分子生物学期末复习重点

1、 一般出判断题 2、 一般出填空 3、-------- 一般出名词解释 4、******** 一般出简答题 5、阴影部分也是重点

（一）第一章蛋白质的结构与功能

一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，即它的化学结构。

二级结构：指借助主链(不包括侧链)的氢键形成的具有周期性的构象。 三级结构：指1条肽链(包括主链和侧链)完整折叠而形成的构象。

四级结构：指含有多条肽链的寡聚蛋白质分子中各亚基间相互作用，形成的构象。 超二级结构和结构域是在蛋白质二级和三级结构之间的两个层次。

超二级结构：指相邻的二级结构单元，在侧链基团次级键的作用下彼此靠近而形成的规则的聚集结构。

结构域：指在1条肽链内折叠成的局部结构紧密的区域。

组成 四级结构的多肽链称为蛋白质的亚基，多个亚基组成的蛋白质为寡聚蛋白质

1 维持蛋白质分子构象的作用力，主要包括氢键、疏水性相互作用、范德华引力、离子键和 二硫键。 2 二级结构主要包括下面几种基本类型 (一) α—螺旋 (二)β折叠(三)转角 (四) β突起 (五)卷曲 (六)无序结构

3 β折叠有两种类型，1种是平行式，1种是反平行式。反平行折叠在能量上更稳定。

4 转角主要分两类：β转角和γ转角。转角结构通常负责各种二级结构单元之间的连接作用。 5 常见的3种超二级结构单元为：αα ββ，βαβ。

6 结构域不仅仅是折叠单位和有一定功能的结构单位，还是一个遗传单位 7结构域可以分为4种类型：反平行α，平行α/β，反平行β，不规则的小结构 1、多肽链的折叠过程

天然蛋白质是多肽链合成后经折叠而形成的热力学上稳定的构象。多肽链的折叠是一自发过程..人们现已提出了一些多肽链的折叠模型,大致可以分为二类。一种模型认为多肽链的折叠是逐步进行的，先形成一种稳定的二级结构作为核心，然后二级结构的氨基酸侧链进一步发生交互作用，扩大成天然三维结构；另一种模型提出，多肽链可能由于其疏水侧链的疏水交互作用而突然自发折叠，形成一种含二级结构的紧密状态，最后调整成天然结构。这两种模型看来不是排斥的，有些多肽链的折叠可能以其中之一为主，有些多肽链的折叠兼而有之。在这两种情况下，超二级结构的形成都可能起着导引作用，弱键则做最后的热力学上的调整。

活体内至少有两类蛋白质因子参与了多肽链的折叠，一类蛋白质称为分子伴侣(molecular chaperone)。这些蛋白质中，有些能结合于多肽链以防上侧链间的非专一性缔合，它们导引一些多肽链的折叠和使多个多肽链聚集成更大的结构；另一类蛋白质是酶，它们能通过解除折叠的因素来促进多肽链的折叠。 蛋白质分子结构与功能的关系

一、蛋白质的一级结构决定高级结构 (一)蛋白酶原的激活

生物体中有许多蛋白质是以无活性的蛋白质原的形式在体内合成分泌的。这些肽链只有以特定的方式断裂后，才呈现出它的生物学活性。这类蛋白质主要包括消化系统中的一些蛋白水解酶、蛋白激素和参与血液凝固作用的一些蛋白质分子等， (二)镰刀型血红蛋白贫血病

分子病是由于编码蛋白质的结构基因的突变或缺失，导致合成了失去正常功能的异常蛋白质或丧失了合成蛋白质的能力，从而造成的先天性遗传性疾病。镰刀型血红蛋白贫血病是最早被认识的一种分子病。

镰刀型血红蛋白贫血症病人的血红蛋白(HbS)经胰蛋白酶处理后，进行指纹图谱分析，与正常血红蛋白(HbA)的指纹图谱比较，仅发现一个肽斑位置异常。 (三)核糖核酸酶

变性的核糖核酸酶的复性是蛋白质的一级结构决定高级结构的最好例证之一。 二、分子的构象与功能的关系 (一)肌红蛋白和血红蛋白

肌红蛋白和血红蛋白亚基的氨基酸顺序区别很大，但在三维结构上却有着难以想象的相似，特别是血红素周围的构象高度相似，这是它们在功能上相似的结构基础，以保证对氧的结合能力。 (二)细胞色素C

分析组成细胞色素C的104~114位氨基酸残基单链分子的一级结构，发现种属间的差异较大，仅有35个氨基酸的残基是保守的。这些保守残基虽仅占分子组成的1／3以上，但对于维持细胞色素C分子的构象及发挥其生物学功能是必不可少的。 (三)四级结构与功能的关系

有一些寡聚蛋白质具有别构效应，它们的1个亚基和配体结合后改变了构象，这种构象的变化传递可影响其他的亚基构象，进而改变了分子的生物学活性。

总之，蛋白质的结构与功能之间的关系主要表现在两方面：一方面，蛋白质的高级结构 (即三维构象)是由一级结构氨基酸顺序决定的。另一方面，蛋白质的结构(主要是高级结构)是蛋白质分子发挥其生物功能的重要保证。生物活性是结构的天然属性，它们之间是高度统一的。

（二）第十章DNA和RNA的化学结构

核苷是由碱基与戊糖通过N—糖苷键连接而形成的。作为核苷酸的基本合成原料，它通常是以游离形式存在于细胞中。

碱基可分为嘌呤和嘧啶两大类。 嘌呤包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)；

嘧啶包括胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶 (T)、尿嘧啶(U) 3种,一般情况下，DNA使用T，RNA使用U，C为二者共用。

核酸分子中至少还存在有数十种稀有碱基，它们均可被看作上述5种碱基的衍生物

参与组成核酸分子骨架的有两种戊糖，D—核糖与D—2脱氧核糖。核酸正是按照分子中所含戊糖的不同，分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。

由核苷的戊糖上C—5位的羟基与1个磷酸基团以酯键连接后即得到核苷酸。

核苷酸作为核酸分子的结构单元，可通过3′，5′—磷酸二酯键连接成无分支的线性核酸大分子。在表示核酸序列时，习惯上按照5′一3′的方向书写。

DNA的一级结构是指它的组成单位核苷酸在核酸分子中的线性排列顺序。

像蛋白质分子一样，DNA也有其高级的空间结构。所不同的是，DNA分子折叠不是为了形成有功能活性的结构，其主要目的是规律地压缩分子体积，极大减少了DNA在细胞中所占的空间。 DNA二级结构模型主要有以下特征：

1．DNA分子是由两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴相互缠绕形成的右手螺旋，直径20A(2nm)，每环绕一周升高34 A (3.4nm)，两个相邻碱基对之间相距0.34nm，因此每周都由10个碱基对形成。

2．磷酸与核糖组成的骨架位于双螺旋的外侧，碱基位于内侧。上下相邻的碱基平面相互平行，且与中心轴垂直。核糖平面与中心轴平行。两条反向平行链的稳定性由疏水相互作用和众多氢键来维持。

3．位于同一平面上的两个碱基间的配对是有规律的，其中A与T通过两对氢键配对，G与C通过三对氢键配对。这一碱基对互补原则(base—pair complementarity)是碱基的大小，形状和化学组成共同限定的结果。这一原则是DNA分子复制，转录以及反转录等过程的基础，也使我们能够依据已知的多核苷酸链的序列来推知其互补序列。

4．DNA分子的双螺旋结构形成大小不等的两条螺形凹沟。较大的1条称大沟(major groove)，较小的一条称小沟(minor groove)。每个碱基都会有一部分在此区域“暴露”出来，以便与其他的DNA结合分子相接触。

维持DNA二级结构的力主要有：1．氢键(hydrogenbond) 2碱基堆积力

碱基堆积力的实质是疏水相互作用和范德华引力，它对于维持DNA的二级结构起重要作用。 DNA变性后暴露出藏于双螺旋内部的碱基共轭键，因而分子在260nm处的紫外光吸收将增强，这就是所谓的“增色效应”。

Watson和Crick所阐述的含钠离子的DNA纤维结构现在被称作B构象。这种构象是随机序列的DNA分子最稳定的结构，因此在研究DNA性质时常用来作为标准结构。到70年代后期，又发现DNA还存在A、C、D、E、Z等多种构象，它们都有各自的特征性构象参数

Z—DNA的生物学意义：①B—DNA---~Z—DNA的变化，影响了DNA的超螺旋状态，影响 DNA与其他分子的结合状态，影响基因活性。②发现所有基因的增强子均含有Z—DNA的形成序列。有迹象表明，胞嘧啶残基的甲基化是B—DNA—Z—DNA的因素之一，可能与基因表达的有关。③Z—DNA有Z—DNA结合蛋白的特别识别信号，参加真核生物染色质结构的形成。④Z—DNA的构象特点之一是碱基外露，易受致癌物质的攻击，如N—乙酰氨基芴与鸟嘌呤C8共价结合，甲基化致癌物质使鸟嘌呤的N7甲基化，均与z—DNA的构象有关。

DNA分子局部的构象变化与自身特定的碱基序列和周围环境条件，都有关系。构象的多变可能有利于调节蛋白识别并结合于特定的核酸序列。 (三) DNA的三级结构：

DNA的三级结构是指双螺旋结构基础上的卷曲。三级结构包括线状双链中可能有的扭结和超螺旋、多重螺旋和分子内单链形成的环以及环状DNA中的扭结、超螺旋和连环体等拓扑学状态。 三级结构的普遍形式是环形DNA双螺旋链进一步盘绕形成的超螺旋。 超螺旋有方向性，天然DNA都呈负超螺旋.

