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分子生物学教案
第一章 绪 论
本单元或章节的教学目的与要求
主要介绍分子生物学定义、研究内容和发展简史及未来发展方向等。授课主要内容及学时分配 2 学时 第一章 绪 论
1.分子生物学定义：是研究核酸等生物大分子的形态、结构、功能、及其重要性和规律性的科学，是人类从分子水平上真正揭开生物世
界的奥秘，由被动地适应自然界转向主动地改造和重组自然界的基础学科。
分子生物学主要研究核酸在细胞生命过程中的作用，包括核酸本身的复制、保存以及基因的表达与调控规律，所以，这门学科其实应该
叫做核酸生物学（biology of nucleic acid）。
2.生物学大事年表 1859 年达尔文出版《物种起源》，提出了自然选择原则。但他无法解释生物
为什么能将性状遗传给下一代。
1865 年孟德尔通过他的豌豆发现了统一规律和分离规律。（Gregor Mendel,1822-1884）: 遗传学的奠基人
1869 年米歇尔(Friedrich Miescher)分离出核酸。
1879 年弗莱明(Walter Flemming)发现染色体，并描述了细胞分裂过程中染色体的行为。1900 年孟德尔的成果被重新发现。
1903 年萨顿(Walter Sutton)发现染色体是成对的，并携带遗传信息。
1905 年加洛德(Archibald Garrod)提出了人类先天代谢疾病的概念，这是人类自身遗传研究的开始。
1911 年摩尔根(Thomas Hunt Morgan)提出基因学说，阐释基因在染色体上的分布，以及繁殖过程中染色体重组形成独特新个体的过程。
1913 年斯特提万特(Alfred Henry Sturtevant)绘制出第一张线式基因图谱。1928 年格里菲斯(Frederick Griffith)发现了一种可以在细菌之间转移的遗传分子。1929 年列文(Phoebus Levene)提出 DNA 的化学成分和基本结构。
1944 年 Oswald Avery, Colin Macleod 和 Maclyn McCarty 指出，Griffith 发现的遗传分子就是 DNA。
1948 年鲍林(Linus Pauling)提出蛋白质为螺旋形的理论。
1950 年查加夫(Edwin Chargaff)发现核酸中四种碱基的含量比例是一定的。1951 年富兰克林(Rosalind Franklin)拍摄到了核酸的 X 射线衍射照片。
1952 年 Alfred Hershey 和 Martha Chase 利用病毒证实，传递遗传信息的是 DNA 而不是蛋白质。赫尔希也由于这一研究而荣获 1969 年的诺贝尔医学生理学奖。
1953 年沃森(James Watson)和克里克(Francis Crick)在《自然》杂志上发表 DNA 双螺旋结构的论文。J.Watson，美国冷泉港研
究所科学家； F.Crick，英国剑桥大学教授。1953 年他们创立了 DNA 的双螺旋结构模型，获得 1958 年诺贝尔奖。
1956 年 Joe Hin Tjio 和 Albert Levan Hereditas 确定人类共有 23 对染色体。Arthur Kornberg 分离出 DNA 聚合酶。
1957 年 Francis Crick 发表《论蛋白质合成》的演讲，提出 DNA 制造蛋白质的概念。1959 年 Jerome Lejeune 发现唐氏综合症（先
天愚型）是由于人体的第 21 对染色体变异造成的。唐氏综合征是人类最早发现的因染色体缺陷造成的疾病。
1960 年 Sydney Brenner, Francis Crick，Francois Jacob 和 Jaque Monod 发现信使 RNA(mRNA)。
1961 年 Francois Jacob 和 Jacques Monod 提出在分子水平上特定基因被激活或抑制的机制。J.Monod ； F.Jacob，法国科学家。由于他们提出了乳糖操纵子学说和在酶合成的遗传调控方面的重大贡献获得 1966 年诺贝尔奖。
1966 年 Marshall Nirenberg，Har Gobind Khorana 和 Robert Holley 阐明遗传密码。D.Baltimore ； H.Temin，美国科学家。由于他们各自发现了逆转录酶，打破了中心法则，该酶能使 mRNA 反转录成 cDNA，使真核基
因的克隆表达成为可能，为病毒学、遗传学、基因工程作出了重大贡献，他们获得 1965 年诺贝尔奖。
1967 年 Mary Wei 和 Howard Green 使用体细胞杂合技术推进人类基因图谱绘制。1969 年 Jonathan Beckwith 分离出一个细菌基因。
1970 年 Hamilton O.Smith 发现了限制性内切酶，对核苷酸的排列顺序的研究及 DNA 重组技术的研究提供了帮助。
D.Nathans，美国霍普金斯大学医学院教授。由于他在限制性核酸内切酶方面的开创性成就获得 1978 年诺贝尔奖。
W.Arber，瑞士巴塞尔生物研究中心教授。1968 年他第一个指出了限制性核酸内切酶的存在并分离了 I 型酶 EcoB，获得了 1978 年 获诺贝尔奖。
H Smith，美国霍普金斯大学教授。1970 年他首次分离纯化了Ⅱ型限制性核酸内切酶 Hind Ⅱ，并阐明了其切点的专一性，为基因工
程的诞生奠定了基础，获得 1978 年诺贝尔奖。1972 年 Paul Berg 创造出第一个重组 DNA 分子。
1973 年 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 发展了重组 DNA 技术，发现改造后的 DNA 分子可在外来细胞中复制。
S.Cohen，美国斯坦福大学分子生物学教授。他在质粒的研究中作出了开创性的研究，1973 年他又第一个实现了细菌间抗药性基因的转移，创立了基因工程重组模式。科学界把这一年定为基因工程诞生之年，以纪念这位基 因工程的创始人。
1974 年美国发表 Belmont 报告，确立科研中进行人体实验的政策。
1975 年 Mary-Claire King 和和 Allan C.Wilson 发现，人类和猩猩的基因相似度达到 99%。1975 年 Georges Kohler 和 Cesar Milstein 开发出生产单克隆抗体的技术。
1977 年 Walter Gilbert，Allan M.Maxam 和 Frederick Sanger 开发出 DNA 测序技术。F.Sanger，英国剑桥大学教授。由于他在蛋白质一级结构和核酸序列分析方面的天才创造和震惊世界的成果，在 1958 年和 1980 年先
后两次获得诺贝尔奖。他是生物医学科学领域里唯一两次获得这一最高荣誉的人，是一位谦虚谨慎、沉默寡言的伟大科学家。
1978 年 David Botstein 开创核酸限制性片段长度多态性分析技术，用于标志不同个体间的基因差别。
1978 年美国开始借助基因技术用大肠杆菌批量生产人类胰岛素。
P.Berg，美国斯坦福大学化学教授。他首次用 SV40 作载体与λ噬菌体实现了两种病毒 DNA 的重组。由于他在重组 DNA 技术方面的功 绩获得 1980 年诺贝尔奖。
H.Boyer，美国加州大学生化教授，美国基因工程公司董事长。1977 年，他首次用细菌合成生长激素释放抑制素，是基因工程第一块
金牌的获得者。接着，1980 年，他又与华盛顿大学的学者合作，用酵母生产了人干扰素。他筹建了美国基因工程公司，是基因工程研 究中的权威科学家。
1982 年 GeneBank 数据库建立。
W.Gilbert，美国哈佛大学教授。他与瑞士苏黎世大学和生物基因 公司 教授 Weimann 合作，用细菌生产了人干扰素。W.Gilbert 也是测定 DNA 序列的化学直读法创始人。由于他对科学的巨大贡献，获 1980 年诺贝尔奖。1983 年 Kary Mullis 发展聚合酶链式反应（PCR）技术
1983 年辩认出与亨廷顿氏症有关的基因，这是科学家发现的第一个人类疾病基因。
1984 年 Alec Jeffreys 发明了基因指纹技术，可以用人的头发、血液和精液等来鉴定身份。1984 年关于人类基因组测序的第一次公开讨论开始。1986 年 Leroy Hood 开发自动测序机。1988 年人类基因组组织(HUGO)成立。
1990 年美国正式启动人类基因组计划。随后，德国、日本、英国、法国和中国也相继加入该计划。1991 年 Craig Venter 开发出新的测序技术。1994 年美国一公司推出新的转基因西红柿罐头，其保质期比普通西红柿更长，成为人类历史上第一个转基因食品。
1995 年 7 月，美国人类基因组研究所绘出了流感嗜血杆菌的基因图谱； 3 个月后，科学家又绘制出了生殖器支原体的基因图谱。1996 酵母基因组测序完成。
1997 年苏格兰罗斯林研究所培育出世界上第一例体细胞克隆动物绵羊“多莉”。1997 年大肠杆菌基因组测序完成。
