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9.2 RNA的生物合成精简版

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分子生物学 第四章 RNA的生物合成 [自动保存的]

分子生物学 第四章 RNA的生物合成 [自动保存的]

• RNA聚合酶的全酶 α
σ
β • RNA聚合酶的核心酶 β′ α β β′
核心酶本身就能催化核苷酸间磷酸 二酯键的形成。 核心酶依靠静电作用与DNA发生非 专一性与非特异性的结合，负责RNA链 的转录延长。
2. σ亚基
σ亚基的相对分子质量约为7×104， 是构成RNA聚合酶的重要亚基。
σ亚基：识别启动子，起始转录。 σ亚基和其它肽链的结合不很牢固， 易脱离全酶。
归纳起来，RNA的主要功能有以下几个方 面： 1. RNA在遗传信息的翻译中起着决定的作用。 2. RNA具有重要的催化功能和其他持家功能。 3. RNA转录后加工和修饰依赖于各类小RNA和 其蛋白质复合物。 4. RNA对基因表达和细胞功能具有重要调节 作用。 5. RNA在生物的进化中起重要作用。
三.
DNA指导的RNA聚合酶
对RNA合成的酶学过程的研究起始 于20世纪50年代末。 催化RNA转录的酶称为依赖DNA的 RNA DNA RNA聚合酶（简称为RNA聚合酶）。 RNA RNA 与DNA聚合酶不同，RNA聚合酶可 以自行发动RNA链的合成，因而不需要 引物，也没有转录物的校正功能，这也 与RNA代谢快，半衰期短的特点相适应。
3’ ’ 5’ ’
5’ ’
模板链 （-链） 链 5’ ’ 编码链 （+链） 链
5’ ’ 3’ ’
编码链 5’…G C A G T A C A T G T C…3’ G 3 DNA g…5 3’…c g t c a t g t a c a g 5’ c 模板链 转录 5’…G C A G U A C A U G U C…3’ G 3 N… Ala Val 翻译 His Val …C C mRNA 多肽链
二）大肠杆菌RNA聚合酶的功能

RNA的生物合成和加工

RNA的生物合成和加工

18s
5.8s
28s
18s--rRNA
5.8s和28s--rRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 三工、相关概念
（一）启动子和转录因子
什么是 启动子是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录 启动子？ 的一段DNA系列。
什么是转 RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因 录因子？ 子（蛋白质）参与作用，称之为转录因子。
RNA复制酶需要专一性的RNA模板，例如Qβ噬菌体的 RNA复制酶只能用Qβ病毒RNA为模板，它不用寄主的RNA 为模板。
Chapter36 RNA的生物合成与加 四工、在RNA指导下的RNA和DNA的合成
（二）RNA的逆转录 （1）什么是逆转录？
以RNA为模板，按RNA中的核苷酸顺序合成DNA，这与通 常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反，故称为 逆转录。如劳氏病毒则以RNA为模板反转录为DNA，然后再 从DNA转录为RNA。
•3、转录的终止
（1）原核生物转录终止的模式： ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合，还具有ATP酶和 解链酶的活性) 不依赖ρ因子 终止区的碱基可形成特殊的结构 RNA 3′形成茎环结构和一串寡聚U
（2） 真核生物的转录终止
编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA
真核生物 mRNA带有polyA尾巴；
转录的过程
启动子 5′ 3′
pppG
ρ
5′
5′ pppG
mRNA
Chapter36 RNA的生物合成与加 二工、转录后加工
（一） 真核生物mRNA的转录后加工 1、首、尾的修饰
5′--端帽子结构的形(m7GpppG) 0型帽子 Ⅰ型帽子
3′--端 poly A尾巴的生成