超螺旋的生物学意义主要有两点：

(1)超螺旋DNA较之松弛型分子有更为紧密的结构，因而对DNA分子在细胞内的包装过程更为有利。

(2)超螺旋会影响双螺旋分子的解旋能力，从而影响到DNA与其他分子之间的相互作用，体内的DNA超螺旋均为负超螺旋。在DNA的复制和转录中，超螺旋结构的存在具有重要意义。

真核细胞染色体上的线性DNA双链，盘绕组蛋白核心形成核小体，前后连接为串珠状，再经进一步盘旋折叠，最终形成染色单体这一独特的超螺旋形式。 (四) DNA的特殊结构

回文序列 具有在核酸单链内形成发夹结构(hairpin)或在双链中形成十字架结构(cruciform structure)的倾向。

回文序列在DNA的区较常见，它所形成的对称空间结构，为DNA结合蛋白提供了特定的识别与结合位点。

H—DNA 这种特殊结构存在于高嘌呤(Pu)或高嘧啶(Py)的双链DNA区域，且该区域包含有链内的对映重复序列。H—DNA的特殊之处在于它是由3条DNA单链通过配对和缠绕形成的“三股螺旋”。可见这一结构对于基因的表达可以起到一定的作用。

四螺旋DNA结构可能起到稳定染色体并在复制过程中保持DNA完整性的作用。

第三节 RNA

RNA与DNA相比有3点主要区别：

(一)RNA组分中包含的是核糖 (二)RNA使用尿嘧啶(U)替代胸腺嘧啶(T)与A进行互补配对。 (三)RNA分子通常以单链形式存在。(四)含的稀有碱基多。 tRNA分子一级结构的特征主要是：

1．tRNA分子长度约70～90个核苷酸，是3种主要的RNA类型中最小的。

2．tRNA分子中约20多个位置上的核苷酸是保守的。其中的10几个核苷酸是恒定不变的，另外一些则是半恒定的，即限定在嘌呤或嘧啶的范围。

3．成熟的tRNA 5′末端是1个被磷酸化的残基，通常为pG；3′末端序列为CCA，活化的氨基酸就连接于其中腺苷酸的3′羟基上。 4．tRNA分子含多种稀有或修饰碱基，平均每分子为7～15个，在所有RNA分子中修饰程度最高。 在tRNA二级结构中，主要的功能域有：①氨基酸接受茎 ②TψC环 ③可变环 核苷酸残基数目不确定。④D环 ⑤反密码子环 (anticodonloop) 。

同工tRNA-----大多数氨基酸都有多个特异的tRNA(称作isoacceptor tRNA，即)来转运，这几个tRNA都受同一氨酰tRNA合成酶(aminoacyl—tRNA synthetase)的特异催化，以便与某个共同的靶氨基酸结合。 有人把这种氨酰tRNA合成酶与tRNA分子间的相互作用称为第二套遗传密码(second genetic code)，以表明它对确保蛋白质翻译的准确性所起的关键作用。

校正tRNA(suppressor tRNA)----- 以编码tRNA基因的突变来补偿密码子上的突变，从而恢复或部分恢复密码子“原意”的tRNA就叫校正tRNA。 原核核糖体和真核核糖体，它们都是由RNA和蛋白质组成。原核核糖体沉降系数是70S。它由30S的小亚基(含16SrRNA和21个蛋白质分子)和 50S的大亚基(含23SrRNA，5SrRNA和31个蛋白质分子)组成。真核生物核糖体沉降系数80S，它的大亚基为60S(含28S、5.8S、 5S 3种rRNA以及49个蛋白质分子)，小亚基为40S(含18SrRNA和33个蛋白分子)。 rRNA在蛋白质合成中的作用

16S rRNA3′末端的一段6碱基富含嘧啶的保守序列，它可与mRNA起始密码AUG之前的SD序列直接互补；

16SrRNA中的另一特定区域，在核糖体的A位点和 P位点上都可与tRNA分子上的反密码子区域发生直接作用。

核糖体大亚基rRNA具有肽酰转移酶活性，而蛋白质组分的作用只是增强rRNA的活性并维持核糖体的结构。

真核与原核mRNA在分子结构不同：

(一)细菌的1个mRNA为多顺反子 (polycistron)；而1个真核mRNA单顺反子(monocistron)。 (二)多数成熟的真核细胞mRNA在3' 末端有一段长约200个核苷酸的“多聚A尾巴” (polyA tail)。 (三)在真核细胞中，细胞核和细胞质中的mRNA 5′端有帽子结构,5′端的帽子结构和3′端的多聚腺苷酸尾巴，对于真核mRNA的稳定性和从核内到胞质的运送都很重要。 (四)原核与真核mRNA的翻译起始机制不同

(五)细菌mRNA不够稳定，寿命一般只有几分钟。

(六)真核基因是断裂基团。在真核的成熟mRNA分子中，5′端和3′末端往往有非翻译区(UTR)，可能对翻译起调节作用。

hnRNA是mRNA的前体，由于基因的长度和性质的差异，原始转录产物很不均一，故统称为不均一核RNA(heterogeneous Nuclear RNA，hnRNA)。

细胞核中的小RNA分子称为核内小RNA(small nuclear RNA，即snRNA)，在胞质中发现的就叫做胞质小RNA(small cytoplasmic RNA，即scRNA)。在自然状态下，这些RNA以结合着蛋白质的核蛋白颗粒(ribonucleoprotein particles，snRNPandscRNP)的形式存在。

高等真核生物中， snRNP参与mRNA前体的剪接。剪接体(spliceosome)是由几种snRNP和数量众多的蛋白成分所组成。

反义RNA-----是指能与特定mRNA互补结合的RNA片段。

反义RNA没有别构性，即它不会受到其它小分子的影响而改变其自身对靶序列的识别能力，只能通过控制其转录的开启和酶的降解来改变其活性。

第 章 DNA的生物合成和修复

第一节 DNA 复 制

核酸链的合成方向只有一个：5＇→3＇。

在DNA复制过程中，DNA双螺旋的两条链可以同时作为模板；但是在转录时，DNA双链中往往只有1条链能够作为模板链，也有个别例外。

RNA聚合酶能够从头合成1条新的RNA链，而DNA聚合酶则需要RNA引物，它不能从头合成1条DNA链。

染色体DNA复制的共同特征有：①半保留复制。②形成复制叉结构。⑧双向复制。④半不连续复制。⑤复制起点具有特殊序列。⑥需要RNA引物。⑦复制的高度忠实性。

-------DNA复制时，1条链的合成方向和复制叉的前进方向相同，可以连续复制，这条链叫作前导链(1eading strand)；

--------而另一条链的合成方向和复制叉的前进方向正好相反，不能连续复制，只能分成几个片段合成，故称之为滞后链(1agging strand)。--------滞后链片段叫作冈崎片段，它们合成后再连接起来。 --------DNA链不能从头合成。在DNA复制开始时必须先合成一小段RNA作为引物(primer)，从它的3＇羟基开始合成DNA链，这一过程叫作引发(priming)。- 三、E.coli的DNA复制 (一)复制的起始

oriC的9bp区富含A和T，DnaA蛋白的结合使这一区域容易解链(melted)，并形成复制起始的开放型复合物(open complex)，这个过程消耗ATP。dnaC蛋白将dnaB蛋白运送到指定位置解旋酶 DnaB蛋白介导E.coli的染色体DNA必须进一步解旋。复制开放复合物中的每1条单链上各有1个解旋酶分子结合。而形成预引发复合物(prepriming complex)。

*****E．coli的SSB蛋白结合于DNA单链区，以防止DNA再退火(reannealing)，此外，SSB蛋白可以防止形成局部发夹式螺旋阻碍DNA聚合酶前进。 (二)引发

DNA复制都需要引发酶合成RNA引物。这些RNA引物5，端第1个核苷酸通常是pppA，个别为pppG，其长度从几个核苷酸(4～5个)到十几个不等，它们的前1～2个核苷酸往往是固定的，后面的可以是任意的核苷酸，也可能从DNA模板链上拷贝。

------引发酶、DnaB和几种蛋白因子形成的复合物叫作引发体(primosome)，它能沿着结合了SSB蛋白的DNA单链定向运动，并在不同位点合成RNA引物。 (三)半不连续复制

在E.coli复制叉，前导链的连续合成比较简单。滞后链合成分段进行，需要合成若干RNA引物，DNA聚合酶Ⅲ可以在RNA引物的3＇端开始合成罔崎片段(Okazaki fragments)，在细菌和噬菌体中它的长度一般为1 000—2 000个核苷酸，但在真核细胞中只有100—200个核苷酸。当每个新合成的罔崎片断3＇端到达相邻的另1个罔崎片段的5＇端时，DNA聚合酶I利用其5＇→3＇，外切酶活性切除后者5＇端的RNA引

物，同时利用它的DNA聚合酶活性填补两个罔崎片段之间的缺口。然后，另1个关键酶——DNA连接酶(1igase)——将相邻的这两个罔崎片段的3＇羟基和5＇磷酸基团连接起来。

DNA聚合酶I，从N端到C端有3个酶促活性结构域依次排列： 5＇→3＇外切酶和3＇→5＇外切酶和DNA聚合酶。在DNA损伤修复时，DNA聚合酶I对于填补缺口(gapfilling)可能是最重要的酶。