1997 年参加人类基因组计划的科学家决定将研究成果无偿向全世界公开。1998 年结核性分枝杆菌以及梅毒螺旋体基因组测序完成。线虫基因组测序完成。
日本科学家用一头成年牛的体细胞克隆出 8 头克隆牛犊。
1999 年人类第 22 号染色体测序完成，这是第一个完成测序的人类染色体。2000 年果蝇和拟南芥的基因组测序完成。
Craig Venter 和 Celera 公司和人类基因组计划相继宣布，人类基因组草图完成。2001 年 Craig Venter 公布了绘制人类蛋白质组图谱的计划。2002 年水稻、小鼠、疟原虫和按蚊基因组测序完成2003 年人类基因组计划宣布，人类基因组序列图绘制成功，人类基因组计划的所有目标全部实现。3.DNA 的发现
首先，40 年代发现了生物的遗传物质是 DNA。Avery 在美国 1934 年的一次学术会议上，首次报导了肺炎球菌(Djprococcus pneumonas)的转化。超越时代的科学成就往往不容易很快被人们接受，Avery 成就的命运也是一样，当时并没有引起阵阵掌声。事隔年，他的论文才公开发表； Avery 的工作意义深远，他不仅证明 DNA 是遗传物质、还证明 DNA 可以把一个细菌的性状转给另一个
细菌，理论意义十分重大。正如诺贝尔奖金获得者 Lederberg 指出的，Avery 的工作是现代生物学科学性的革命开端、也可以说是基 因工程的先导。
早在 1928 年，Griffith 等人就发现，肺炎链球菌使小鼠死亡的原因是引起肺炎。细菌的毒力（致病力）是由细胞表面夹膜中的多糖
所决定的。具有光滑外表的 S 型肺炎链球菌因为带有夹膜多糖而能使小鼠发病，具有粗糙外表的 R 型细菌因为没有夹膜多糖而失去致 病力。
Avery 用实验方法证实了 Griffith 的发现。Avery 第一个用实验方法证明了基因就是 DNA 分子。其次，50 年代搞清了生物遗传物
质的分子机制。1953 年，Watson 利 Crick 提出了 DNA 结构的双螺旋模型。这一成就对于生命科学的发展，作出了可与达尔文学说 媲美、与孟德尔定律齐名的贡献。
1952 年 Alfred Hershey 和 Martha Chase 利用病毒证实，传递遗传信息的是 DNA 而不是蛋白质。
美国冷泉港卡内基遗传学实验室的科学家 Hershey 和他的学生 Chase 在 1952 年从事噬菌体侵染细菌的实验。噬菌体专门寄生在细菌 体内。噬菌体感染细菌时，1）先是其尾部吸附在细菌表面；）随后像注射器那样由尾部将头部的 DNA 注入细菌体内，蛋白质外壳并不侵入； 3）进入菌的 DNA 借助宿主细菌的原料和能量，合成噬菌体自身的 DNA 和蛋白质； 4）新合成的 DNA 和蛋白质外壳，能组装成许许多多与亲代完全相同的子代噬菌体； 5）细菌细胞因噬菌体的大量增殖而破裂，结果释放出几十甚至几百个既有蛋白质外壳又有头部 DNA 的完整结构的噬菌体。
第三，60 年代确定了遗传信息的传递方式。从 1961 年开始，以 Nirenberg 等为代表的一批科学家，经过不倦的努力，确定遗传信息
是以密码方式传递的，每三个核苷酸组成一个密码子，代表一种氨基酸。
到 1966 年全部破译了 64 个密码，编排了一个震惊世界的密码字典，阐述了中心法则，提出的遗传信息流是 DNA → RNA →蛋白质。
从此，千百年来使人迷惑不解的种瓜得瓜、种豆得豆的遗传现象，在分子水平上得到了合理解释。
4.分子生物学的研究内容： 1）DNA 重组技术 2）基因表达调控研究 3）生物大分子的结构功能研究）基因组、功能基因组与生物信息学研究
4.1 DNA 重组技术 DNA 重组技术（又称基因工程），它是将不同的 DNA 片段（某个基因或基因的一部分）按照人们的设计定向连接起
来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。严格地说，DNA 重组技术并不完全等于基因工程，因为后者还包括其他可能使生物细胞基因组结构得到改进的体系。
DNA 重组技术有着广阔的应用前景）可用于大量生产某些正常细胞代谢中产量很低的多肽，如激素、抗生素、酶类及抗体等，提高产量，降低成本，使许多有价值的多 肽类物质得到广泛应用。）可用于定向改造某些生物的基因结构，使它们所具备的特殊经济价值得到成百上千倍地提高。如用在分解石油、生产避孕疫苗及在 实验室生产蜘蛛丝等。）可用于基础研究。如对启动子的研究、增强子及对转录因子的克隆与分析的研究等。4.2 基因表达调控研究
蛋白质分子参与被控制了细胞的一切代谢活动，而决定蛋白质结构和合成时序的信息都由核酸（主要是 DNA）分子编码，表现为特定的核苷酸序列，所以基因表达实质上就是遗传信息的转录和翻译。
在个体生长发育过程中生物遗传信息的表达按一定的时序发生变化（时序调节），并随着内外环境的变化而不断加以修正（环境控制）
基因表达的调控主要发生在转录水平和翻译水平上。原核生物的基因组和染色体结构比真核生物简单，转录和翻译在同一时间和空间内发生，基因表达的调控主要发生在转录水平上。
真核生物有细胞核结构，转录和翻译在时间和空间上是分开进行的，并且在转录和翻译后都有复杂的信息加工过程，其基因表达的调控 可以发生在各种不同的水平上。
基因表达调控主要表现在信号转导研究、转录因子研究及 RNA 剪接 3 个方面。
信号传导是指外部信号通过细胞膜上的受体蛋白传到细胞内部，并激活诸如离子通透性、细胞形状或其它细胞功能方面的应答过程。
当信号分子（配体）与相应的受体作用后，可以引发受体分子的构型变化，使之形成专一性的离子通道，也可以引发受体分子的蛋白激
酶或磷酸酯酶活性，还可以通过受体分子指导合成 cGMP、cAMP、肌醇三磷酸等第二信使分子。信号传导引起细胞功能的改变，主要是由于信号最后活化了某些蛋白质分子，使之发生构型变化，从而直接作用于靶位点，打开或关闭 某些基因。
转录因子是一群能与基因 5 '端上游特定序列专一结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。
在对植物的某些性状进行遗传分析时发现，某些基因的突变会影响其它基因的表达。例如，有 20 多个基因参与玉米花青素的生物合成，但其中的 Cl、r、pl、或 b 基因发生突变后，则这个代谢途径中的结构酶基 因全部被关闭。
真核基因在结构上的不连续性是近 10 年来生物学上的重大发现之一。当基因转录成 pre-mRNA 后，在 5 '端加帽，3 '端加 poly（A），还要切去内含子，使外显子（编码区）相连后成为成熟 mRNA。
研究发现，许多基因中的内含子并不是一次全部切去，而是在不同的细胞或不同的发育阶段选择性剪切其中部分内含子，生成不同的 mRNA 及蛋白质分子。
RNA 选择性剪切是真核基因表达调控中一种比较灵活的方式。4.3 生物大分子的结构功能研究——结构分子生物学
一个生物大分子，包括核酸、蛋白质、多糖，具有生物活性的条件有两个： 1）具有特定的空间结构（三维结构）；）在它发挥生物学功能的过程中必定存在着结构和构象的变化。
结构分子生物学就是研究生物大分子特定的空间结构及结构的运动变化与其生物学功能关系的科学。
它包括结构的测定、结构运动变化规律的探索及结构与功能间的相互关系 3 个主要研究方向。4.4 基因组、功能基因组与生物信息学
2001 年 2 月，Nature 和 Science 同时发表了人类基因组全序列，是人类历史上最伟大的成就之一。
现已有数十种原核生物、酵母、果蝇、拟南芥等真核生物的基因组基本被破译了，为人类认识自然、改造自然打下了坚实的基础。
测定基因组序列是了解基因的第一步，只有知道了基因所编码的蛋白质的功能和活性，才能指导人们利用这些基因产物。
于是，又提出了“蛋白组”计划（又称“后基因组计划”或“功能基因组计划”）, 目的是快速、高效、大规模鉴定基因的产物和功
能。基因组信息量庞大，如人细胞中携带 29 亿多个碱基对。
依靠计算机快速高效运算并进行统计分类和结构功能预测的生物信息学相应诞生了。有了生物信息学知识，人们可以最大限度地开发和运用基因组学所产生的庞大数据。5.分子生物学展望）绵羊多利是核转移克隆技术的第一次大的成功。在这一技术中，一个细胞的 DNA 被转移到失去自身遗传物质的空的卵细胞中。然
后，卵细胞在转移 DNA 的控制下进行发育。成为克隆技术发展的一个里程碑。）Kind 的研究组在牛和猪的细胞中成功地使用了基因打靶技术的技术，并称他们计划培育“敲除”猪----这种猪将携带的一种
蛋白质来帮助人体免疫系统接受移植的猪器官。3）人类基因组计划与生物制药产业发展前景。
———人类基因组计划（HGP）是人类科学史上的伟大工程，人类基因组序列的“工作框架图”的绘就，是该计划实施进程中的一个重
要里程碑；——— HGP 从整体上解决肿瘤等疾病的分子遗传学问题，6 千多种单基因遗传病和多种多基因疾病的致病基因和相关基因的定位、克隆和功能鉴定是 HGP 的核心部分，它将彻底改变传统新药开发的模式，并赋予基因技术的商业价值；
——— HGP 将进一步深化生物制药的产业结构，引发基因诊断、基因疫苗、基因治疗、基因芯片等新兴产业；