RNA的生物合成中药

RNA的生物合成中药

04
CATALOGUE
中药对rna合成的调控机制研究
中药对rna合成酶的调控机制
总结词
中药通过调控rna合成酶的活性，影 响rna的合成过程。
详细描述
中药中的某些成分可以与rna合成酶结 合，调节其活性，从而影响rna的合成 速度和产量。这种调控机制对于调节 基因表达和细胞功能具有重要意义。
中药对rna转录后加工的调控机制
VS
详细描述
RNA合成过程中涉及多种酶的参与。首 先，引物酶会以DNA为模板合成RNA引 物，接着RNA聚合酶会催化核糖核苷酸 按照碱基互补配对原则合成RNA链。同 时，DNA解旋酶也会发挥作用，解开 DNA双螺旋结构，使得RNA聚合酶可以 顺利结合到模板链上。这些酶在RNA合 成过程中起着关键作用，保证了合成过程 的准确性和高效性。
rna合成的生物学意义
总结词
RNA合成是生命体系中信息传递的关键过 程，它实现了从DNA到RNA的遗传信息传 递，对细胞生命活动和基因表达具有重要意 义。
详细描述
RNA合成是遗传信息从DNA传递到RNA的 过程，这个过程是生命体系中信息传递的关 键环节。通过RNA的合成，基因的遗传信 息被转录并传递到RNA分子上，进而影响 蛋白质的合成。这个过程对于细胞的生命活 动和基因表达调控具有重要意义，是细胞实 现生命活动的基础之一。同时，RNA合成 也是生物遗传、变异和进化的基础之一，对 于生物体的生长、发育和代谢等过程起着至 关重要的作用。
详细描述
中药中的某些成分能够通过调节病毒 rna的合成，抑制病毒复制，减轻病毒 感染的症状。这些中药可以单独使用 或与其他抗病毒药物联合应用，提高 治疗效果，缩短病程。
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详细描述

RNA的生物合成

RNA的生物合成

1.转录：生物体以DNA为模板合成RNA的过程
2.编码链：DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链称为模板链，相对的另一股单
链是编码链。

3.转录和复制异同点：
1)都以DNA为模板（复制是两条链均为模板，转录是有意义链为模板）
2)都依赖DNA聚合酶（复制是DNA聚合酶，转录是RNA聚合酶）
3)都需要核苷酸作原料（复制是dNTP，转录是NTP）
4)都是从5向3方向延伸新合成链（复制产物是子代双链DNA，转录产物是3种RNA）
5)聚合过程都是核苷酸产生磷酸二酯键
6)都遵从碱基配对规律（复制A-T/G-C,转录A-U/T-A/G-C）
4.简述原核、真核生物RNA聚合酶：
原核生物的RNA聚合酶全酶组成为α2ββ’δ,核心酶为α2ββ’，δ亚基辨认起始转录点。

全酶参与转录起始，转录延长仅需要核心酶。

利福平为特异抑制剂。

真核生物中已发现有3种RNA聚合酶，分别为RNA聚合酶ⅠⅡⅢ。

它们专一的转录不同的基因，所以催化转录产物也不相同，分别是45S-rRNA；hnRNA在加工成mRNA；5S-sRNA、tRNA、snRNA。

鹅膏蕈碱是真核生物RNA聚合酶的特异抑制剂。

5.羽毛状结构说明：
转录与翻译相偶联。

在同一DNA模板上有多个转录同时进行。

转录尚未完成，翻译已在进行。

6.颈环结构使转录停止的机理：
使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。

RNA的生物合成.