DNA聚合酶Ⅱ兼有3＇→5＇外切酶和DNA聚合酶活性。DNA聚合酶Ⅱ能够在DNA的两条链在同一部位都发生损伤时进行DNA修复。

只有DNA聚合酶Ⅲ符合E.coli体内DNA复制的要求,DNA聚合酶Ⅲ在E.coli的DNA复制中是主要的DNA合成酶。

DNA聚合酶Ⅲα亚基具有DNA聚合酶活性，而ε亚基具有3＇→5＇为外切酶活性，它对于校正功能十分重要。θ亚基可能起组装作用。其他7种亚基的主要功能是，将核心聚合酶从分配型酶(distributive enzyme)转变成持续型酶(processiye enzyme)。

DNA聚合酶Ⅲ之所以具备持续合成能力，β亚基二聚体起了关键作用，它的主要功能是防止核心聚合酶在DNA复制过程中从模板链上掉下来。 (四)复制的终止位点和Tus蛋白

E.coli的两个复制叉的汇合点就是复制的终点，在复制叉汇合点两侧约lOOkb处各有1个终止区(terD，A和terC，B)，它们是向1个方向运动的复制叉特异的终止位点(TER sites)， 4个ter序列中都含有1个23bp的共有序列， Tus蛋白(36Kd)识别和结合于终止位点的23bp共有序列，它具有反解旋酶(contra—helicase)的活性，以阻止DnaB蛋白的解旋作用，从而抑制了复制叉的前进。 ------复制体(replisome)是在复制叉形成的1种多蛋白复合物，其中包括DNA聚合酶等酶和蛋白因子，它的功能是促使DNA复制。 四、真核细胞的DNA复制

在哺乳动物细胞中发现了5种DNA聚合酶(αβγδε)。哺乳动物的DNA聚合酶α和δ分别负责合成滞后链和前导链，β和ε可能和DNA损伤修复有关，而γ负责合成线粒体DNA (二)端粒和端粒酶

真核生物线性染色体的末端具有特殊结构——端粒(telomeres)。端粒由特异的寡聚核苷酸重复序列组成, 端粒不仅对于染色体的稳定性十分重要，而且为染色体DNA复制所必需。

------端粒酶(telomerase)，它是1种核糖核蛋白(RNP)，可以利用自己的RNA分子作为模板，从3＇端合成并延长滞后链模板DNA。一旦滞后链模板的3＇端延伸到足够长，就可以完整地合成滞后链的最后1个岡崎片段，产生完整的子染色单体。

某些基因组的DNA复制特征和原核或真核生物的染色体DNA复制明显不同，例如线粒体DNA的D—环(D-Loop)复制和噬菌体的滚环(rolling circle)复制。

DNA复制的高度忠实性有赖于多种因素，包括RNA引物的作用，DNA聚合酶的自我校正功能，几种校正和修复系统，以及DNA本身的结构特征(T取代U)等， (二)错配校正系统

E.coli的错配校正系统利用dam基因编码的甲基化酶(methylase)，将DNA所有的 GATC序列中的A

6

在N位甲基化，新合成的DNA链中的A要晚一些时候才被甲基化。这就为区别新DNA链和模板链提供了基础。

E.coli的错配校正过程始于三种蛋白发挥作用，它们是Mut S，Mut L和Mut H。Mut S可以识别和结合于DNA的错配碱基处,Mut H在新DNA链(尚未甲基化)的GATC的5＇侧造成缺口(nick)，而MutL将MutS和MutH连结在一起，从而使新合成的DNA链和模板链形成环状结构(looping)。然后，在DNA解旋酶Ⅱ和SSB蛋白等因子参与下，核酸外切酶I切除新DNA链上包括错配碱基在内的片段。最后，由DNA聚合酶Ⅲ和连接酶完成修复。

真核生物新合成的DNA链上往往带有缺口，这种单链DNA缺口本身就是1个信号，可以指导在真核细胞中进行正确的错配校正。

七、拓扑异构酶

topo I可以在双螺旋DNA中的1条链上造成缺口，于是缺口两侧的DNA就能够以缺口对面的磷酸基团为中心自由旋转，旋转方向取决于DNA双螺旋中的张力，使张力得以释放。E.coli的topo Ⅰ只作用于负超螺旋DNA，消除负超螺旋，它对正超螺旋DNA不起作用。而真核细胞的topo I能够使正或负超螺旋都消除。

topoⅡ可以同时共价结合于DNA的两条链，并将两条链暂时切断，再重新连接。在复制叉前进时，E.coli的topoⅡ可以将前方产生的正超螺旋转变为负超螺旋。此外，它还能在DNA双螺旋中引入负超螺旋，

在E.coli中还有1种第二类DNA拓扑异构酶——topoⅣ，它的功能是将复制产生的两个子染色体从连环体(catenanes)中分离出来。所有的第二类DNA拓扑异构酶都催化连环 (catenation)和去连环(decatenation)过程

第二节 DNA的损伤修复

环境的物理或化学因素给细胞中的DNA带来的损伤有以下几种类型： (一)碱基丢失 (二)碱基改变 (三)核苷酸插入或缺失 (四)DNA链断裂 (五)DNA链间共价交联。

二、DNA损伤的几种修复机制 (一)直接修复(directrepair) (二)切除修复(excisionrepair) (三)重组修复(recombinational repair) (四)DNA的倾向差错合成和SOS反应

切除修复可以分为以下3种方式：①碱基切除修复。②核苷酸切除修复。⑧碱基错配修复(校正)，

第三节 逆 转 录

---- 所谓逆转录，是指在逆转录酶的作用下以RNA为模板合成DNA的过程。

逆转录酶兼有三种酶的活性：RNA指导的DNA聚合酶，DNA指导的RNA聚合酶和RNaseH活性。 -----转化(transformation)是指真核细胞被转变为无限增生状态(类似于癌变细胞)，或者原核细胞获得新的遗传标记的过程。

-----逆转录病毒获得和转移真核细胞DNA序列的过程叫作转导(transduction)，转导这一概念也适用于通过噬菌体将细菌基因从1个细菌细胞转移给另1个细胞。

第十三章 RNA的生物合成

以DNA为模板合成RNA的过程叫作转录(transcription)。

-----在DNA双链中，起转录模板作用的链叫作模板链(template strand)或负链。而另l条非转录模板链通常称为编码链(coding strand)或正链，因为其序列和转录产物相同(仅T替代U)。

RNA聚合酶结合于DNA特异的启动子(promoter)。DNA中转录合成RNA的第一个碱基对，这个位点的核苷酸残基编号为+1。

某些启动子的转录起点不是固定的，而是选择性出现于相邻的两个或三个碱基对中。

RNA聚合酶合成RNA的方向为5´→3´，，所以从转录起点沿RNA聚合酶运动的方向称为下游(downstream)，核苷酸残基编号依次为+2，+3„„，而反方向为上游(up— stream)，核苷酸残基编号为-1，-2„„。

------从启动子到终止序列(terminatorsequence)之间的DNA序列叫作转录单位(transcription unit)。

第一节 原核基因的转录起始

-------操纵子(operon)，即1个启动子控制连在一起的多个结构基因的转录。- 一、RNA聚合酶和启动子

细菌细胞中只有1种RNA聚合酶，它兼有合成mRNA、tRNA和rRNA的功能。 E.coli细胞中的RNA聚合酶有几种形式，其主要形式由5个亚基组成

ζ亚基是细菌基因的转录起始因子，它识别并结合于启动子，一旦转录开始就离开RNA聚合酶，代之以延伸因子结合于RNA聚合酶的核心酶(coreenzyme)。E.coli的RNA聚合酶全酶中最常见的ζ因子是ζ70，

α亚基二聚体的结合位点处于启动子靠近上游的调节序列，它和转录频率(即启动子的强弱)直接相关。 β´亚基主要结合于DNA的转录模板链，而β亚基则结合底物NTP，并催化形成磷酸二酯键。 RNA聚合酶催化的RNA合成主要分为3个阶段：起始、延伸和终止。

***RNA聚合酶的功能包括：①寻找转录起点，即E.coli墓因组中的大约2 000个启动子。②解开一小段DNA双螺旋，以便产生单链DNA转录模板。⑧选择正确的底物NTP，并催化合成磷酸二酯键。④识别转录终止信号。⑤和转录激活蛋白或阻遏蛋白相互作用，以调节转录速度，这是基因表达的主要步骤。

和DNA聚合酶的活性相比，RNA聚合酶没有核酸外切酶活性，也就不具备校正和修复功能。所以，RNA

-4-5

能够从头合成，不需要引物，转录的忠实性自然比复制低得多，其误差率为10一10，比DNA复制的误差

5

要高10倍。

-----启动子是一段DNA序列，它是RNA聚合酶结合并起始转录的位点。E.coli操纵子的启动子序列，以-35和-10为中心存在共有序列

a启动子有强弱之分，即不同的启动子转录合成RNA的频率有高有低。启动子的强弱很大程度上取决于启动子的序列和RNA聚合酶之间的亲和力。

a强启动子除了必须具备-10和-35区共有序列以外，RNA聚合酶的α亚基和-40～-60区的启动子调节序列相互作用也十分重要。 ********转录的起始

(一)转录始于DNA模板的一定区域。首先，RNA聚合酶和DNA形成封闭式复合物 (closecomplex)，ζ70因子紧紧结合于启动子序列，DNA双链仍保持碱基配对。

(二)RNA聚合酶一旦结合于启动子，就催化双链DNA解旋，并打开约17bp的区域 (约合B型DNA l.6圈)，形成开放式复合物(open complex)。这样，在DNA转录区产生了局部单链的转录“泡”(bubble)，暴露出复制模板链，使NTP(底物)能够与其相应的碱基(模板)配对。 (三)接着，RNA聚合酶沿转录模板链运动(DNA 3´→5´)，转录泡随之移动，同时以 NTP为底物按5´→3´方向合成RNA链，使之互补于模板DNA链。转录不需要引物，RNA可以从头合成,新合成的RNA链的5´端核苷酸是高度特异的，为pppG或pppA。。

(四)当大约10个核苷酸已经聚合以后，RNA聚合酶释放ζ因子，代之以延伸因子结合于核心酶并继续转录。

(五)操纵子的转录调节主要通过阻遏蛋白和激活蛋白。阻遏蛋白结合于操纵基因 (operator)，抑制了RNA聚合酶的转录起始。而激活蛋白和RNA聚合酶接触并促进转录起始。

(六)细菌经常利用不同的可互换的ζ亚基，以识别特殊的启动子，并调节基因的开关。

在迄今所研究的所有真核细胞核中都含有三种RNA聚合酶。其中，RNA聚合酶I主要合成rRNA，RNA聚合酶Ⅱ主要合成mRNA，而RNA聚合酶Ⅲ的转录产物主要是tRNA和5SrRNA.