——— HGP 完成后，人类基因序列将全部输入公共基因数据库，使我国的制药工业在一个新的起点上与国外制药企业展开竞争，从我国自主克隆的人类基因和公共数据库的人类基因中开发出具有自主知识产权的基因组药物，成为我国生物制药摆脱困境的有效途径；
———国内上市公司已进军基因技术的相关产业，但尚处于初级阶段，HGP 是国内生物制药公司进行企业模式调整的重要契机，未来生
物制药公司的竞争力主要取决于推出自主知识产权新药的速度、数量和质量。）人类基因组学的前途有关基因组的大量知识将扩大我们对生物学过程的认识，并带来可评价患病危险性的新诊断手段，创立个人化
医疗学。基因组信息的利用会增进对生物学过程的了解而变革生命科学，使科学家可以针对着影响健康和疾病的具体过程。
获得利益的商业领域有药物发现和开发、医学诊断、农业，等等。
影响新药开发的一个最重要的因素是可以用于开发新药的已知目标分子数量有限。疾病目标分子可以受一种药物影响并在人体内引起后
续的所希望的生物学反应。历史上，发现新目标分子的过程极慢，极费钱，因为它依赖于做出发现的试验和纠正方法。基因组学研究将
使药物设计人员直接针对有利害关系的分子，所以减少上述依赖。这样不仅是生产出新的更好的药物，而且缩短新药上市周期，并降低 成本。
由于药物的严重副作用，美国每年有 220 万人入院，因这些副作用而死亡者超过 10 万人。已有具体器官对药物的基因表达分布图，研
究人员可以更精确地研究新药化合物的毒性。此外，基因表达数据与代谢途径多态性信息结合起来，将为个别患者对不同剂量的反应方
式提供重要指标，因而明显减少治疗中产生的意外副作用。
受人类基因组数据影响的另一领域是制药基因组学。这个学科的重点是找出患者内可能影响药疗功效即个人对一具体药物的吸收与代谢的遗传变异，发展更加个人化的药物疗法。因为越来越多的证据说明，某一药物并非对所有的人有同样的作用，所以制药基因组学对于
制药和生物技术界来说已变得非常重要，以致几乎所有制药公司都在成立制药基因组学机构。以基因组学为基础的新治疗学将集中确定
某个人患某一种病的危险性，而留意该患者的具体基因以及与疾病相关的任何变化。这些新诊断手段可能对一患者患一具体病症的潜在危险性做出更准确评价，给予更好的预防性治疗。
农业是可能得益于基因组学研究的另一领域。对动植物疾病进行诊断并针对那些疾病发展处治方法的能力，应能使农产品品质改善，产
量提高。例如，来自疾病的遗传信息的比较或抗虫害植物品系和不抗虫品质的对比以及选育计划中有利试验的运用，将使可在世界各个
不同农业区种植的新品系数量和成功率明显增加。这样不仅会增加食物数量，也提高其营养质量。5）基因疗法的典型例子是半乳糖血症病人的基因治疗。这种病人由于细胞内缺少基因 G，不能产生半乳糖-1-磷酸干扰素基因，每 106 个细胞能生产干扰素 5x106 单位，并且 95 ％分泌至细胞外。
1985 年，美国加州大学 Maeda 用杆状病毒作载体，家蚕作表达系统，合成α干扰素基因在家蚕细胞及家蚕中的高表达”研究。他们用 PCR 技术从人染色体中扩增出了 566bp α 1-干扰素基因，用
家蚕核型多角体病毒(BmNPV)转移载体 pBF5 介导，在多角体基因强启动子驱动下，分别在家蚕细胞和虫体中实现了高效表达。采用微
载体 Cytodex3 高密度培养家蚕细胞(10L 规模)，α 1-干扰素效价达到 6.4x106 单位／ m1 ；当用重组病毒注射感染 5 龄家蚕
时(3 万条虫规模)，表达效价平均达到 1x107 单位／条蚕。
α模板-dNMP 高能复合物。DNA 聚
合酶具有对此复合物核对的能力，看掺入的核苷酸是否正确。这个核苷酸（dNMP）这时可能被释放的机会远远高于正确核苷酸。这 就是动力学校对模型。）DNA 聚合酶具有聚合酶活性，还具有 5 ' → 3 ' 和 3 ' → 5 ' 的外切酶活性。DNA 聚合酶的 3 ' → 5 ' 外切酶活性可以
随时将已经掺入的错配的脱氧核糖核苷酸从生长的多核苷酸链上去除，保证了 DNA 复制的忠实性和准确性。
1.DNA 的半保留复制机理
DNA 的复制是分别以亲代 DNA 链为模板合成两条子代 DNA 链；在子代 DNA 双链中，一条是新合成的，一条是亲代的，称为 DNA 的半保留复制。
2.3.2 复制的起点、方向和速度
复制时，双链 DNA 要解开两股链分别进行，所以这个复制起点呈现叉子的形式 , 称为复制叉。复制子（replicon）定义： DNA 分子上一个独立的复制单位。一个复制子只含有一个复制起点（origin,ori）。
通常，细菌、病毒和线粒体的 DNA 分子都是作为单个复制子完成复制的，而真核生物基因组可以同时在多个复制起点上进行双向复制。
复制叉以 DNA 分子上某一特定顺序为起点，向两个方向等速生长前进。一个复制原点连接到任一 DNA 分子上都支持其复制的能力。复
制原点一般由 A-T 丰富区组成。在真核细胞中，DNA 的复制属于细胞周期的一部分。细菌中，DNA 复制与细胞生长相协调。首先是
复制周期的起始频率被调整到与细胞生长的速率相适应，其次是复制周期的完成与细胞分裂相联系。2.3.3 复制的几种主要方式 2.3.3.1 线性 DNA 双链的复制线性 DNA 先
在 ori 处形成复制眼，从复制眼开始可以单向或双向复制，真核生物都是多复制眼起始的双向复制。2.3.3.2 环状 DNA 双链的复制 1）θ型复制
环形 DNA 大多采用θ型复制，如 E.coli。
特点：从原点 ori 开始，通常采用双向等速复制，不断扩大复制泡，形成θ环。2）滚环型复制（rollingcircle）
某些环形的病毒 DNA，如θ x174、λ噬菌体都是以这种方式复制。这是一种单向复制类型。）D 环复制双链环在固定点解开进行复制。但两条链的合成是高度不对称的，一条链上迅速合成出互补链，另一条链则成为游离的 单链环（D-环）。
2.4 原核生物和真核生物 DNA 的复制特点 2.4.1 原核生物 DNA 的复制特点 2.4.1.1DNA 双螺旋的解旋
DNA 复制时，双链首先解开，形成复制叉
复制叉的形成过程有多种酶和蛋白质参与。将主要的酶和蛋白质介绍如下。1）单链结合蛋白（SSB 蛋白）SSB 蛋白可牢固地结合在单链 DNA 上，在原核生物中表现出协同效应，如第一个 SSB 蛋白结合到
DNA 上去的能力为 1，第二个 SSB 蛋白结合能力则高达 103。SSB 蛋白的作用是保证被解链酶解开的单链在复制完成前能保持单
链结构，它以四聚体形式存在于复制叉处，待单链复制后才掉下，重新循环。所以，SSB 蛋白只保持单链的存在，并不起解链的作用。
SSB 没有催化功能，它可以特异性地结合在单链区，使之免被核酸酶水解，起到保护和维持单链的作用。2）DNA 解链酶（DNAhelicase）
用于把 DNA 双链解开形成单链。具有 ATPase 活性，利用水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解链。大部分 DNA 解链酶（包括大肠
杆菌解链酶 II、III、T4 噬菌体 dda 基因、T4 基因 41 和人解链酶等）可沿滞后链模板的 5 '→ 3 '方向并随着复制叉的前进
而移动，只有另一种解链（Rep 蛋白）是沿前导链模板的 3 '→ 5 '方向移动。因此推测 Rep 蛋白和特定 DNA 解链酶分别在 DNA 的两条母链上协同作用，以解开双链 DNA。
DNA 的解链过程，首先是在拓扑异构酶 I 的作用下解开负超螺旋，并与解链酶共同作用，在复制起点处解开双链。
参与解链的除一组解链酶外，还有 DNA 蛋白等。
一旦局部解开双链，就必须有 SSB 蛋白来稳定解开的单链，以保证局部结构不会恢复成双链。接着，由引发酶组成的引发体迅速作用
于两条单链 DNA 上。不论是前导链还是滞后链，都需要一段 RNA 引物以开始子链 DNA 的合成 2.4.1.2 冈崎片段与半不连续复制在DNA 的复制过程中，前导链是连续复制的，而滞后链是通过冈崎片段的连接来合成的，是不连续的，称之为 DNA 的半不连续复制。所有
DNA 聚合酶的方向都是 5 '→ 3 '，而不是 3 '→ 5 '。为了解释 3 '→ 5 '是如何合成滞后链的，冈崎提出了 DNA 的半不连续复制。
现在已知，一般原核生物的冈崎片段要长些，真核生物中的要短些。这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物界是有普遍性的，因而称之为 DNA 的半不连续复制。2.4.1.3 复制的引发和终止
复制起始时发生的事件：①双链 DNA 在一个很小的区域内打开，这是 oriC 区域特有的；②由解旋酶催化，开始解螺旋，并持续进行
下去；③形成引物，第一个核苷酸装配到引物上；这些事件对前导链只发生一次，而后滞链上每次开始合成冈崎片段时都要发生。
目前已知的 DNA 聚合酶都只能延长已存在的 DNA 链，而不能从头合成 DNA 链。
研究发现，DNA 复制时，往往先由 RNA 聚合酶在 DNA 模板上合成一段 RNA 引物，再由 DNA 聚合酶从 RNA 引物 3 '端开始合成新的DNA 链。对于前导链来说，这一引发过程比较简单，只要有一段 RNA 引物，DNA 聚合酶就能以此为起点一直合成下去。但对于滞后链