RNA的生物合成.
抑制RNA聚合酶Ⅱ
五、转录产物的“加工”（成熟过程）
在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物 （primary transcript）往往需要一系列的变化，包括链 的裂解、5和3末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修 饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为成熟的RNA分子。 此过程总称为RNA的成熟或称为RNA的转录后加工。
操纵
基转移酶酶
启动子 基因 lacZ lacY lacA
+ CAP CAP-cAMP cAMP 复合物
mRNA
大肠杆菌的RNA聚合酶 它全部酶分由的5种结亚合基不α是2β十β分’紧σ密，组它成易，于σ因与子β’与β其α2 分离，没有σ、 亚基的酶称为核心酶——只 催化链的延长，对起始无作用。
五种亚基的功能分别为：
区域。（2）富含G-C的区域之后是一连串的dA碱基序列， 它们转录的RNA链的末端为一连串U（连续6个）。
三、真核生物的转录作用
1.真核RNA聚合 酶
酶类 分布
产物
活性
分子量 (KDa)
反应条件
Ⅰ 核仁 rRNA（ 5.8S、 50～70％ 18S、28S ）
500 低离子强度要 求Mg2+或Mn2+
原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时 即进行翻译（半寿期短）。
rRNA前体的转录后加工
tRNA前体的加工
真核mRNA前体的加工
rRNA前体的加工
rRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列。
加工过程： 1、剪切作用：需核酸酶参与。
2、甲基化修饰：修饰在碱基上。 3、自我剪接：一种核酶的作用。
的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）；第三部
分是RNA合成的起始点。

第九章RNA的生物合成和加工

第九章RNA的生物合成和加工
第九章 RNA的生物合成和加工
第一节 第二节 第三节 第四节 RNA转录 转录后加工 RNA的复制与逆转录 RNA生物合成的抑制剂
第一节
•转录研究的主要问题
RNA转录
①RNA聚合酶
②转录过程 ③转录后加工 ④转录的调控 ①~③是基本内容，④是目前研究的焦点，转录调控是 基因调控的核心
一、转录：
• 转录----生物体以DNA为模板合成RNA的过程.转录 是基因表达的第一步，也是最关键的一步。 • 转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的终止 由DNA上的终止子控制， • 转录所需的酶叫RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合 酶）, • 转录产物：mRNA 、rRNA、 tRNA、小RNA.
RNA聚合酶/ DNA模板、Mg 2 n1 ATP n2GTP n3CTP n4UTP RNA (n1 n2 n3 n4) PPi
•催化的反应：
不需引物,在单核苷酸的3’-OH上逐个加核苷酸。
1、原核生物的RNA聚合酶 （大肠杆菌） – 复合体，分子量为480kD，由六个亚基组成 α2ββ′ωσ(全酶)，还含有两个Zn+ – α2ββ′ω称为核心酶，只催化链的延长，对起 始无作用。 –σ亚基为启动因子 –不同的原核生物的核心酶相同，但σ亚基有所差别
因为： G=C＞A=T＞A=U 故，鼓泡后DNA互补链取代杂交链中 的RNA，恢复双螺旋结构。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3、终止 • RNA聚合酶到达转 录终止点时，在 终止子的帮助下， 聚合反应停止。 • RNA链和聚合酶脱 离DNA模板链。
转 录 的 过 程
2、真核生物的RNA聚合酶
三种RNA聚合酶Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,它们专一地转录不同的基因,其转 录过程和产物已各不相同.三种RNA聚合酶对鹅膏覃碱的敏感 性反应不同.