在真核基因转录起始阶段，识别真核基因的启动子序列，起主要作用的通常是蛋白因子，而不是RNA聚合酶本身。

绝大多数RNA聚合酶I和Ⅱ的启动子位于转录起点的上游，而某些RNA聚合酶Ⅲ的启动子位于转录起点下游。

和RNA聚合酶Ⅱ转录有关的蛋白因子数目众多，可大致分为以下三种类型：

(一)通用(或基本)转录因子(general or basal factors) (二)上游因子(upstream factors) (三)可诱导因子(inducible factors)

------可诱导因子(如热休克转录因子HSTF)结合的DNA序列叫作效应元件或应答元件(response elements).

-------如果1个基因的转录调节区的元件仅仅被基本因子和上游因子所识别和结合，它就应当在任何类型的细胞中转录。这种基因可能是组成性表达基因(即管家基因，housekeeping genes)，

------ 增强子(enhancer)序列可以远距离(±50Kb)增强转录起始，其位点在转录起点上游或下游均可，且与本身序列的方向无关。增强子通常和组织特异表达或时间调节表达的基因转录有关。

--------转录因子的定义是，转录起始所需要的非RNA聚合酶本身组分的任何蛋白。很多转录因子通过识别顺式作用位点启动子和增强子而起作用，但并非所有的转录因子都结合于DNA，某些转录因子还可能识别并结合于其他因子或RNA聚合酶，也可能在其他几种蛋白因子存在时参与组成转录起始复合物。 真核基因转录调节的共同模式是以正调节为主对启动子进行特异的抑制性调节(负调节)的例子不多。 第三节 调节真核基因转录的顺式作用元件 一、基因区

基因区主要由两种序列组成：一是启动子，即转录因子和RNA聚合酶结合区，它们组装成转录复合物；二是调节序列(regulatory sequences)，即基因调节蛋白结合区，它们调节转录复合物的组装及转录速度。

RNA聚合酶Ⅱ的启动子由以下两个区域组成：①核心启动子(core promoter)包括TATA盒和起始子(initiator，Inr)，结合基本转录因子，形成起始复合物。②启动子近侧序列元件(PSE) ,GC盒、CAAT盒和OCT(1L聚体)等短序列元件，结合上游因子和可诱导因子，决定启动子的转录效率和特异性。 -----TATA盒，位于转录起始位点上游大约25～35bp,由6个非常保守的碱基TATA(A／T)A组成，TATA盒对转录起点定位起关键作用。

------Inr位于转录起点附近。绝大多数Inr在一1和十1两个位点的核苷酸序列为CA。Inr对于转录始于固定位点也起关键作用。

TBP是TATA盒和Inr的通用转录因子，而TFII-I结合于Inr。

-------- 真核基因转录起点核心启动子上游100～200bp范围内有1个转录区，叫作启动子近侧元件 (promoter proximal sequence elements，PSE)，这些元件常常表现出细胞类型特异性。

转录起点上游 100bp的启动子区域中，对转录有影响的三个短序列元件中心分别位于-30、-75、-90。这三个元件分别是TATA盒(-30)，CAAT盒(-75)和GC盒(-90)。。

------CAAT盒一般位于-80附近。CAAT盒的1个特点是它的功能和方向无关。CAAT盒加强转录效率。 GC盒也是比较常见的PSE元件，经常以多拷贝出现，其共有序列为GGGCGG，它的功能也和序列方向无关。

常见的PSE元件还有核苷酸八聚体(Octamer，OCT)。这个8bp长的序列元件以不同的拷贝数、不同的位置和不同的方向出现于许多真核基因启动子中。

TATA盒和Inr主要决定转录起点的位置，它们只能引起相当低水平的转录。而PSE元件则影响转录起始的频率。

真核基因几个PSE元件之间的序列并不重要，改变10～30bp距离通常不会影响其功能，但不能超过一定限度。

RNA聚合酶I的启动子包括两个组成部分：一是核心启动子(-45～+20)，它决定转录起始。二是上游元件(upstreamcontrol element， UCE)，位于-180～-107，它决定转录效率。

RNA聚合酶Ⅲ的启动子分为两大类，第一类是内部启动子(internal promoter)，负责转录5SrRNA和tRNA的基因，它们位于转录起点的下游。第二类启动子位于转录起点的上游，其转录产物是参与RNA前体剪接的snRNA (U6)等，它的转录方式在真核基因中较为常见。

TBP(TATA盒结合蛋白)是所有三种真核RNA聚合酶通用的转录起始因子。

第四节 RNA聚合酶Ⅱ转录起始复合物

一、通用转录因子和转录起始复合物的组装

RNA聚合酶Ⅱ的转录起始因子属于通用转录因子(或基本转录因子)，其中，TFIID由1个TATA盒结合蛋白(TBP)和 8个以上TBP结合因子(TAF2)组成。

TBP和其他DNA结合蛋白的主要区别在于，它和DNA双螺旋的接触部位主要在小沟(minorgroove)，并

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且使DNA分子发生明显弯曲(约90)。

首先，TFIID结合于启动子中的TATA盒,随后，TFIIB、RNA聚合酶Ⅱ-TFIIF、TFIIE、TFIIH和TFIIJ按顺序先后加入并最终形成转录起始复合物，转录才可能开始。

RNA聚合酶Ⅱ转录起始需要水解ATP以产生能量，这一点和RNA聚合酶 I和Ⅲ的转录起始不同。 二、转录因子的功能性结构域 真核转录激活蛋白的结构模型是，1个或多个激活结构域通过有一定柔性的结构域，连结于特异的DNA结合结构域。由于连接两个功能结构域之间的肽段具有一定的柔性，所以改变这些肽段长度，或者改变真核基因区的序列元件之间的距离，不一定影响转录因子的作用。 三、DNA结合结构域

真核转录因子的DNA结合结构域具有多种结构motif(或结构域亚单位)，有五种类型最常见的转录因子的DNA结合结构域，它们是同源盒结构域蛋白，即HD蛋白(homeodomain proteins)，锌指蛋白(zinc-finger proteins)、翼状螺旋蛋白(Winged-helix proteins)、亮氨酸拉链蛋白(1eucine-zipper proteins)和螺旋—环—螺旋蛋白(helix-loop-helix proteins，即HLH)。

第七节 转录终止 一、原核基因的转录终止

E.coli有两种基本的转录终止机制。1种机制不需要其他蛋白因子参与，而另1种则依赖于1种蛋白因子——转录终止因子Rho。 二、真核基因的转录终止

真核基因转录终止的机理尚知之甚少。RNA聚合酶Ⅲ转录终止于合成了一系列U之后，但并不需要上游出现茎环结构。在绝大多数哺乳动物转录单位中， RNA聚合酶Ⅱ转录终止于poly A加成位点(addition site)下游0.5～2Kb范围内的多个可能位点。

第十四章 转录后加工和调节 ********真核生物mRNA前体加工

转录起始于第1个外显子(exon)的第一个核苷酸，转录开始不久转录产物的5´端就被加上7-甲基鸟苷酸帽子(Cap)。转录终止于最后1个外显子3´端下游大约0.5～2.OKb范围内多个可能位点中的1个。核酸内切酶在polyA位点切除多余序列，并在polyA聚合酶的作用下加上长100～250个A。接着，通过RNA剪接(splicing)将内含子(intron)切除，并将外显子连接起来。最后，将成熟的mRNA分子输送到细胞质中。以上过程称为mRNA前体加工(pre-mRNA processing)。

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当RNA聚合酶Ⅱ的转录产物刚合成大约30个核苷酸时，其5´端就加上了1个甲基化鸟苷酸(mG)，甲基供体是S—腺苷蛋氨酸。

mRNA 5´端帽子结构的主要功能有；①在蛋白质合成起始中的重要作用类似于原核生物 mRNA的SD序列，供核糖体小亚基(40S)识别与结合。②保护合成中的转录产物免受核酸外切酶的降解。③在成熟的转录产物从核内输送到核质的过程中有重要作用