来说，引发过程就十分复杂，需要多种蛋白质和酶的协同作用，还牵涉到冈崎片段的形成和连接。滞后链的引发过程：
引发体：后滞链的引发过程往往由引发体（primosome）来完成。先是由 6 种蛋白： n,n ' ,n '' ,dnaB,C 和 I 构成引发前体，而
后与引发酶（primase）结合进一步组装成引发体。
引发体像火车头一样在滞后链分叉的方向上前进，并在模板上断断续续地引发生成滞后链的引物 RNA 短链，再由 DNA 聚合酶 III 作
用合成 DNA，直到遇到下一个引物或冈崎片段为止。由 RNaseH 降解 RNA 引物，并由 DNA 聚合酶 I 将缺口补齐，再由 DNA 连接酶
将两个冈崎片段连在一起形成大分子 DNA。总结
前导链的连续合成和后滞链的不连续合成a.旋转酶（topoII）改变双螺旋的构象，解螺旋酶解开双链。b.SSB 结合到解开的单链上。c.引发体合成 RNA 引物。d.DNA 聚合酶Ⅲ作用下合成先导链。e.滞后链开始合成，形成第一个冈崎片段。f.复制叉继续前进，前导链连续合成，滞后链上合成新的 RNA 引物。g.第二个冈崎片段形成，DNA 聚合酶Ⅰ切去引物，并加上脱氧核苷三磷酸。h.间隙被 DNA 连接酶封闭。链的终止
除 Tus 蛋白以外，链的终止看起来不需要太多的蛋白质参与。当复制叉前移，遇到 20bp 重复性终止子序列（Ter）时，Ter-Tus 复合物能阻挡复制叉的继续前移，等到相反方向的复制叉到达后在 DNA 拓扑异构酶 IV 的作用下使复制叉解体，释放子链（图 2-23）。2.4.1.4DNA 聚合酶
现已发现在大肠杆菌中存在 DNA 聚合酶 I、II、III。
1)DNA 聚合酶Ⅰ主要负责 DNA 损伤的修复和冈崎片段之间间隙的填补。用枯草杆菌蛋白酶处理 DNA 聚合酶Ⅰ可得两个片段，大片段
分子量 76kd，被叫作 klenow 片段，广泛用于 DNA 序列分析中。
① 5' → 3' 聚合活性要求有双链 DNA 模板和具有 3' 羟基的引物，活性很高，可达 1000 核苷酸 /min。② 3' → 5' 外切活性可
以对不配对的局部单链进行识别，切除不配对碱基，又称“校正功能”。③ 5' → 3' 外切活性主要功能是切除复制过程中的引物。
pol Ⅰ的 5' → 3' 外切活性有三个特点： a.必须有 5'-P 末端。b.被切除的核苷酸必须是氢键配对的。c.可以切除脱氧核糖
核苷酸，也可以切除核糖核苷酸。此酶被认为在切除由紫外线照射而形成的嘧啶二聚体中起着重要作用。它也可用以除去冈崎片段 5 '端 RNA 引物，使冈崎片段间缺口消失，保证连接酶将此片段连接起来。DNA 聚合酶 II 是一条 120kD 的肽链，催化 5 '→ 3 '方
向合成 DNA，也具有 3 '→ 5 '外切酶活性但没有 5 '→ 3 '外切酶活性。可能在当细胞 DNA 受到化学或物理损伤时，DNA 聚合酶 II 在修复过程中起特殊作用。DNA 聚合酶Ⅲ pol Ⅲ是体内 DNA 复制的主要承担者，是复制的主要酶类。全酶由多亚基
组成，至少有 10 种，共 22 个亚基：α 2 ε 2 θ 2 δ 2 γ 2 η 2 δ '2 χ 2 θ 2 β 2 其中α、ε、θ三种亚基组成核心酶，其它为辅助蛋白。
rRNA 的功能与蛋白质生物合成相关，可分别与 mRNA、tRNA 作用，催化肽键的形成。引物酶和 RNA 聚合酶引物酶：用于合成引物 的酶。利福平：抑制 RNA 的转录，使细菌无法繁殖。用利福平处理发现：先导链不能合成，而后随链能合成。
解螺旋酶用于把 DNA 双链解开形成单链。具有 ATPase 活性，利用水解 ATP 释放的能量，催化双链 DNA 解链。
2.4.2 真核生物 DNA 的复制特点
真核生物 DNA 的复制与原核生物 DNA 的复制有很多不同。真核生物每条染色体上可以有多处复制起点，而原核生物只有一个起始点。
真核生物的染色体在全部完成复制之前，各个起点上 DNA 的复制不能再开始，而在快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始
新的 DNA 复制，表现为虽只有一个复制单元，但可有多个复制叉。真核生物 DNA 的复制子称为 ARS（autonomouslyreplicatingsequences），长约 150bp 左右，包括数个复制起始必需的保守区。真核生物 DNA 复制的起始需
要起始原点识别复合物（ORC）参与。真核生物 DNA 复制叉的移动速度大约只有 50bp/s，还不到大肠杆菌的 1/20，因此，人类
DNA 中每隔 3000 ～ 300000bp 就有一个复制起始位点。真核生物 DNA 复制必需的成份 1.染色体 DNA 复制必需三种核苷酸序列①复制起点②着丝粒③端粒。2.RNA 引物(RNAPrimer)，一般 8 ～ 14nt，带游离 3'-OH 末端。
3.参加 DNA 复制的主要酶和蛋白质。① DNA 聚合酶(DNAPolymerase)真核 DNA 复制的主要酶 DNAPola/ δ。功能 : 从 5' → 3'
方向延伸与模板互补的子代链。②引发酶(Primase)与其他多种蛋白组成多蛋白复合体-引发体(Primosome)，催化 RNA 引物合成和复制起始。③ DNA 连接酶(DNALigase)，催化一个双链 DNA 的 5 ' 磷酸与另一双链 DNA 的 3 '-OH 形成磷酸二酯键。④ DNA
解链酶(DNAHelicase), 打开 DNA 双链。⑤增殖细胞核抗原(Proliferatingcellnuclearantigen，PCNA)，辅助催化前导链合成。
⑥端粒酶(Telomerase)末端复制问题。端粒酶负责染色体末端(端粒)复制 , 是由 RNA 和蛋白质组成的核糖核蛋白。其中的 RNA 成分是端粒复制的模板(因此端粒是逆转录酶)。作用 : 维持端粒长度。端粒酶活性可用基于 PCR 的“ TRAP ”（Telomeraserepeatamplificationprotocol）法测定（Kim,Netal.,science,266,2011-2014(1994)端粒与细胞寿命。端粒、端
粒酶与肿瘤的关系：绝大多数恶性肿瘤具有端粒酶活性但端粒缩短，但也有约 5% 的肿瘤无端粒酶活性且端粒较长。
端粒酶作为新的肿瘤标志和肿瘤治疗靶点。
真核生物中发现有 5 种 DNA 聚合酶，分别是：α、β、γ、δ、ε。
⑴ DNA 聚合酶α是 DNA 复制的主要酶类，由 4 个亚基组成。原因是：①所有强烈抑制α酶的抑制剂都能抑制细胞的复制。②α酶的温度敏感突变株使该细胞的 DNA 复制成呈温度敏感型。③显微注射α酶的抗体可以抑制 DNA 的复制。④α酶的活性随细胞周期而变化，S 期活性最高。⑵ DNA 聚合酶δ具有 3 '→ 5 '外切酶活性，对于复制的真实性十分重要。同是也是前导链合成的主要酶类。聚合 酶γ负责线粒体基因组的复制。
目前认为：α酶和δ酶都是真核 DNA 复制酶。δ酶在复制中合成前导链，α酶合成后滞链。δ和ε都具有 3 ‘→ 5 '外切核酸酶的活性，说明二者都有校对功能。δ和ε之间的差别是：在催化持续的 DNA 合成时，δ需要一个辅助蛋白因子－－增值细胞核抗原
（proliferatingcellnuclearantigen,PCNA）, 而ε则不需要。β可能主要在 DNA 损伤的修复中起作用。ε的主要功能可能是在 去掉 RNA 引物后把缺口补全。2.4.3 DNA 复制的调控
原核细胞的生长和增殖速度取决于培养条件，但在生长、增殖速度不同的细胞中，DNA 链延伸的速度几乎是恒定的，只是复制叉的数 量不同。
迅速分裂的细胞具有较多复制叉，而分离缓慢的细胞复制叉较少并出现复制的间隙。细胞内复制叉的多少决定了复制起始频率的高低，这可能是原核细胞复制的调控机制。复制起始频率的直接调控因子是蛋白质和 RNA。2.4.3.1 大肠杆菌染色体 DNA 的复制调控 原核生物 DNA 链的延伸速度是恒定的。与生长、增殖相配合协调的 DNA 的合成，主要依靠复制叉数量的不同。迅速分裂的细胞具有
较多的复制叉，分裂缓慢的细胞复制较细胞复制叉的多少取决于复制起始的频率，这是原核细胞复制的调控点。复制子的调控由复制
起始因子和起始位点两部分组成。E.coli 的起始位点主要是 oriC，与蛋白相互作用来启动复制。主要的起始因子有 dnaA、dnaH 等蛋白质，它们通过与始位点形成复合物相互作用，确定复制的起始频率。研究发现： dnaA 对复制起正调控作用。
2.4.3.2ColE1 质粒 DNA 的复制
ColE1DNA 复制不依赖于其本身编码的蛋白质，而完全依靠宿主 DNA 聚合酶。质粒 DNA 编码两个负调控因子 Rop 蛋白和反义 RNA（RNA1），它们控制了起始 DNA 复制所必须的引物合成.细胞内 RNA1 的浓度决定了 ColE1 质粒的复制起始频率。Rop 蛋白能
提高 RNA1 与引物前体的相互作用，从而加强了 RNA1 的负调控作用。（图 2-24）