RNA的生物合成 分子生物学

RNA的生物合成 分子生物学

第三章RNA的生物合成DNA转录: RNA聚合酶以DNA为模板催化合成RNA的过程；RNA复制：RNA复制酶以RNA为模板指导合成RNA的过程；第一节转录的基本特征转录：是由DNA按碱基配对原则指导合成RNA的过程；RNA的转录合成所需的酶原料、能量及参与的离子：DNA模板、NTP底物、RNA聚合酶和镁离子；RNA聚合酶的作用原理：催化核苷酸通过3’,5’-磷酸二酯键相连合成RNA，合成方向为5’→3’；5’-(NMP)n-OH 3’+NTP 5’-(NMP)n+1-OH+PPi1.选择性转录转录的基本特征 2.不对称转录3.转录后加工1.选择性转录:细胞在不同的发育阶段，根据生产条件和代谢需要转录不同的基因产物；2.不对称转录模板连：DNA中每一个转录区都只有一股连可以被转录（与模板连互补，也称负链、反义链）；编码链：另一股链通常不被转录（与转录产物一致，也称正链、有义链）注：DNA双股链中的每一股链都可能含有指导RNA合成的模板；3.转录后加工初级转录产物：RNA聚合酶转录合成的RNA：转录后加工：初级转录产物的加工过程；第二节RNA聚合酶RNA聚合酶的特点：1.可启动RNA的合成，不需引物；2.只以一条DNA链或其一段DNA为模板；3.碱基互补配对的原则：A与U，G与C配对；4.合成方向：5’→3’；5.合成是连续进行的；6.无校读功能；7.需要Mg2+或Mn2+离子；8.可与多种调节转录的蛋白因子相互作用。

原核生物的RNA聚合酶的特点RNA聚合酶组成：全酶由2 个α、β、β’、ω、σ5种亚基组成，椭圆球形，可结合约60个核苷酸；RNA聚合酶全酶：五种亚基构成的六聚体（ɑ2ββ＇ωσ）RNA聚合酶核心酶(ɑ2ββ＇ω)：没有σ亚基的酶，只催化RNA链的延长，对转录的起始无作用；注：每种原核生物只有一种核心酶催化合成tRNA,mRNA,Rrna真核生物的RNA聚合酶的特点RNA聚合酶组成：2个大亚基RPB1和RPB2（大肠杆菌核心酶的β＇和β）、2个类α亚基（大肠杆菌的2个α亚基）和1个类ω亚基（大肠杆菌的ω亚基）RNA聚合酶Ⅱ的RPB1含有的羧基末端结构域（CTD）是磷酸化位点：1.与启动子结合时,CTD是未磷酸化的；2.启动转录是，CTD是磷酸化的第三节与转录有关的调控序启动子：RNA聚合酶识别、结合和启动转录的一段DNA序列，具有方向性；原核生物基因启动子 1.Sextama框原核生物基因启动子位于转录区的上游，其中有两段保守序列，具有高度的保守性和一致性，分别称为2.Pribnow框（称TATA盒）真核生物基因启动子1.核心启动子（CPE）Ⅱ类启动子的元件2.上游启动子(UPE)Ⅲ类启动子原核生物与真核生物基因启动子的结构有一定的相似性又有差异：原核生物和真核生物基因的终止子终止子：是位于转录区下游的一段DNA序列，是转录的终止信号，最后才被转录，编码3‘端；原核生物（ρ因子：是一种同六聚体，具有ATP酶和ATP依赖性解旋酶活性，可以与转录产物结合。

9.2 RNA的生物合成精简版

9.2 RNA的生物合成精简版

操纵序列
启动子
例题
• 一个操纵子通常含有 A. 一个启动序列和一个编码基因 B. 一个启动序列和数个编码基因 C. 数个启动序列和一个编码基因 D. 数个启动序列和数个编码基因
E. 一个启动序列和数个调节基因
2007年中科院
•通过诱导剂或阻遏剂来调节原核生物操纵子控 制的酶蛋白的合成速度。 •诱导剂：促使基因转录增强、酶蛋白合成增加 的物质；反之为阻遏剂； 负调控:阻遏基因的表达(相应蛋白质降低)
I P O
Z
Y 结构基因
A
调节基因
操纵序列
mRNA
启动子

mRNA

蛋白质
调节蛋白 阻遏蛋白的负性调控
乳糖操纵子模型：有乳糖或IPTG（异丙基硫代半乳糖）时， 结构基因的表达被诱导。
I P O
Z
Y 结构基因
A
调节基因
操纵序列
mRNA
启动子
mRNA
调节蛋白
β半乳
糖苷酶
半乳糖苷 透过酶
半乳糖苷 转乙酰酶
例题
• 下列哪一项是RNA聚合酶与DNA聚合酶共同具有的 性质 A）3’→5’外切酶性质 B）5’→3’ 外切酶性质 C）5’→3’ 聚合酶性质 D）需要引物的3’-OH
南京农业大学
原核生物的RNA聚合酶
RNA聚合酶亚基组成：
a2bb's =
全酶
a2bb’ +
s
识别转录起点， 引导转录开始
核心酶 转录起始因子
二 RNA的生物合成 （Transcription）
1. 转录及加工
2. RNA的复制 3. RNA的转录调控
3.1 转录及加工
中心法则