除了组蛋白mRNA以外，动物所有的mRNA 3´端都有polyA尾。这些A是初始转录产物经过核酸内切酶切割后加上去的。

几乎所有的mRNA的polyA尾上游10—35个核苷酸处都含有序列AAUAAA，在切割位点下游大约50个核苷酸以内还存在第二个加尾信号，其序列特征是富含G／U或U。

PolyA位点切割后，多聚腺苷酸化分为两个阶段进行。前12个左右的A的多聚腺苷酸化的速度比较慢，而后面则很快，迅速加到200～250个A。后者需要结合若干含有RNP motif的polyA结合蛋白Ⅱ(PABⅡ)。

------外显子—内含子交界处存在短共有序列 ,其中，出现机率为100％的只有pre-mRNA内含子5´端的GU和3´端的AG，这就是所谓剪接的GU—AG规则。

------ 六种富含U的snRNA大量存在于哺乳动物细胞核中，命名为U1～U6，它们参与RNA剪接。这些snRNA和6～10种蛋白因子相结合，形成核内RNP小颗粒 (snRNP)。 --------反式剪接(trans—splicing)

产生于两个不同的RNA分子之间发生的剪接作用，这个过程叫作反式剪接。

高等真核生物的转录单位分为简单和复合两种类型。简单转录单位只有1个polyA位点，其RNA剪接方式也只有1种，只能产生1种表达产物。而复合转录单位可以通过多种选择性方式产生不同的mRNA分子，这意味着1个基因能够产生多种不同的蛋白质。

复合转录单位的转录后加工，是高等真核生物基因转录后调节的1种重要途径。

(二)选择性剪接

高等真核生物复合转录单位的。剪接过程中发生了外显子跳跃(exon skip)，使得某些外显子在成熟的mRNA分子中不复存在, 除了外显子跳跃以外，有的选择性剪接通过包含或排除终止密码子来控制功能蛋白的表达。

---------有的复合转录单位含有多个polyA位点，通过选择性调节初始转录产物3´端的切割位点，以改变表达产物C端的氨基酸顺序，产生长短不同的多肽链，这一过程叫作polyA位点选择(polyAsitechoice)，或选择性多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation)。

，核仁小RNA(snoRNA，即small nucleolar RNA)可能催化pre—rRNA的切割加工，snoRNA和蛋白因子结合形成snoRNP，再与pre—rRNA结合。

snoRNA的还可能在线粒体DNA复制时参与合成RNA引物，它的功能有助于协调细胞生长(或)与线粒体复制的关系。

真核基因内含子主要分为四种类型：①核内含子②I类内含子(Group I)。⑧Ⅱ类内含子(GroupⅡ)。④tRNA基因内含子。

I类内含子具有两个共同特点；①自我剪接能力(self-splicing)。②特殊的二级结构，包括9个茎环。 Ⅱ类内含子也能够自我剪接，常出现于线粒体和叶绿体rRNA前体分子中，但这种内含子不如I类内含子普遍。

------核酶(ribozyme)泛指具有催化功能的各种RNA分子。

Rnase P，它在tRNA前体加工中起重要作用。像核酸内切酶一样。

拟病毒(virusoid)和类病毒(viroid)的RNA分子在局部形成特殊的锤头结构(hammer head)，具有自我切割能力(autocleavage)。

核糖体大亚基的rRNA具有肽酰转移酶的活性。

指导RNA(gRNA)在RNA编辑中也具有催化活性，并提供插入的核苷酸单位U。

--------- 所谓RNA编辑(editing)，是在RNA水平上改变遗传信息的加工过程，导致成熟的RNA (主要是mRNA)编码序列和它的转录模板DNA序列之间不相匹配。 RNA编辑加工的方式有碱基插入、缺失和取代等。

内含子序列参与哺乳动物RNA编辑过程，RNA编辑加工过程可能出现于RNA剪接加工之前。

锥虫线粒体的RNA编辑其主要形式是插入或缺失U，在锥虫线粒体基因组中散布着一些的转录单位，它们编码1种小分子指导RNA(guide RNA，即gRNA)。

----- gRNA的5´端和未经编辑的mRNA的一小段锚定序列(anchor)互补, gRNA的3´端则作为编辑加工的模板，决定插入或去除U的部位和数目。gRNA序列和经过编辑的 RNA正好互补，

polyA尾的主要功能：①是成熟的mRNA的标志之一。只有成熟的mRNA才能从核内输送到胞质。②影响mRNA在核内及胞质中的稳定性。③在消耗能量和前体进行翻译之前，polyA尾和5´端帽子结构是核糖体判断mRNA是否完整的识别信号。

某些mRNA(如逆转录病毒基因组)的特征性分子结构可能形成再编码信号(recoding signal)，使正常的翻译过程中止，并发生翻译移码(translationalframeshift)，导致1个mRNA分子合成一种以上的蛋白。此外，终止密码子周围特异的核苷酸序列还可能造成终止密码子渗漏 (1eaky)，以至在多肽链末端插入若干额外的氨基酸。

再编码是转录后基因表达的一种方式。除了翻译移码和天然校正(利用校正tRNA)以外，蛋白质合成支路也是再编码途径之一。

--------核糖体能够跳过一个终止密码子继续合成。在多肽链合成过程中核糖体可以通过支路(非正常途径)移位，故称之为蛋白质合成支路或核糖体跳跃(ribosome jumping)或tRNA跳跃(hopping)。

原核生物基因的表达 第一节 基因表达概述

--------基因表达就是储存遗传信息的基因，通过转录及翻译等步骤，产生具有一定生物功能的蛋白质的整个过程。

------一些基因产物总被需要，并且它们的基因在1种生物或有机体的全部细胞中，基本上以恒定的水平表达，这些基因称为管家基因(housekeeping genes)。恒定的、似乎不被调节的基因表达被称作基本的基因表达(constitutive gene expression)。实际上，基本的基因表达也是在一定的机制控制下进行的。

-------在特定条件下表达产物增加的基因称为可诱导(inducible)基因。可诱导基因在特定条件下增强表达的过程叫诱导(induction)。在应答分子信号时表达产物减少的基因称为可阻遏(repressible)基因。可阻遏基因在特定条件下表达水平降低的过程叫阻遏(repression)。

无论在原核及真核生物中，都至少有6个环节可能调节细胞中某种蛋白质的终浓度；初始转录物的合成、转录后加工， RNA的降解、多肽链合成、多肽链的修饰及加工、蛋白质降解。 ***** 原核生物基因表达的总体特点可概括为如下几点： 一、表达调节相对比较简单。

二、细菌中仅存在1种RNA聚合酶识别基因启动子的特殊顺序(主要是以一10和一35为中心的两个通用顺序)，并不必须其它因子的协助。

三、许多基因是以操纵子为基础进行调节的。 四、包括正性和负性两种类型的调节。

五、目的主要是使单一的细胞适应营养环境变化以便细胞的生长和尽可能最佳化。

-----由若干结构基因及共同的启动子以及行使控制功能的附加DNA顺序(如操纵基因)一起构成的基因表达的协同单位称为操纵子(operon)。许多基因的表达调节是以操纵子为单位进行调节的。

--- 转录就是在RNA聚合酶的催化下，以DNA双链中的1条链为模板合成RNA的过程。这一过程包括RNA聚合酶的模板识别、转录起始、RNA链延伸、转录终止4个阶段。

---- 能够与RNA聚合酶全酶结合并准确有效地起始转录的特异DNA序列称为启动子。

原核基因启动子一般包括转录起始点立即下游的少数碱基顺序及起始点上游-50bp范围内的 DNA顺序。

在细菌基因的启动子特性：转录起始点；以-10为中心的一段短序列；以-35为中心的一段短序列；-10与-35顺序之间的间隔距离。

起始点常见的是CAT顺序的中心碱基。但是这个三核苷酸顺序并不足以构成转录起始的专一信号。

在起始点上游六核苷酸顺序常被称作-10顺序，其通用顺序为 TATAAT。因为其首先被Pribnow所认识，故又被称作Pribnow盒。-10顺序的一个重要特征是A、T碱基丰富，这可能对于DNA解链是重要的。

另一个保守的六核苷酸顺序以转录起始点上游-35bp为中心，被称作-35顺序，其通用顺序是TTGACA。 -----启动子强度的概念被用来描述RNA聚合酶在启动子处起始转录的频率。它与-10顺序及-35顺序是否与通用顺序相同以及两个顺序之间的距离相关，但也受到转录起始点立即下游区碱基顺序的影响。 转录调节蛋白可分为阻遏蛋白和活化蛋白两种类型：

-----阻遏蛋白(或称阻遏子)是负性作用调节蛋白(negative acting regulatory proteins )，它在启动子位点或接近启动子位点与DNA结合，抑制了转录的发生。

------阻遏蛋白结合的DNA位点被叫做操纵基因(operator)。操纵基因位于启动子上游或下游，通常接近启动子且常常和启动子有部分顺序交迭。

------阻遏蛋白能够与一些极大影响其与操纵基因亲和力的小分子相结合。这些小分子称为效应物(effectors)。

效应物有两种类型，一类为诱导物(inducers)，当其与阻遏蛋白相结合时，减小阻遏蛋白与操纵基因的亲和力。另一类效应物为共阻遏物(corepressors)，有着与诱导物相反的作用。

------活化蛋白又称激活子，是正性作用调节蛋白(positive—acting proteins)，它在启动子或接近启动子的位置与DNA结合，进而增加RNA聚合酶结合到启动子上的频率。活化蛋白结合的DNA顺序叫活化位点。