2.4.3.3 真核细胞 DNA 复制的调控真核细胞中 DNA 复制有三个调控点：①细胞生活周期水平的调控 也称为限制点调控，即决定细胞停留在 G1 还是进入 S 期。许多外部因素和细胞因子参与限制点调控。促细胞分裂剂、致癌剂、外科
切除、细胞质因子等可诱发 G1 进入 S 期。②染色体水平的调控
决定不同染色体或同一染色体不同部位的复制子按一定顺序在 S 期起始复制，这种有序复制的机理还不清楚。
③复制子水平的调控。
决定复制的起始与否。这种调控从单细胞生物到高等生物是高度保守的。
此外，真核生物复制的起始还包括转录活化、复制起始复合物的合成和引物合成等阶段，许多参与复制起始蛋白的功能与原核生物中类
似。2.5DNA 的修复 DNA 修复(DNArepairing)是细胞对 DNA 受损伤后的一种反应，这种反应可能使 DNA 结构恢复原样，重新能执 行它原来的功能。2.5.1 回复修复
这是较简单的修复方式，一般都能将 DNA 修复到原样。
1.光修复 这是最早发现的 DNA 修复方式。修复是由细菌中的 DNA 光复活酶来完成，此酶能特异性识别紫外线造成的核酸链上相
邻嘧啶共价结合的二聚体，并与其结合，这步反应不需要光；结合后如受 300 － 600nm 波长的光照射，则此酶就被激活，将二聚体
分解为两个正常的嘧啶单体，然后酶从 DNA 链上释放，DNA 恢复正常结构。后来发现类似的修复酶广泛存在于动植物中，人体细胞 中也有发现。
2.单链断裂的重接 DNA 单链断裂是常见的损伤，其中一部分可仅由 DNA 连接酶(ligase)参与而完全修复。此酶在各类生物各种
细胞中都普遍存在，修复反应容易进行。但双链断裂几乎不能修复。
3.碱基的直接插入 DNA 链上嘌呤的脱落造成无嘌呤位点，能被 DNA 嘌呤插入酶(insertase)识别结合，在 K ＋存在的条件下，催化游离嘌呤或脱氧嘌呤核苷插入生成糖苷键，且催化插入的碱基有高度专一性、与另一条链上的碱基严格配对，使 DNA 完全恢复。
2.5.2 切除修复(excisionrepair)是修复 DNA 损伤最为普遍的方式，对多种 DNA 损伤包括碱基脱落形成的无碱基位点、嘧啶二聚
体、碱基烷基化、单链断裂等都能起修复作用。这种修复方式普遍存在于各种生物细胞中，也是人体细胞主要的 DNA 修复机制。修
复过程需要多种酶的一系列作用，基本步骤包括：
①首先由核酸内切酶识别 DNA 的损伤位点，在损伤部位的 5 ′侧切开磷酸二酯键。不同的 DNA 损伤需要不同的特殊核酸内切酶来识
别和切割。②由 DNA 解链酶将有损伤的 DNA 片段解离。③在 DNA 聚合酶的催化下，以完整的互补链为模板，按 5 ′→ 3 ′方向合成 DNA 链，填补已切除的空隙。④由 DNA 连接酶将新合成的 DNA 片段与原来的 DNA 断链连接起来。这样完成的修复能使 DNA 恢复
原来的结构。2.5.3 重组修复(recombinationalrepair)主要用于 DNA 复制时的损伤修复。DNA 重组修复方式： ①受损伤的 DNA 链复制时，产生的子代 DNA 在损伤的对应部位出现缺口。
②另一条母链 DNA 与有缺口的子链 DNA 进行重组交换，将母链 DNA 上相应的片段填补子链缺口处，而母链 DNA 出现缺口。
③以另一条子链 DNA 为模板，经 DNA 聚合酶催化合成一新 DNA 片段填补母链 DNA 的缺口，最后由 DNA 连接酶连接，完成修补。重
组修复不能完全去除损伤，损伤的 DNA 段落仍然保留在亲代 DNA 链上，只是重组修复后合成的 DNA 分子是不带有损伤的，但经多次
复制后，损伤就被“冲淡”了，在子代细胞中只有一个细胞是带有损伤 DNA 的。2.5.4 SOS 修复
SOS 修复是指 DNA 受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种 DNA 修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细
胞的生成率，但留下的错误较多，故又称为错误倾向修复(error pronerepair)，使细胞有较高的突变率。当 DNA 两条链的损
伤邻近时，损伤不能被切除修复或重组修复，这时在核酸内切酶、外切酶的作用下造成损伤处的 DNA 链空缺，再由损伤诱导产生的一
整套的特殊 DNA 聚合酶-SOS 修复酶类，催化空缺部位 DNA 的合成，这时补上去的核苷酸几乎是随机的，但仍然保持了 DNA 双链的完整性，使细胞得以生存。但这种修复带给细胞很高的突变率。应该说目前对真核细胞的 DNA 修复的反应类型、参与修复的酶类和修
复机制了解还不多，但 DNA 损伤修复与突变、寿命、衰老、肿瘤发生、辐射效应、某些毒物的作用都有密切的关系。人类遗传性疾病
已发现 4000 多种，其中不少与 DNA 修复缺陷有关，这些 DNA 修复缺陷的细胞表现出对辐射和致癌剂的敏感性增加。DNA 修复小结
环境和生物体内的因素都经常会使 DNA 的结构发生改变。DNA 的复制会发生碱基的配对错误；体内 DNA 会有自发性结构变化，包括
DNA 链上的碱基异构互变、脱氨基、碱基修饰、DNA 链上的碱基脱落等。外界射线的照射等物理因素，烷化剂、碱基类似物、修饰
剂等化学因素都能损伤 DNA 的结构，变化包括有相邻嘧啶共价二聚体的形成、碱基、脱氧核糖和磷酸基团的烷基化和其它修饰、碱 基脱落、DNA 单链断裂、双链断裂、DNA 链内交联、链间交联、DNA 与周围的蛋白质交连等。最后能导致 DNA 的点突变、DNA 核苷酸的缺失、插入或转位、DNA 链的断裂等，结果可能影响生物细胞的功能和遗传特性，这些改
变可能会导致细胞死亡、也有机会使细胞获得新的功能或进化，也可能细胞只有 DNA 结构的遗传性改变而没有表型变化，视 DNA 结
构变化的部位、类型和范围不同而异。
生物在进化过程中获得的 DNA 修复功能，对生物的生存和维持遗传的稳定性是至关重要的。对有些 DNA 的损伤，细胞能将其完全修
复到原样，如可将嘧啶二聚体切开、DNA 单链断裂可重新连接、碱基缺失可再配对插入、加成的烷基可以移除、一条链上的碱基或核
苷酸的错误可以切除并依赖互补链作模板而复制重新修复等。对 DNA 较严重的损伤，细胞可采取重组修复、SOS 修复等方式进行反
应，以期提高细胞的存活率，但不能完全消除 DNA 的损伤，会带给细胞较高的突变率。DNA 的损伤和修复与遗传、突变、寿命、衰
老、辐射效应、肿瘤发生、某些毒剂的作用、以及某些遗传性疾病等有密切的关系。目前对 DNA 损伤修复的认识还不透彻。2.6 DNA 的转座
DNA 的转座，或称移位（transposition），是由可移位因子（transposableelement）介导的遗传物质重排现象。与 DNA 的同源
重组相比，转座作用发生的频率虽然要低得多，但它仍然有着十分重要的生物学意义
1.转座子（transposon,Tn）是存在于染色体 DNA 上可自主复制和位移的基本单位。插入序列（insertionsequence，IS）它
们是不含宿主基因的最简单的转座子，它们是细菌染色体或质粒 DNA 的正常组成部分。转座子常常被定位到特定的基因中，造成该基 因的突变。
插入序列对插入点后的基因产生极性效应。IS 序列都是可以独立存在的单元 , 带有介导自身移动的蛋白。IS 除带有编码转座酶的 基因外，不带任何其它遗传信息。IS 的结构特点：①长度在 1000bp 左右。②末端具有倒置重复序列，转座时常复制靶位点附近的一小段 DNA（4 ～ 15bp），形
成位于 IS 两端的正向重复区。③具有编码转座酶的基因。复合式转座子（compositetransposon）是由两个重复序列夹着一个或多个结构基因组成的转座单位，往往存在于 R 因子及其它
质粒中。有的复合转座子的重复序列就是 IS。
IS 序列插入到某个功能基因两端时就可能产生复合式转座子。
除了末端带有 IS 序列的复合式转座子以外，还存在一些没有 IS 序列、体积庞大的转座子—— TnA 家族，一般长 4500~200000bp。3 转座机制
转座时发生的插入作用有一个普遍的特征，即受体分子中有一段很短的（3 ～ 12bp）、被称为靶序列的 DNA 会被复制，使插入的转座子位于两个重复的靶序列之间。转座可分为复制性和非复制性两大类：）在复制性转座中，整个转座子被复制了，所移动和转位的仅仅是原转座子的拷贝。转座酶（transposase）和解离酶
（resolvase）分别作用于原始转座子和复制转座子。TnA 类转座主要是这种形式。2）在非复制性转座中，原始转座子作为
一个可移动的实体直接被转位，IS 序列、Mu 及 Tn5 等都以这种方式进行转座。2.6.3 转座作用的遗传学效应 1）转座引起插入突变
如果插入位于某操纵子的前半部分，就可能造成极性突变，导致该操纵子后半部分结构基因表达失活。2）转座产生新的基因 3）转座产生染色体畸变 4）转座引起生物的进化
重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）掌握 DNA 的组成及结构结构，了解核小体的装配，了解原核生物基因组的特点和真核生物基因组的结构特点。掌握 DNA 分子复