RNA的生物合成(简明教程)

RNA的生物合成(简明教程)
目录
结构基因
转录方向
5
编码链
3
模板链
模板链
3
编码链
5
转录方向
目录
第二节 原核生物的转录
（识别、起始、延长和终止）
一、原核生物RNA聚合酶
以大肠杆菌为例 全酶：分子量为480 kD，由五种亚基组
成α2ββ′ω σ ， 去掉σ亚基称为核心酶 ω 亚基的功能还不清楚。
目录
核心酶 (core enzyme)
5
-35 区
开始转录 -10 区
TTGACA AAC TGT
T A T A A T Pu A T A T T A Py
RNA-pol识别位点
(Pribnow box)
原核生物启动子保守序列
目录
原核生物中转录起始区的共同序列
目录
（二）转录的起始
（1）RNA聚合酶全酶(2)与模板DNA 上启动子的-35区域结合，即形成了闭合转 录复合体(closed trancription complex) ；
终止因子：指协助RNA聚合酶识别终止 子的辅助因子（蛋白质），如ρ因子
目录
1、不依赖ρ因子的终止子
具有内在终止子 结构特征: ☻ 在终止点之前具有富含G-C的回文区域，形成
一个发夹结构 ☻ 富含G-C的区域之后是一连串的dA碱基序列，
它们转录的RNA链的末端为一连串U（连续 6~8个）。
目录
不依赖 ρ因子的终止子结构
IR IR 茎部富含GC
目录
2、依赖ρ因子的转录终止
ρ因子： ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质， 亚基分子量46kD。 ρ因子能结合RNA，对polyC的结合力最强。 ρ因子还有NTP酶活性和解螺旋酶(helicase) 的活性。

RNA的生物合成

RNA的生物合成
酶结合区域 结构基因 终止区
起始点
-40 -30 -20 -10 0 10
TTGACA 识别位点
TATAAT 转录开始 Pribnow 盒（结合）
上游（up stream)
下游（down stream)
典型启动子（promotor)的结构
识别位点 结合位点
-35
- 10
转录起点
TATA盒（Pribnow box)
第一节 原核生物转录的模板和酶
• 转录模板 • 转录酶系
RNA聚合酶类（DDRP） 解旋、解链酶类 其它蛋白因子
• 其他：底物（四种NTP）、 无机离子等
（ATP、GTP、CTP、UTP）
一、转录模板
• 模板链(template strand)：指导RNA合成 的一股DNA链，也称有意义链。 • 编码链（Coding strand)：相对模板链的 一股链，也称反意义链。它与RNA序列 比较，除U代替T外，其余都是一致的。 • 结构基因(structural gene)：。能转录出 RNA的DNA区段。
转录模板
5’ GCATTAGCTAGCTACTAGC 3’ DNA双链 3’ CGTAATCGATCGATGATCG 5’ 转录后 5’ GCAUUAGCUAGCUACUAGC 3’ mRNA
转录的不对称性
• DNA分子上一股可转录，另一股不转录。 • 模板链并非永远在同一单链上。
二、RNA聚合酶
不依赖Rho因子的转录终止
转录与复制的相似之处
• 都以DNA为模板 • 需要核苷酸作原料，从5’到3’延 长；生成磷酸二酯键以连接核苷酸 • 都遵守碱基互补规律 • 都需要依赖DNA的聚合酶 • 产物都是多核苷酸长链
转录和复制的区别