大多数原核生物的转录调节蛋白都具有螺旋—转折—螺旋基序结构，并且以二聚体形式与 DNA结合。二聚体每个单体的识别螺旋进入DNA双螺旋结构的两个相邻的大沟(major groove ******乳糖操纵子的转录调节一正性和负性复合

乳糖操纵子包括依次排列着的启动子、操纵基因和3个结构基因，一个编码阻遏蛋白的调节基因位于乳糖操纵子的上游。因此乳糖操纵子是受到正性和负性双重调节，Lac阻遏蛋白起负性调节作用，而CAP起正性调节作用。

当E.coli在无乳糖的普通培养基中生长时，乳糖操纵子的调节基因编码的阻遏蛋白与操纵基因结合，抑制转录起始,不产生或每个细胞仅产生几个分子的代谢乳糖的酶。但当大肠杆菌在以乳糖为唯一碳源的培养基中生长时，乳糖等诱导物与阻遏蛋白的结合引起阻遏蛋白构象的改变，使之不能结合到操纵基因上行使转录抑制作用。这3种酶在每个细胞内可达到各几千个分子。。

当E.coli在以葡萄糖及乳糖为碳源的培养基中生长时，葡萄糖分解代谢的降解物能抑制腺苷酸环化酶的活性, 因而降低cAMP的浓度。调节乳糖操纵子转录的另一种蛋白--环腺苷酸结合蛋白(CAP)，当没有cAMP与之结合时，CAP处于非活化状态，不能增强转录。只产生极少的代谢乳糖的酶。只有当葡萄糖耗尽，cAMP的浓度升高，环腺苷酸结合蛋白(CAP)与cAMP结合后被活化，促进转录的进行。在乳糖的诱导下产生代谢乳糖的酶。

第七节 转录终止调节

在 E.coli中已经发现了两种转录终止调节机制，称作衰减(attenuation)及抗终止(antitermination).

一、不依赖于Rho的终止位点有着特征顺序

转录终止子位点的顺序特征是：有一系列T残基，接着是GC丰富的带有若干间隔核苷酸的自身互补区，如(5′) CCCACTNNNNAGTGGG—(3′)。转录产物 RNA的3′端有一串U残基，紧接着是GC丰富的自身互补顺序。互补顺序便可能相互配对形成茎环结构与RNA聚合酶相互作用，致使RNA聚合酶停止移动。新生RNA3′端与DNA模板之间的rU—dA碱基配对是极其不稳定的，当RNA聚合酶停止移动时，这一短的(rU)n— (dA)n杂合区发生解链，导致RNA链从转录复合物中释放。

------- 转录衰减的DNA作用部位称为衰减子(attenuator)。它是一种位于结构基因上游前导区具有终止子结构的短顺序，其调节机制涉及前导顺序转录的RNA 5′端162个核苷酸顺序，这段mRNA前导顺序包含4个彼此互补的区域，可形成奇特的二级结构，当3、4区配对形成发卡结构时，便成为一个类似于转录终止子的结构。这种转最终止是不依赖于Rho的。

第十六章 真核基因表达概论

真核基因的表达是一个非常复杂而精确的多级过程。涉及到转录前染色质的活化；转录水平的调节；转最后的加工；翻译水平的调节及翻译后的修饰等。在这些步骤中，基因的转录是遗传信息传递过程中最具有选择性的步骤，’也是基因表达的中心环节。 **********转录起始因子的种类和功能

TFⅡ-D负责识别和结合TATA盒。

TFⅡ—B能与酸性激活蛋白相互作用，增强转录效率。TFⅡ-B也负责募集转录酶Ⅱ。 TFⅡ—E的功能是促进TFⅡ—H的激酶活性，降低TFⅡ—H的解旋酶活性。

TFⅡ—F可与TFⅡ—B协同募集RNA聚合酶Ⅱ。对聚合酶Ⅱ的链延伸也有作用。TFⅡ—F还具有依赖于ATP供给能量的DNA解旋酶活性。

TFⅡ—H是依赖ATP、参与DNA损伤修复的DNA解旋酶。蛋白激酶活性能使RNA聚合酶Ⅱ大亚基的CTD中Ser或Thr磷酸化，使转录酶脱离起始复合体，进入延伸状态。

TFⅡ—I可以识别起始子INR(initiator)序列。与 TBF结合参与形成转录起始复合体。

TFⅡ—A只在RNA聚合酶Ⅱ转录时对 TFⅡ-D与TATA盒的结合起稳定作用，在转录起始中并非必需。

*********真核基因转录的顺式作用元件(Cis—actingElement)：

可分为启动子元件和调节元件。启动子元件是精确的转录起始及维持基础转录所必需的。调节元件可以增强或减弱转录效率。 (一)启动子 1．TATA盒

启动子一般位于真核基因转录起始点上游200bp以内。典型的真核基因具有TATA盒，多数真核基因的TATA盒位于转录起始点上游25～30bp处。TATA盒决定转录的方向和精确的转录起始点。 2．起始子

某些无TATA盒的基因转录起始点附近发现了起始子元件INR。也有一些真核基因既具有典型的TATA盒，也有INR序列.

3.上游启动子元件(upstreampromotorelement)

上游启动子元件UPE，或启动子近侧元件(promoter proximal sequence element，PSE)，也称为上游激活序列(upstream activiting sequence，UAS)。这类序列中最常见的为转录起始点上游-70bp的CAAT盒，还包括GC盒(GGGCGG)。此外还有GCCACACCC序列等。UPE元件能通过调节转录起始复合体，增强TATA元件、 INR元件的转录效率。

(二)调节元件(regulatory element)：

调节元件一般是指基因转录起始点上游200bp以上区域的顺式作用元件，包括两大类，1类是起正作用的顺式元件，如增强子(enhencer)；1类是起负作用的顺式元件，如沉寂子(silencer)。 1．增强子

增强子是位于真核基因中远离转录起始点，能明显增加启动子转录效率的顺式作用元件，通常距转录起始点0.2到5Kb，个别情况可远离转录起始点几十Kb。增强子区别于一般正元件的1个重要特征是它对方向和定位没有依赖性。增强子序列在真核基因中的序列长度一般在70～200bp之间，可由多个

的短序列组成，对碱基顺序有严格要求的核心序列常由8—12个核苷酸组成。部分序列有回文结构的特征。核心序列单位可以形成多拷贝的串联体。每个单位序列可称为增强子元(enhanson)。 2．沉寂子

起负作用的沉寂子所具有的特性与增强子类似，即沉寂子的功能不受定位和方向的。沉寂子与相应的反式作用因子结合后，可降低或封闭某些基因的表达。由增强子和沉寂子的协调作用，可决定基因表达的时空顺序。

3．转座元件(transposable element)

在真核细胞基因组中，有一些序列元件可在染色体间转换，即这些DNA序列在染色体上座位不是固定不变的，而是可以在一系列的靶位点之间插入或移出，由此被称为转座元件。转座元件的长度一般在1Kb到10Kb范围内。

*******真核基因转录的反式作用因子的结构特点

反式作用因子是指能够直接或间接地识别各顺式作用元件，参与靶基因转录效率的一类蛋白质。不同DNA顺式作用元件与相应的反式作用元件的相互作用，以及不同反式作用因子之间的相互作用是真核基因复杂的转录机制的基础。

反式作用因子一般具有两大类结构域：一类是识别和结合特异DNA顺式元件所必需的；另一类是调节基因转录效率所必需的。

(一)反式作用因子的DNA序列识别与结合结构域 1.螺旋—转折—螺旋(helix—turn—helix，HTH)

此类蛋白因子中至少含有两个螺旋，两个螺旋间可由短肽形成大约120度的转角。HTH结构域可结合于靶DNA序列的主沟。

2．锌指(Zinc Finger，ZF)

结构域单位中，一对半胱氨酸存在于片层结构中，一对组氨酸存在于螺旋结构中，每个单位的两个Cys和两个His通过配位键结合1个锌离子,称为锌指结构域。

3．亮氨酸拉链(1eucine zipper，LZ)

此结构域的氨基酸残基序列的特征是含有数个亮氨酸，而且亮氨酸出现的位置很有规律，每7个氨基酸中的第7个都为亮氨酸，这样就使此区域的螺旋上每隔两圈的同一位置出现一个亮氨酸，也可能是其他疏水性氨基酸，两个蛋白质分子对应的螺旋区之间的两行亮氨酸通过疏水性相互作用形成1个类似拉链的结构。由此称为亮氨酸拉链。

4螺旋—环—螺旋(helix—loop—helix，HLH)

DNA结合区中，存在两个两性的螺旋，其间被长短不同的肽段分隔而形成螺旋—环—螺旋结构。 (二)反式作用因子的活化域

在真核基因的转录过程中，目前比较清楚的活化域有以下几种结构特征。 1.富含酸性氨基酸的螺旋结构域： 2．富含谷氨酰胺的结构域： 3．富含脯氨酸的结构域：

------ 本身具有序列结构相似性，又能结合同一类顺式作用元件的反式作用因子称为反式作用因子家族。

*******转录起始的过程和调节机制

RNA聚合酶Ⅱ必需几种通用性起始因子的协同作用才能组装成有转录活性的前转录起始复合体(preinitiation complex，PIC)。一般情况下，PIC的组装由TFⅡ-D与真核基因启动子核心元件TATA盒结合开始，TFⅡ-D与TATA形成复合体后，RNA聚合酶Ⅱ和其余的起始因子可以相继加入这一复合体，依次加入TFⅡ-B，RNA聚合酶Ⅱ，TFⅡ-F后，即可形成最低限度的复合体，激活后可启动mRNA的转录。但不能使

