ，魔斑II) 空载tRNA 空转反应idling reaction 严紧因子stringent factor

严紧反应是原核生物在翻译水平上进行基因表达调控的机制，在氨基酸饥饿的情况下抑制

tRNA 和 rRNA 合成的机制。

RNA 干扰 (RNAi ) ：是指短的双链RNA 可以降解内源的同源mRNA ，而使相应的基因表达沉

默的一种现象，属于转录后的基因沉默

反向遗传学方法：1. 基因敲除2. 反义技术3. 核酶

基因共抑制 / 基因压制：转入的外源基因同时抑制自身及内源基因表达的基因沉默的现象 干涉的步骤：

起始：注入的dsRNA 被酶解成21-23个核苷酸（siRNA ），也被称为引导RNA （ guide RNAs）。

有证据表明这是由双链RNA 特异性核糖核酸酶RNase III 家族中的enzyme Dicer

ATP 依赖性地剪切dsRNA 产生的。连续的降解使RNA 成为为3‘端外悬两个核苷

酸的19-21bp 小的双链RNA (siRNAs) 。

效应：siRNA 双链结合核酶复合物形成RNA 诱导的沉默复合物（RNA-induced silencing complex,

or RISC ）。在ATP 存在情况下，siRNA 双链展开激活RISC ，激活的RISC 即可通过

碱基互补与靶同源转录本作用并从siRNA 的3‘端剪切mRNA 约12个核苷酸。

扩散扩增：新合成的长链dsRNA 同样可被Dicer 切割、降解生成大量的次级siRNA 。次级siRNA

又可进入合成一切割的循环过程，进一步放大RNAi 作用。

RdRps 是RNA 复制中的特异性的酶，以RNA 为模板合成互补的RNA 分子。

生物学意义：1.. 基因组的免疫系统2. 维持基因组及异染色质结构的稳定3. 参与胚胎发育及发

育的调控

应用：1. 高通量研究基因功能2. 研究信号传导通路的新途径3. 开展基因治疗的新策略 真核生物基因表达调控的表现：

1DNA 水平的调控：真核生物染色质的状态对基因表达的调控，断裂基因，基因丢失、扩增、

重排和移位；DNA 甲基化与基因活性的调控。

2转录水平的调控：反式作用因子和顺式作用元件相互作用，以正调控为主的基因表达调控 。 3RNA 加工水平的调控：不同的剪接方式。

4翻译水平的调控：mRNA 模板识别的扫描模式，mRNA 的帽子和polyA 结构及稳定性对基

因表达调控的影响，蛋白质因子对翻译的影响。

5翻译后水平的调控。

6个体发育阶段基因表达的调控