第22章-RNA的生物合成精选全文

第22章-RNA的生物合成精选全文

可编辑修改精选全文完整版第十三章RNA的生物合成1．基因表达：遗传信息从DNA经过RNA传递到蛋白质称为基因表达2．转录泡：RNA 聚合酶在 亚基引导下识别并结合到启动子上，然后DNA双链被局部解开，形成的解链区称为转录泡3．启动子：是指RNA聚合酶识别，结合和开始转录的一段DNA片段4．-35序列: 在离起始点之前有一个保守序列TTGACA，其中心约在起始点之前约35位，即-35位置称为识别区或-35序列，提供了RNA聚合酶识别的信号。

5．-10序列:在大多数原核生物中，从起点上游约-10处找到6 bp的保守序列TATAAT，因被Pribnow发现，被称为pribnow框（盒）或A TA盒或-10序列，-10序列有助于DNA局部双链解开，由于该序列含有较多的A-T碱基对，因而双链分开所需的能量也较低，因而有利于解开双链。

6．转录因子：RNA聚合酶起始转录时需要一些辅助因子（蛋白质）参与作用，称为转录因子7．终止子：提供转录信号的DNA序列。

8．终止因子：协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）9．转录后加工：各种RNA合成时，先以DNA为模板生成分子量较大的RNA前体（初级转录产物），然后在专一酶的作用下切除多余的部分，或进行修饰，最后才生成有活性的“成熟“RNA。

这过程称为“转录后加工”10．内含子和外显子: 1978年Gilbert 将断裂基因中经转录被拼接除去的序列称为内含子（intron)，而在成熟RNA产物中出现的序列称为外显子11.单顺反子: 为一条多肽链编码的mRNA称作＂单顺反子＂（一个基因的复本）．12.多顺反子: 为两条或更多条多肽链编码的mRNA称作＂多顺反子＂（几个基因的复本）．13.核内不均一RNA（hnRNA）: 由RNA聚合酶Ⅱ在核酸中合成的mRNA前体，称为核内不均一RNA（hnRNA）.14.一：填空题1.基因转录的方向是从________________端到________________端。