制的一般特点。掌握真核生物 DNA 复制必需的成份。掌握 DNA 复制的调控。了解 DNA 的修复，掌握 DNA 的转座的机理。
辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示教等）复习思考题 1.核酸的组成 2.何为 C 值矛盾
3.真核细胞 DNA 序列大致上可分为哪 4 类
4.为什么说细胞对 DNA 损伤的修复能力对细胞的生存是至关重要的 ? 5.体内那些因素会导致 DNA 结构的变化 ? 细胞能采取那些办法保持 DNA 结构的稳定性 ? 6.那些环境因素容易损伤生物体内的 DNA? 损伤有那些方式和类型 ? 结果对生物细胞会有些什么影响 ? 7.现在所知生物细胞对 DNA 损伤修复有那些方式 ? 修复反应的结果会如何 ?8..真核生物基因组的结构特点
9.原核生物基因组的特点 10.描述 DNA 的二级结构
11.DNA 分子复制的一般特点是什么 12.DNA 的半保留复制机理 13.真核生物 DNA 的复制特点
14.为什么说细胞对 DNA 损伤的修复能力对细胞的生存是至关重要的 ? 15.体内那些因素会导致 DNA 结构的变化 ? 细胞能采取那些办法保持 DNA 结构的稳定性 ? 16.那些环境因素容易损伤生物体内的 DNA? 损伤有那些方式和类型 ? 结果对生物细胞会有些什么影响 ? 17.现在所知生物细胞对 DNA 损伤修复有那些方式 ? 修复反应的结果会如何 ? 第三章 生物信息的传递（上）－转录
本单元或章节的教学目的与要求：掌握转录的基本过程、机制 授课主要内容及学时分配 8 学时
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、翻译成蛋白质的过程来控制生命现象。基因表达
包括转录（transcription）和翻译（translation）两个阶段。转录是指以 DNA 的一条链为模板在 RNA 聚合酶催化下，按照碱基
配对原则，合成一条与 DNA 链的一定区段互补的 RNA 链的过程称为转录。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、合成多肽的过程，是基因表达的最终目的。
编码链（有义链）：我们把与 mRNA 序列相同的那条 DNA 链称为编码链（coding strand）。反义链（无意义链，负链）：在 RNA 的转录中，用作模板的 DNA 链称为反义链（antisense 3.1RNA 的转录 3.1.1 转录的基本过程
无论是原核细胞还是真核细胞，转录的基本过程都包括：模板的识别、起始、延伸和终止。
启动子：与 RNA 聚合酶特异性结合以起始转录的一段 DNA 序列。终止子：引起转录终止的一段 DNA 序列。增强子：调节启动子，增强转录效率的一段 DNA 序列。）模板识别阶段主要指 RNA 聚合酶与启动子 DNA 双链相互作用并与之相结合的过程。
转录起始前，启动子附近的 DNA 双链分开形成转录泡以促使底物核糖核苷酸与模板 DNA 的配对。转录起始就是 RNA 链上第一个核苷酸 键的产生。）转录起始后直到形成 9 个核苷酸短链，是通过启动子阶段，此时 RNA 聚合酶一直处于启动子区，新生的 RNA 链与 DNA 链的结合不够牢固，很容易从 DNA 链上掉下来并导致转录重新开始。一旦 RNA 酶成功地合成 9 个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进入正
常的延伸阶段。所以，通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。一般来说，通过启动子的时间越短，该基因转录起始的频率也越高。3）延伸阶段：当 RNA 聚合酶离开启动子，沿 DNA 链移动并使新生 RNA 链不断伸长的过程就是延伸阶段。大肠杆菌 RNA 聚合酶的活性一般是每秒钟合成 50 ～ 60 个核苷酸）终止：当终止反应 包括识别特定的终止位点，碱基不再加到链上，转录复合物停止移动，酶和 RNA 从模板上释放。当 RNA 链延
伸到转录终止位点时，RNA 聚合酶不再形成磷酸二酯键，RNA-DNA 杂合物分离，转录泡瓦解，DNA 恢复成双链状态，而 RNA 聚合酶和 RNA 链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。真核细胞中模板的识别与原核细胞不同。
真核生物 RNA 聚合酶不能直接识别基因的启动子区，所以，需要一些被称为转录调控因子的辅助蛋白质按特定顺序结合于启动子上，RNA 聚合酶才能与之相结合并形成复杂的前起始复合物（preinitiation transcription complex，PIC）以保证有效地起始转录。
转录和翻译的速度基本相等，37 ℃ 时，转录生成 mRNA 的速度大约是每分钟 2 500 个核苷酸，即每秒钟合成 14 个密码子，而蛋
白质的合成速度大约是每秒钟 15 个氨基酸。
正常情况下，从一个基因开始表达到细胞中出现其 mRNA 的间隔约为 2.5 分钟，而再过 0.5 分钟就能在细胞内检测到相应的蛋白质。3.1.2 转录机器的主要成分 3.1.2.1 RNA 聚合酶
RNA 聚合酶主要以双链 DNA 为模板（若以单链 DNA 为模板，则活性大大降低），以四种核苷三磷酸为活化前体，并以 Mg2+/Mn2+ 为
辅助因子，催化 RNA 的起始、延伸和终止，它不需要任何引物。RNA 聚合酶是转录过程中的关键酶。
原核和真核生物的 RNA 聚合酶虽然都能催化 RNA 的合成，但在分子组成、种类和生化特性上不同。1.原核生物的 RNA 聚合酶
E.coliRNA 聚合酶的组成及各亚基的功能 E.coli 和其它原核细胞一样，只有一种 RNA 聚合酶。大肠杆菌的 RNA 聚合酶全酶由 5 种亚基α 2 ββ' w ζ组成，ζ因子与其它
部分的结合不是十分紧密，它易于与β'βα 2 分离，含有α 2 ββ' w 的酶称为核心酶，加上ζ亚基则成为全酶。五种亚基的功能
分别为：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。β亚基：含催化部位，起
催化作用，催化形成磷酸二酯键。w 亚基：在全酶中存在，功能不清楚。β'亚基：与 DNA 模板结合功能。ζ亚基：识别起始位点。
它负责模板链的选择和转录的起始。
不同的原核生物，具有基本相同的核心酶，但其ζ亚基有所差别，决定了原核基因的选择性表达。2.真核生物的 RNA 聚合酶真核生物中已发现有三种细胞核的 RNA 聚合酶，分别称为 RNA 聚合酶 I、II、III，分子量大致都 在 50 万道尔顿左右。
它们专一性地转录不同的基因，因此由它们催化的转录产物也各不相同。RNA 聚 I 合成 RNA 的活性最显著，它位于核仁中，负责转
录编码 rRNA 的基因。而细胞内绝大部分 RNA 是 rRNA。
RNA 聚合酶 II，位于核质中，负责核内不均一 RNA 的合成，而 hnRNA 是 mRNA 的前体。RNA 聚合酶 III 负责合成 tRNA 和许多小的核内 snRNA。
鹅膏蕈碱是真核生物 RNA 聚合酶特异性抑制剂，三种真核生物 RNA 聚合酶对鹅膏蕈碱的反应不同。不同生物 3 类聚合酶的亚基种类和大小各异，但共性是： 1）聚合酶中含有两个相对分子质量超过 1 × 105 的大亚基 ；）同种生物 3 类聚合酶有“共享”小亚基的倾向，即有几个小亚基是其中 3 类或 2 类聚合酶所共有的。3.1.2.2 转录复合物
转录可被分成 4 个阶段： 启动子的选择（起始位点的识别）转录起始 链的延伸 转录终止 启动子的选择包括 RNA 聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物（closed complex）。此时，DNA 仍处于双链状态。
伴随着 DNA 构象上的重大变化，封闭复合物转变成开放复合物（open complex），聚合酶全酶所结合的 DNA 序列中有一小段双链 被解开。
对于强启动子来说，从封闭复合物到开放复合物的转变是不可逆的，是快反应。开放复合物与最初的两个 NTP 相结合并在这两个核苷
酸之间形成磷酸二酯键后，即转变成包括 RNA 聚合酶、DNA 和新生 RNA 的三元复合物。除了 RNA 聚合酶之外，真核生物转录过程中至少还需要 7 种辅助因子参与。因为不少辅助因子本身就包含多个亚基，所以转录起始复合物的分子量特别大。见表 3-4 真核生物 RNA 聚合酶 II 所形成的转录起始复合物（p69）。一般情况下，该复合物可以进入两条不同的反应途径：
* 一是合成并释放 2 ～ 9 个核苷酸的短 RNA 转录物，即所谓的流产式起始；
* 二是尽快释放ζ亚基，转录起始复合物通过上游启动子区并产生由核心酶、DNA 和新生 RNA 所组成的转录延伸复合物。