RNA链的合成顺利延伸，只有再加入具有激酶和解旋酶活性的TFⅡ-E，TFⅡ-H等因子之后才能组装成具有完整功能的PIC。TFⅡ-A虽然不是mRNA转录所必需的因子，但它可以协助TFⅡ-D与TATA盒的结合，加快PIC的组装过程，从而增加转录效率。一旦转录起始，TFⅡ-D，TFⅡ-A停留在转录起始点，而其它转录起始因子可与RNA聚合酶一起随mRNA的延伸，在DNA模板上移动。真核基因转录起始复合体形成之后，转录的启动往往还需要其它激活或辅助因子与转录起始因子之间的相互作用。

起负作用的因子的作用机制可能包括与TFⅡ—D的TAF结合，阻断有活性的转录起始复合体的形成，也可能降低转录起始复合体的稳定性，甚至将转录起始因子从复合体上解离，从而影响转录起始复合体正确组装。而起正作用的因子的作用机制则可能是和激活蛋白结合后，解除负辅助因子的作用，增强转录起始复合体的转录效率。有些辅助因子本身也可能激活特定的转录因子或通过连接激活蛋白与转录起始复合体，提高转录效率。 (二)远端机制

-----远端元件的模型：

增强子加速真核基因转录的机制可能存在以下几种形式：在反式作用因子和其它辅助因子的参与下，和转录起始复合体之间以成环(looping)方式相连接，直接增强转录起始复合体的转录活性。另1种可能的模式是可将DNA转录模板固定在细胞核基质上，有助于DNA拓扑异构酶改变DNA双螺旋的构象，更有利于RNA聚合酶为核心的转录起始复合体对DNA的稳定结合，解旋及其在DNA模板上滑动的速度，从而增加转录效率。

2．协同机制

转录起始点上游存在同源的上游激活序列(upstream activation sequence，UAS)，UAS序列的功能类似于高等真核生物的增强子序列，但UAS一般距转录起始点几百bp以内才能起作用，而且对方向和定位都有依赖性。这种顺式作用元件之间的协同作用在多数情况下是通过反式作用因子相互作用的介导产生的。。 3．多功能蛋白因子与组成性应答元件

某些反式因子和顺式元件自身就具有多功能性。由此可分别称为多功能蛋白因子和组成性应答元件(composite response element)。 和多功能蛋白因子类似，有一些特定的顺式作用元件在不同细胞中，由于与不同的蛋白因子的作用而表现不同的活性，此类元件称为组成性应答元件。即此类元件的活性取决于细胞中的蛋白因子的组成。

真核基因mRNA的翻译

一、翻译起始的模式：

Kozak的滑动扫描模型(scanning model)，其学说要点为：真核生物核糖体40s亚单位在与mRNA结合之前，先与真核翻译起始因子elf-3、elf-4c结合，而后再与携带有elf-2和GTP的Met-tRNA结合形成复合中间体。而同时，mRNA则先要ATP提供能量与起始因子elf-4F、elf-4A、elf-4B形成复合中间体。然后前一个复合中间体识别并结合在后一复合中间体的mRNA帽子结构上，形成一个起始滑动的复合体。该复合体沿着真核mRNA的5′端非翻区向翻译起始点滑动，寻找起始密码子AUG。当到达正确的起始密码子AUG位点时，核糖体60s亚单位结合于40s亚单位复合体上，并同时伴随elf-5因子的结合与elf-2-GDP的释放，形成完整的翻译起始复合体，并开始肽链的生物合成。

三、mRNA非翻译区对翻译的

对翻译起重要作用的顺式作用元件主要存在于mRNA的5′非翻译区和3′非翻译区内。 *******5′非翻译区对翻译起始的

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1．5′帽子mG

帽子结构对于起始因子elf-4F识别并结合于mRNA以及最终形成翻译起始复合体所必需的。此外，帽子结构可以保持mRNA不被5′核酸外切酶降解，增加mRNA的半寿期；帽子结构有利于mRNA从细胞核向胞质转运；帽子结构还可通过翻译调节因子与polyA协同作用而增加翻译效率。 2．起始密码AUG及上游AUG的作用： 一般情况下，mRNA翻译从靠近5′端的第一个AUG密码开始。90％以上的真核mRNA的翻译符合第一AUG规律。但是，也有一些真核mRNA的翻译不符合第一AUG规律。在这些mRNA中，在真正开始多肽合成的AUG上游的5′非翻译区内存在其它的AUG位点，称为上游AUG密码。上游AUG组成的开放阅读框一般对于翻译起始起负作用。AUG不但是翻译的起始密码子，而在非翻译区内的AUG可作为翻译中重要的顺式作用元件。

3．起始密码的旁侧序列

AUG两侧的序列对翻译效率也具有重要影响。mRNA起始密码子AUG两侧有共有序列(consensussequence)。AUG上游-3位的A和下游+4位的G可使AUG成为一个起始翻译的最适密码子。此外， AUG上游的-1位～-3位的3个核苷酸序列也存在一定的规律性。 4．起始密码AUG的先导序列

因为40S翻译起始复合体要占据一定的空间，因此mRNA 5′端非翻译区中的帽子距离第一个AUG之间必须有一合适的长度范围，才能保证第一个起始密码子能被翻译起始复合体识别。5′端帽子到第一个AUG之间的距离也称做先导序列的长度(1eader length)。有效的翻译还要求先导序列要有一定的长度。无论是真核细胞还是原核细胞，mRNA的翻译起始点上游都需具备稳定翻译起始复合体的先导序列。 5．前导序列的二级结构

许多真核生物mRNA具有较长的非翻译区，其中的反向重复序列可形成茎环或发卡状的二级结构。发卡结构影响40S亚单位转录起始复合体对翻译模板的结合与移动，因而可对翻译起抑制作用。其影响的大小取决于二级结构的稳定性及其与转录起始密码AUG之间的距离。

*****3´非翻译区对翻译的調控 1.CPE元件

一些真核细胞mRNA脱尾之后，还可以在细胞质中重新加尾，并恢复翻译活性。这是因为在这些mRNA的3´非翻译区内存在细胞质多聚腺苷酸元件(cytoplasmk poly A element，CPE )。这种加尾过程是在细胞质中进行的，与核内加尾的过程不同，必需有CPE元件的参与。在这种翻译机制中，CPE元件具有十分重要的作用。 2．终止密码

通过对终止密码的旁侧序列的分析，发现mRNA中GC含量可能影响对终止密码的选用。此外，还发现编码天冬氨酸的AAC和编码赖氨酸的AAG密码经常出现在紧邻终止码的 5´端。在终止密码的旁侧序列中，发现终止码上游紧邻的第1个核苷酸常为C或 U，下游紧邻的第1个核苷酸常为A或。 3．PolyA尾

polyA尾对翻译的作用不仅表现在增加mRNA的稳定性。作为翻译过程的1个重要的顺式元件，它还通过前面提到的polyA结合蛋白PABP的介导，直接激活翻译的起始过程。 4．UA序列元件

许多短效mRNA的3´非翻译区内常含有UA序列元件。它由相向排列的数个UUAUUUAU 8核苷酸核心序列组成。UA序列属于对翻译效率有抑制作用的顺式作用元件。其抑制作用的强弱取决于拷贝数的多少，而与距离终止密码子的远近无关。但只在3´非翻译区中起作用，置于5´非翻译区则不显示功能。 四、mRNA的稳定性对翻译的调节

通过调节mRNA的稳定性控制蛋白质生物合成是翻译的一个重要途径，一些短效细胞因子mRNA内含有UA序列，UA序列可加速mRNA的降解速率。在这些细胞因子的mRNA翻译出合适量的多肽后，即迅速降解，以避免过量表达影响细胞的正常生存状态。除去UA序列外，某些mRNA中还存在一些调节mRNA的稳定性的特异序列元件。

真核细胞mRNA的polyA尾是增加mRNA稳定性的重要因素，polyA尾逐步消减到完全消失常常是mRNA开始降解的先兆。而失去或无polyA尾的mRNA加尾后可大大提高半寿期。

mRNA不但是多肽合成的模板，而且它本身的序列结构也是翻译调节的分子基础。诸多在翻译水平具有作用的反式作用因子，都需要直接或间接地与mRNA上特异的序列元件相互作用，才能发挥功能。而mRNA上特异的元件大多存在于5´，或3´非翻译区，可见mRNA上的非编码序列并非多余的附属物，而是复杂的翻译机制所必需的。

五、再编码信号和蛋白质合成支路

某些mRNA(如逆转录病毒基因组)的特征性分子结构可能形成再编码信号(recoding signal)，使正常的翻译过程中止，并发生翻译移码(translationalframeshift)，导致1个mRNA分子合成一种以上的蛋白。 翻译移码出现于一个特殊的密码子，其下游的mRNA序列具有特殊的再编码信号。翻译移码往往是-1，+l者比较少见。

终止密码子周围特异的核苷酸序列还可能造成终止密码子渗漏 (1eaky)，以至在多肽链末端插入若干额外的氨基酸。

除了翻译移码和天然校正(利用校正tRNA)以外，蛋白质合成支路也是再编码途径之一。

E.coli有1种特殊的翻译读码方式，核糖体能够跳过一个终止密码子继续合成。换言之，在多肽链合成过程中核糖体可以通过支路(非正常途径)移位，故称之为蛋白质合成支路或核糖体跳跃(ribosome jumping)或tRNA跳跃(hopping)。