RNA的生物合成

RNA的生物合成

2.转录过程2.转录过程-转录启动 转录过程
二. 原核生物转录
The nucleotide sequences of representative E. coli promoters
2.转录过程2.转录过程-转录启动 转录过程
二. 原核生物转录
聚合酶全酶上的σ 聚合酶全酶上的σ因子能识别启动 并识别有义链， 子，并识别有义链，从而使全酶定位 到启动子部位。 到启动子部位。
1.转录的酶 1.转录的酶
二. 原核生物转录
亚基组成： ββ'ωσ ββ'ω 亚基组成：α2ββ ωσ = α2ββ ω + σ 核心酶 全酶 DNA上转录的起始部位 σ亚基：识别DNA上转录的起始部位，从而引 亚基：识别DNA上转录的起始部位， 导全酶结合上去 核心酶：解开前方的DNA双螺旋、RNA链的延 DNA双螺旋 核心酶：解开前方的DNA双螺旋、RNA链的延 恢复后面的DNA DNA双螺旋 伸、恢复后面的DNA双螺旋
d 大多为重复序列，一般长度为 bp，其内部常含有 大多为重复序列，一般长度为50 ， 一个核心序列(G)TGGA/TA/TA/T(G)； 一个核心序列 ； e 增强效应有严密的组织和细胞特异性； 增强效应有严密的组织和细胞特异性； f 没有基因专一性； 没有基因专一性； g 许多增强子还受外部信号的调控。 许多增强子还受外部信号的调控。
2.真核细胞的启动子 2.真核细胞的启动子
三. 真核生物转录
真核生物启动子的多元性
启动子是指确保转录精确而有效地起始的DNA序列； 启动子是指确保转录精确而有效地起始的DNA序列； DNA序列
启动子包括 TATA序列(TATA box)：-25 -35 TATA box的作用：使转录精确地起始； TATA序列也叫核心启动元件 (core promoter element)
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编码链 有义链 ＋链 模板链 反义链 －链
特点： 特点： (1) RNA合成的模板链叫做反义链； 合成的模板链叫做反义链 合成的模板链叫做反义链； 另一条不做模板的链叫有义链 有义链。 另一条不做模板的链叫有义链。 RNA为全保留转录。 为全保留转录 转录。
不对称 转录
(2) 转录开始不需要引物，链的延长方向也是 转录开始不需要引物， 不需要引物 5’→ 3’ → (3) RNA聚合酶对利福平敏感 聚合酶对利福平敏感
-35序列 35序列
-10序列 10序列
+1序列 +1序列 转录 RNA合成 RNA合成 的起点
RNA聚合酶 RNA聚合酶 识别部位
RNA聚合酶牢固 RNA聚合酶牢固 结合位置， 结合位置，也叫 box”。 “TATA box 。
初级转录物RNA 初级转录物RNA
三、原核生物转录机制
1.σ 识别DNA DNA的启动子 1.σ因子识别DNA的启动子
(一) 起始 一
2.RNA聚合酶与启动子结合形成 2.RNA聚合酶与启动子结合形成“闭合 RNA聚合酶与启动子结合形成“ 型复合体” 型复合体” 3.DNA双链解开一个短的区域， 3.DNA双链解开一个短的区域，转录 双链解开一个短的区域 酶与模板链成“开放型复合物” 酶与模板链成“开放型复合物” 4.核苷酸被引入， 4.核苷酸被引入，至产生一定长度后 核苷酸被引入 9nt）， ），σ 子被释放。 （6-9nt），σ因子被释放。
2002年北师大 2002年北师大
DNA复制与转录的比较 DNA复制与转录的比较
相 同 点 复 制 转 以DNA为模板 DNA为模板 遵循碱基配对 碱基配对原则 遵循碱基配对原则 都需依赖DNA的聚合酶 依赖DNA 都需依赖DNA的聚合酶 聚合过程都是生成磷酸二酯键 聚合过程都是生成磷酸二酯键 新链合成方向为5 →3 →3’ 新链合成方向为5’→3 模 板 两股链均复制 合成方式 半保留复制 原 料 dNTP 引 物 RNA DNA聚合酶 聚合酶 DNA聚合酶 碱基配对 A-T，G-C 半保留的双链DNA 产 物 半保留的双链DNA 校正功能 有 录
二 RNA的生物合成 RNA的生物合成 （Transcription） Transcription）
1. 转录及加工 2. RNA的复制 RNA的复制 3. RNA的转录调控 RNA的转录调控
3.1 转录及加工
中心法则
复制
复制 转录 翻译
DNA
逆转录
RNA
蛋白质
RNA的生理功能 DNA将携带的遗传信息 RNA的生理功能：DNA将携带的遗传信息 的生理功能： 转到RNA分子中，RNA分子以其信息指导 RNA分子中 转到RNA分子中，RNA分子以其信息指导 蛋白质的合成。 蛋白质的合成。