ζ因子的作用只是起始而已，一旦转录开始，它就脱离了起始复合物，而由核心酶负责 RNA 链的延伸。因此，聚合酶全酶的作用是启动子的选择和转录的起始，而核心酶的作用是链的延伸。
转录延伸复合物是转录循环中十分重要的环节。与转录起始复合物相比，延伸复合物极为稳定，可长时间地与 DNA 模板相结合而不解
离。只有当它遇到转录终止信号时，RNA 聚合酶才停止加入新的核苷酸，RNA-DNA 杂合物解离，释放转录产物并导致聚合酶本身从 模板 DNA 上掉下来。
TF Ⅱ D 介导形成转录前起始复合物(pre intitiationcomplex, PIC)RNA 聚合酶Ⅱ转录前起始复合体的形成示意图转录前先是 TF Ⅱ－ D 与 TATA 盒结合① TF Ⅱ－ A 结合在 TF Ⅱ－ D 上游② TF Ⅱ－ B 结合在转录起始位点附近③ RNA 聚合酶Ⅱ与 TF Ⅱ－ F 偶联形成复合体结合到转录起始位点④ TF Ⅱ－ E 结合在 RNA 聚合酶Ⅱ的下游⑤ TF Ⅱ－ H 和 TF Ⅱ－ J 结合上去，形成完整的转录起始复合物和 TF Ⅱ－ J 结合上去，形成完整的转录起 3.2 启动子与转录起始
大肠杆菌 RNA 聚合酶与启动子的相互作用主要包括启动子区的识别、酶与启动子的结合及ζ因子的结合与解离。
3.2.1 启动子区的基本结构
启动子：是一段位于结构基因 5 '端上游区的 DNA 序列，在转录起始之前被 RNA 聚合酶结合的 DNA 部位称为启动子。
转录的起始是基因表达的关键阶段，而这一阶段的重要问题是 RNA 聚合酶与启动子的相互作用。启动子的结构影响了它与 RNA 聚合酶的亲和力，从而影响了基因表达的水平。
转录单元（transcription unit）是一段从启动子开始到终止子（terminator）结束的 DNA 序列，RNA 聚合酶从转录起点开始
沿着模板前进，直到终止子为止，转录出一条 RNA 链。在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。
转录起点是指与新生 RNA 链第一个核苷酸相对应 DNA 链上的碱基，研究证实通常为一个嘌呤。常把起点前面，即 5 '末端的序列称为上游（upstream）;而把其后面即 3 '末端的序列称为下游（downstream）。
在描述碱基的位置时，起点为＋ 1，下游方向依次为＋ 2，＋ 3 „„，上游方向依次为－ 1，－ 2，－ 3 „„。
Pribnow 框（-10 序列）在转录开始位点上游-10 区域，大致在-4~-13 之间有一个典型的 6bp 序列，大多为 TATAAT 或稍有变化的形式，称为 Pribnow 框或-10 序列（TATA 区）。该共同序列的频度为： T 89A 89T 50A 65A 65T100 目前认为，Pribnow 框决
定着转录的方向，是 RNA 聚合酶牢固结合的位置。
-35 序列（Sexfama box）在转录开始位点上游-35 区域也有一段保守序列，共同序列是 TTGACA，称为-35 区。其保守频度为： T85T 83G 81A 61C 69A 52 下降突变：启动子里核苷酸的改变造成启动子效率降低。突变后的-10 区和-35 区越接近共同序列，转
录的 RNA 就越多；越远离共同序列，转录的 RNA 就越少。
在真核生物中，Hogne 等先在珠蛋白基因中发现了类似 Pribnow 区的 Hogne 区（Hogne box），这是位于转录起始位点上
游－ 25 ～－ 30bp 处的共同序列 TATAAA，也称为 TATA 区。
另外，在起始位点上游－ 70 ～－ 78bp 处还有另一段共同序列 CCAAT，这是与原核生物－ 35bp 区相对应的序列，称为 CAAT 区（CAAT box）。3.2.2 启动子区的识别
一般认为，RNA 聚合酶并不直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。
在启动子区 DNA 双螺旋结构中，腺嘌呤分子上的 N6、鸟嘌呤分子上的 N2、胞嘧啶分子上的 N4 都是氢键供体，而腺嘌呤分子上的 N7、N3，胸腺嘧啶分子上的 O4、O2，鸟嘌呤分子上的 N7、O6、N3 和胞嘧啶分子上的 O2 都是氢键受体。
由于它们分别处于 DNA 双螺旋的大沟和小沟内，因此都具有特定的方位，而酶分子中也有处于特定空间构象的氢键受体与供体，当它
们与启动子中对应的分子在一定距离内互补时，就形成氢键，相互结合。这种氢键互补学说较为圆满地解释了启动子功能既受 DNA 序
列的影响，又受其构象影响这一事实。3.2.3 酶与启动子区的结合在 RNA 聚合酶与启动子相互作用过程中，聚合酶首先与启动子区闭合双链 DNA 相结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二
元开链复合物（图 3-8，p74）。
解链区一般在－ 9 ～＋ 13 之间，而酶与启动子结合的主要区域在其上游。一旦开链区解链，酶分子能以正确的取向与解链后的有关 单链相互作用，形成复合物。
因此，RNA 聚合酶既是双链 DNA 结合蛋白，又是单链 DNA 结合蛋白。DNA 开链是按照 DNA 模板序列正确引入核苷酸底物的必要条件。3.2.4 － 10 区和－ 35 区的最佳距离
在原核生物中，－ 35 区和－ 10 区的距离大约是 16 ～ 19bp，小于 15bp 或大于 20bp 都会降低启动子的活性。
保持启动子这两段序列以及它们之间的距离是十分重要的，否则就会改变它所控制的基因表达水平。在细菌中常见两种启动子突变：
下降突变（down mutation）：如果把 Pribnow 其从 TATAAT 变成 AATAAT，就会大大降低其结构基因的转录水平；
上升突变（up mutation）: 即增加 Pribnow 区共同序列的同一性。
突变后的-10 区和-35 区越接近共同序列，转录的 RNA 就越多；越远离共同序列，转录的 RNA 就越少。例如，在乳糖操纵子的启动子中，将其 Pribnow 区从 TATGTT 变成 TATATT，就会提高启动子的效率，提高乳糖操纵子基因的转录水 平。3.2.5 增强子及其功能
增强子（enhancer）：能强化转录起始的序列称为增强子或强化子
在 SV40 的转录单元上存在增强子，它位于转录起始位点上游约 200bp 处，为两段 72bp 的重复序列，它们不是启动子的一部分，但
能增强或促进转录的起始，除去这两段序列会大大降低这些基因的转录水平，若保留其中一段或将其取出插在 DNA 分子的任何部位，就能保持基因的正常转录。
除 SV40 外，还在反转录病毒基因、免疫球蛋白基因、胰岛素基因、胰麋蛋白酶基因等许多基因的启动子区中陆续发现了增强子的存在增强子很可能通过影响染色质 DNA-蛋白质结构或改变超螺旋的密度而改变模板的整体结构，从而使得 RNA 聚合酶更容易与模板 DNA 相结合，起始基因转录。
增强子的作用有以下特点： ①增强效应 非常明显②增强子提高同一条 DNA 链上基因转录效率，可以远距离作用，通常可距离～ 4kb、个别情况下离开所调控的基因 30kb 仍能发挥作用，而且在基因的上游或下游都能起作用。③增强子作用与其序列的正反 方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用。④增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性。⑤但增强
子对启动子没有严格的专一性，同一增强子可以影响不同类型启动子的转录。⑥增强子必须与特定的蛋白质因子结合后才能发挥增强
转录的作用。⑦增强子一般具有组织或细胞特异性。⑧大多为重复序列。沉默子 最早在酵母中发现，以后在 T 淋巴细胞的T 抗原受体基因的转录和重排中证实这种负调控顺式元件的存在。目前对这种在基因转录降低或关闭中起作用的序列研究还不多，但
从已有的例子看到：沉默子的作用可不受序列方向的影响，也能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用。
3.2.6 真核生物启动子对转录的影响
启动子是指确保转录精确而有效地起始的 DNA 序列。
它是在 DNA 序列 5 '上游区有一段与原核生物 Pribnow 区相似的富含 TA 的保守序列。由于该序列前 4 个碱基为 TATA 区，所以又 称为 TATA 区（TATA box）。
真核基因的启动子在－ 25 ～－ 35 区含有 TATA 序列，在－ 70 ～－ 80 区含有 CCAAT 序列（CAAT box），在－ 80 ～－ 110 含有 GCCACACCC 或 GGGCGGGG 序列（GC box）。
习惯上，将 TATA 区上游的保守序列称为上游启动子元件(upstream promoter element，UPE)或称上游激活序列（upstream activating sequence，UAS）。
原核和真核基因转录起始位点上游区的结构有很大差别（图 3-9，p76）：）原核基因启动区范围很小，一般情况下，TATAAT（Pribnow 区）的中心位于－ 7 ～－ 10，上游－ 30 ～－ 70 区为正调控