后来又陆续在噬菌体和高等真核生物中发现这种翻译方式，跳过去的mRNA碱基数可多达55个，同时也能发生-1或+1移码。

基因组的结构

第一节 基因组的一般概念

-------- 细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和称为基因组(genome)。如人类基因组包含22条常染色体和X、Y两条性染色体上的全部遗传物质(又称核基因组)以及胞浆线粒体上的遗传物质。 --------基因组的结构主要指不同的DNA功能区域在DNA分子中的分布和排列情况。

不同生物体基因组的大小及复杂程度不同。一般来说，生物进化程度的高低与其DNA的大小、含量及复杂程度有一致性

第二节 病毒、原核生物及真核生物基因组结构的一般特点

一、病毒基因组的一般结构特点

病毒基因组的结构特点可概括如下： (一)不同病毒基因组大小相差较大。

(二)病毒基因组可由DNA组成，也可由RNA组成，但每种病毒颗粒只含1种核酸。 (三)DNA病毒基因组均由连续的DNA分子组成。多数RNA病毒基因组也由连续的核糖核酸链组成，但有些则以不连续的核糖核酸组成。 (四)常见基因重叠现象。

(五)病毒基因组的大部分是用来编码蛋白质的

(六)病毒基因组DNA序列中功能上相关的蛋白质基因往往丛集在基因组的一个或几个特定部位，形成1个功能单位或转录单元，它们可被一起转录成含有多个mRNA的分子(称为多顺反子mRNA)，然后加工成各种蛋白质的mRNA模板。

(七)除逆转录病毒基因组有两个拷贝外，至今发现的病毒基因组都是单倍体，每个基因在病毒颗粒中只出现一次。

(八)噬菌体(细菌病毒)的基因都是连续的，而多数真核细胞病毒常含不连续基因。除正链RNA病毒外，真核细胞病毒的基因都是先转录成mRNA前体，再经加工切除内含子成为成熟的mRNA。 二、细菌染色体基因组结构的一般特点

细菌是典型的原核生物，其染色体基因组结构的一般特点可做如下概括： (一)细菌染色体基因组通常仅由一条环状双链DNA分子组成。 (二)基因组中只有1个复制起点。

(三)具有操纵子结构。其中的结构基因为多顺反子，数个操纵子还可以由一个共同的调节基因(regulator gene)即调节子 (regulon)所。

(四)编码蛋白质的结构基因在细菌染色体基因组中是单拷贝的，但编码rRNA的基因往往是多拷贝的。

(五)和病毒基因组相似，不编码的DNA部分所占比例比真核基因组少得多。 (六)具有编码同工酶的同基因(isogene)。

(七)编码顺序一般不会重叠。这和病毒基因组是不同的。

(八)在DNA分子中具有多种功能的识别区域，这些区域往往具有特殊的序列，并且含有反向重复序列。

(九)在基因或操纵子的终末往往具有特殊的终止序列，可导致转录终止和使RNA聚合酶从DNA链上脱落。

(十)细菌基因组中存在着可移动的DNA因素，这种因素的移动是DNA介导的 三、真核生物基因组的总体特征

(一)真核生物基因组远大于原核生物基因组，也比较复杂。 (二)基因组中常具有许多复制起点。

(三)基因组DNA与蛋白质结合形成染色体，储存于细胞核内。 (四)基因组中不编码的区域远多于编码区域。

(五)真核生物的转录产物一般为单顺反子，即一个结构基因经转录生成一个mRNA分子，并且此mRNA分子仅翻译成一个多肽分子。

(六)大部分基因有内含子，因此基因编码区是不连续的。

(七)存在重复序列，重复次数可以是几次，几十次，甚至高达百万次。

(八)真核生物基因组中存在一些可移动的DNA因素，这些因素的移动多被RNA介导 (如在哺乳动物及人类中发现的逆转座子)，也有被DNA介导的(如在果蝇及谷类中发现的 DNA转座子)。

第三节 真核生物DNA的主要类型

在多细胞有机体编码蛋白质的基因中，约25％～50％是单拷贝的，即在1个单倍体细胞核中仅出现一次，而其余的编码蛋白质的基因则属于包含两个或多个相似基因的家族。1个基因家族里的不同基因成员常编码相似但氨基酸顺序略有不同的蛋白质，

编码5srRNA及tRNA的基因也是以多拷贝存在的。组蛋白基因家系的许多成员基因常以串联形式分布于基因组中。

在基因组中还有许多重复的DNA顺序，它们并不编码任何蛋白质及功能RNA。

其中有些重复的DNA顺序在同一物种不同个体的染色体上并不处于相同的位置，这些DNA顺序被称之为可移动的遗传因素(mobilegeneticelements)。

这些DNA顺序并无明显的生物学功能，因为它们似乎为自己的目的而组织，故有自私DNA(selfish DNA)之称。

第四节 编码蛋白质的基因

一、编码蛋白基因仅占整个基因组的很小部分 二、单一编码蛋白基因( solitary protein-coding genes) 三、重复的编码蛋白基因及歧化基因

在许多蛋白家族中，不同蛋白质的氨基酸顺序具有很高的同源性。许多蛋白质家族包含从几个到多至20个成员，它们有着相似但不完全相同的氨基酸顺序。个别蛋白质家族可能包含数百个成员。 歧化基因——假基因

DNA区域与有功能的蛋白基因相似但没有功能的DNA顺序，这些DNA顺序被称为假基因。它们原来也是功能基因的重复，但DNA顺序的不断变化(如缺失、倒位或点突变等)，导致了或使翻译终止，或使mRNA加工阻断的顺序积累，致使这些 DNA区域丧失功能。即使它们能被转录成RNA，也不能翻译成有功能的多肽链。

第五节 编码rRNA、tRNA及组蛋白的串联重复基因

编码45s pre—rRNA、5sRNA、各种tRNA及组蛋白家族成员的基因在基因组中是以串联重复排列存在的，

一、rRNA及tRNA的重复

18s和28sRNA基因包含在同一个转录单位中，这一转录单位称为pre—rRNA基因。

1个rRNA基因簇(rDNA)含许多转录单位，转录单位之间为不转录的间隔区，该间隔区片段组成的类似卫星DNA的串联重复序列。在不同生物及同种生物的 rRNA重复单位之间的不转录间隔区长短相差甚大。

二、组蛋白的重复

组蛋白包含H1，H2A，H2B，H3及H4：5个主要种类，各种组蛋白基因以多拷贝(50 ～500)存在于多细胞有机体的全部细胞中。

第六节 重复的DNA组分(repetitious DNA factions)

DNA的初始摩尔浓度(Co)与以秒计算的反应时间(t)的乘积称为Cot值。一个已知的DNA组分复性一半时的Cot值称为Cotl1/2

在哺乳动物基因组，约10％～15％的DNACot1/2≤0．01，它们的大部分是由短的寡聚核苷酸串联重复而成的若干不同套的DNA片段组成。这一组分称简单顺序DNA(simple—sequence DNA)。 约25％～40％DNA以中等速率退火，Cot1/2在0.01～10范围内，称为中度重复顺序。 大约50％～60％DNA的C0t1/2在100～10 000范围，退火速度很慢，称为单拷贝DNA (single—copy DNA)。绝大部分编码mRNA的基因包含在此组分中。当然，单拷贝DNA并不一定都执行遗传功能。 一、简单顺序DNA(卫星DNA)

一类重复顺序由以串联形式重复许多次的寡聚核苷酸组成，因此称为简单顺序DNA。绝大部分的简单顺序DNA由5～10bp寡聚核苷酸串联重复组成，但在脊椎动物和植物基因组中也发现20～200bp的串联重复。

大多数简单顺序DNA位于着丝粒(centromeres)和端粒(telomeres)。简单顺序DNA单位表现在顺序保守而非重复频率保守。

在人类，一些简单重复顺序DNA存在于1～5kb区域，这些区域由包含15～100bp的寡聚核苷酸重复20～50次组成。这些区域被称为小卫星DNA(minisatellites DNA)。使用几个小卫星探针便能充分地提供每个人的DNA指纹(DNA fingerprinting)。

二、中度重复DNA及可移动的DNA因素

中度重复序列中一些由150—300bp重复单位组成，散布于基因组中，拷贝数可达几十万，这些常被称之为短分散因素(short interspersed elements， SINES)。另一类重复单位的长度在5 000～6 000bp，散布于基因组中，拷贝数可达1～4万，常被称之为长分散因素(long interspersed elements，LINES)。

因为真核细胞中度重复子的转移须经逆转录途径，故被称作逆转座子(retroposons)，以指明可移动的DNA因素通过 RNA拷贝在基因组内移动。。

无论转座子或逆转座子，目前均未发现它们在有机体的生命周期中有规则的功能。

第七节 线粒体DNA的结构及功能

线粒体有自己的一套遗传控制系统，同时，其自身的复制也受细胞染色体DNA的控制。 一、线粒体DNA的大小、结构及编码能力

所有线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)均为双链环状分子，与细菌质粒DNA的结构相似，动物的mtDNA较小，植物的mtDNA较大。 线粒体基因组至少包含以下基因： rRNA基因。 tRNA基因。

ATP酶(ATPase)基因。 细胞色素c氧化酶基因。

细胞色素还原酶(b，c复合物)基因。

线粒体DNA编码的蛋白质的遗传密码与细胞核DNA编码的蛋白质的遗传密码并不完全相同。不同有机体中的线粒体的遗传密码也有所不同。