因子结合序列，＋ 1 ～－ 20 区为负调控因子结合序列；
真核基因的调控区较大，TATAA/TA 区位于－ 20 ～－ 30，而上游－ 40 ～－ 110 区为上游激活区。2）除 Pribnow 区之外，原核基因启动子上游只有 TTGACA 区（－ 30 ～－ 40）作为 RNA 聚合酶的主要结合位点，参与转录调控； 而真核基因除了含有可与之相对应的 CAAT 区之外，大多数基因还拥有 GC 区和增强子区。TATA 区和其它两个 UPE 区的作用有所不同： TATA 区：使转录精确地起始
UPE 区：对启动子的生物活性有很大影响
CAAT 区和 GC 区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。
CAAT 区对转录起始频率的影响最大，该区任一碱基的改变都将极大地影响靶基因的转录强度。TATA 区和相邻的 UPE 区之间插入核苷酸也会使转录减弱。
GC 区、CAAT 区和 TATA 区都有重要功能，但不不是每个基因的启动子区都包含这三种序列。（表 3-5，p77）
基因转录实际上是 RNA 聚合酶、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果。3.3 原核生物和真核生物 mRNA 的特征比较
信使核糖核酸（meenger RNA，mRNA）在大肠杆菌细胞中占总 RNA 的 2 ％左右（tRNA 占 16 ％，rRNA80 ％以上）。
许多基因的 mRNA 在体内还是相当稳定的，半衰期从几个小时到几天不等。原核和真核细胞内 mRNA 的生物合成过程和成熟的 mRNA 的结构不同：
真核细胞 mRNA 的最大特点是它往往以一个较大相对分子质量的前体 RNA 出现在核内，只有成熟的、相对分子质量明显变小并经过化
学修饰的 mRNA 才能进入细胞质，参与蛋白质的合成。所以，真核细胞 mRNA 的合成和功能表达发生在不同的空间和时间范畴内。
原核生物中，mRNA 的转录和翻译不仅发生在同一个细胞空间里，而且这两个过程几乎是同步进行的，蛋白质合成往往在 mRNA 刚 开始转录时就被引发了。
一个原核细胞的 mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽，而一个真核细胞的 mRNA 最多只能编码一个多肽。
原核生物常以 AUG（有时 GUG，甚至 UUG）作为起始密码子，而真核生物几乎永远以 AUG 作为起始密码子。3.3.1 原核生物 mRNA 的特征）原核生物 mRNA 的半衰期短：转录开始 1min 后，降解就开始了，即当一个 mRNA 的 5 ' 端开始降解时，其 3 ' 端可能仍在合 成或被翻译。
mRNA 降解的速度大概只有转录或翻译速度的一半。
因为基因转录和多肽链延伸的速度基本相同，所以细胞内某一基因产物（蛋白质）的多少决定于转录和翻译的起始效率。）许多原核生物 mRNA 以多顺反子的形式存在： 细菌 mRNA 可以同时编码不同的蛋白质。
单顺反子（monocistronic mRNA）: 只编码一个蛋白质的 mRNA。多顺反子（polycistronic mRNA）：编码多个蛋白质的 mRNA。
操纵子（operon）：多顺反子 mRNA 是一组相邻或相互重叠基因的转录产物，这样的一组基因称为一个操纵子，它是生物体内的重 要遗传单位。
几乎所有 mRNA 都可以被分成 3 部分：编码区、位于 AUG 之前的 5 '端上游非编码区以及位于终止密码子之后不翻译的 3 '端下游 非编码区。
对于第一个顺反子来说，一旦 mRNA 的 5 '端被合成，翻译起始位点即可与核糖体相结合，而后面几个顺反子翻译的起始就会受到 其上游顺反子结构的调控。
一种情况是，第一个蛋白质合成终止以后，核糖体分解成大、小亚基，脱离 mRNA 模板，第二个蛋白的翻译必须等到新的小亚基和大
亚基与该蛋白起始密码子相结合后才可能开始（图 3-12a,p80）。
另一种情况是，当前一个多肽翻译完成后，核糖体分解成大、小亚基，小亚基也可能不离开 mRNA 模板，而是迅速与游离的大亚基结
合，启动第二个多肽的合成（图 3-12b,p80）。）原核生物 mRNA 的 5 ' 端无帽子结构，3 ' 端没有或只有较短的 poly（A）结构。原核生物起始密码子 AUG 上游 7 ～ 12 个核苷酸处有一个 SD 序列（Shine-DNAlgarno sequence）的保守区，因为该序列与
16SrRNA3 '端反相互补，所以被认为在核糖体-mRNA 的结合过程中起作用。
所有已知大肠杆菌 mRNA 的翻译起始区都含有 4 ～ 5 个（至少 3 个）对应于 SD 序列的核苷酸。表 3-6 SD 序列的例子（p80）。
细菌 16SrRNA 的 3 '末端既非常保守，又高度自我互补，能形成“发卡”结构（图 3-14，p82）。3.3.2 真核生物 mRNA 的特征
“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能 RNA 所必须的全部核苷酸序列。真核生物 mRNA 结构上的最大特征是 5 '端的帽子及 3 '端的 poly（A）结构。）真核生物 mRNA 的 5 ' 端的帽子结构，真核生物 mRNA 的 5 ' 端大多具有 m7GPPPN 的帽子结构。5 ' 终端是在一个 mRNA 转
录后加上去甲基化的鸟嘌呤（G）。
mRNA 5 ' 端加“ G ”的反应是由腺苷酸转移酶完成的，这个反应非常迅速。
据测算，在新生的 mRNA 链达到 50 个核苷酸之前，甚至可能在 RNA 聚合酶 II 离开转录起始位点之前，帽子结构就已加到 mRNA 的第一个核苷酸上了。这就是说，mRNA 几乎一出生就戴上了帽子。
一般认为，帽子结构是 GTP 和原 mRNA5 '三磷酸腺苷（或鸟苷）缩合反应的产物，新加上的 G 与 mRNA 链上所有其它核苷酸方向
正好相反，像一顶帽子倒扣在 mRNA 链上，故而得名。
帽子结构可能使 mRNA 免遭核酸酶的破坏，而且，有帽子结构的 mRNA 更容易被蛋白质合成的起始因子所识别，从而促进蛋白质的合成。mRNA 的帽子结构常常被甲基化，由尿苷酸-7-甲基转移酶来催化。帽子结构的功能： • 对翻译起识别作用。②可以保护 mRNA 免遭核酸酶降解。不是所有的真核生物 mRNA 都有 5 '端帽子结构。2）绝大多数真核生
物 mRNA 具有 poly（A）尾巴。除组蛋白基因外，真核生物 mRNA 的 3 '末端都有 poly（A）序列，长度为 40 ～ 200bp。几 乎所有真核基因的 3 '末端转录终止位点上游 15 ～ 30bp 处的保守序列 AAUAAA 对于初级转录产物的准确切割及加 poly（A）是
必须的。poly（A）是 mRNA 由细胞核进入细胞质所必须的形式，它大大提高了 mRNA 在细胞质中的稳定性。当 mRNA 刚从细胞核
进入细胞质时，其 poly（A）尾巴一般较长，随着 mRNA 在细胞质内逗留时间的延长，poly（A）逐渐变短消失，mRNA 进入
降解过程。真核生物 mRNA 大都有 poly（A）尾巴这一特性，广泛用于分子克隆。反转录反应。尽管大部分真核 mRNA 大都有
poly（A）尾巴，细胞中仍有多达 1/3 没有 poly（A）尾巴的 mRNA。真核 mRNA 中 poly(A)化必要的 2 个序列信号和切断位点：
human α-globin UUGAAUAAAGUCUGAGUGGGCGGCAGCCUGUGUGUGCCUGGGUUCUCU human β-globin CCUAAUAAAAAACAUUUAUUUUCAUUGCAAUGAUGUAUUUAAAUUAU human growth hormoneCCUAAUAAAAUUAAGUUGCAUCAUUGUCUGACUAGGUGUCCUC 真核基因大多是断裂的，也就是说，一个基因可由多个内含子和外显子间隔排列而成。研究表明，内含子在真核基因中所占的比例很高，甚至超过 99 ％。
由 DNA 转录产生的原始转录产物－－核不均一 RNA（hnRNA,heterogeneous nuclear RNA），即 mRNA 的前体，经过 5 '加帽
和 3 '酶切加 poly（A）尾，再经 RNA 的剪接，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连续的可读框（open reading frame, ORF），通过核孔进入细胞质，就能作为蛋白质合成的模板了。3.4 终止和抗终止
一般情况下，RNA 聚合酶起始基因转录后，它就会沿着模板 5 '→ 3 '方向不停地移动，合成 RNA 链，直到碰上终止信号时才与模
板 DNA 相脱离并释放新生 RNA 链。
终止发生时，所有参与形成 RNA-DNA 杂合体的氢键都必须被破坏，模板 DNA 链才能与有义链重新组合成 DNA 双链。
3.4.1 不依赖于ρ因子的终止
模板 DNA 上存在终止转录的特殊信号－－终止子，每个基因或操纵子都有一个启动子和一个终止子。