转录过程中的终止因子是： 转录过程中的终止因子是： 因子; a. σ因子; IF- 因子； 因子； RFb. IF-3因子；c. ρ因子；d. RF-1因子
2003@南农大 2003@南农大
• 识别终止子 • 依赖RNA的NTPase活性 依赖RNA的NTPase活性 RNA • 解螺旋酶活性
2.不依赖于 2.不依赖于ρ因子的终止 (1)在模板链终止点前有4 dA结构 结构； (1)在模板链终止点前有4-6个dA，即poly dA结构； 在模板链终止点前有 dA， (2)polyA上游有一段GC富集区，并形成回文序列。 (2)polyA上游有一段GC富集区，并形成回文序列。 上游有一段GC富集区
1.核心酶沿模板移动方向：3’→5 1.核心酶沿模板移动方向： →5’ 核心酶沿模板移动方向 →5 2.RNA延长方向： →3 +1→+n） →3’（ 2.RNA延长方向：5’→3 （+1→+n） 延长方向 (二) 延长 二 3.当 端RNA离开DNA后 DNA重新恢复 离开DNA 3.当5’端RNA离开DNA后，DNA重新恢复 双螺旋，RNA以自由单链形式被释放 以自由单链形式被释放。 双螺旋，RNA以自由单链形式被释放。
• 是合成RNA的模板链 是合成RNA的 • 是DNA一条链中的一个片断 DNA一条链中的一个 一条链中的一个片断 • 是一个基因中的反义链 是一个基因中的反义链
DNA转录单位 转录单位 RNA聚合酶等 聚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ酶等 Mg2+
n1 ATP n2 CTP n3 GTP n4 UTP
RNA +（n1+n2+n3+n4)PPi （
ρ因子
1.依赖于ρ因子的终止 1.依赖于
子识别并与弱终 （1）ρ因子识别并与弱终 止子(terminator)结合; 止子(terminator)结合; (terminator)结合 核心酶转录停止， （2）核心酶转录停止，解 开DNA-RNA杂化双链，释放 DNA-RNA杂化双链， 杂化双链 RNA
例题
• 简要说明原核生物和真核生物内RNA合成 简要说明原核生物和真核生物内RNA RNA合成 的异同点
• 相同点：都是以DNA为模板合成RNA 相同点：都是以DNA为模板合成RNA DNA为模板合成 • 不同点补充： 不同点补充： 原核生物只有一种RNA聚合酶，而真核生物有3 原核生物只有一种RNA聚合酶，而真核生物有3种聚 RNA聚合酶 合酶； 合酶； 启动子的结构特点不同， 启动子的结构特点不同，真核生物还包括增强子和 一系列转录因子。 一系列转录因子。
根据对α 根据对α-鹅膏蕈碱 的敏感性不同 不同， 的敏感性不同，真核 生物分为Ⅰ 生物分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 三种RNA聚合酶。 RNA聚合酶 三种RNA聚合酶。
例题
• 原核生物DNA转录时，识别启动子的因子是（） 原核生物DNA转录时，识别启动子的因子是（） DNA转录时 IFA. IF-1 RFB. RF-1 C. σ因子 D. ρ因子
RNA病毒产生mRNA的机制大致可分为四类：
双链RNA
(+)RNA
(-)RNA
mRNA (+)链 链
双链RNA
(-)RNA
(-)DNA
(三) 终止 三 终止子(terminator）：提供转录终止信号的DNA 终止子(terminator）：提供转录终止信号的DNA (terminator）：提供转录终止信号的 序列 依赖于ρ因子的终止子： 依赖于 因子的终止子：弱终止子 因子的终止子 不依赖于ρ因子的终止子：强终止子，富含CG回文 不依赖于 因子的终止子： 终止子，富含CG回文 因子的终止子 CG 结构，转录的RNA形成发夹结构以终止反应。 RNA形成发夹结构以终止反应 结构，转录的RNA形成发夹结构以终止反应。 终止包括：RNA链延伸停止 终止包括：RNA链延伸停止 新生RNA链的释放 新生RNA链的释放 RNA RNA聚合酶与模板解离 RNA聚合酶与模板解离
原核生物mRNA合成
真核生物mRNA合成
多顺反子转录，即一条mRNA 单顺反子转录，即一个结构 链上有几个结构基因 基因转录在一个mRNA分子上 转录与翻译不偶联，转录在 核内，翻译在核外细胞质中 mRNA的寿命较长 要转录后加工，5’戴帽，3’加 尾
转录和翻译相偶联
mRNA的寿命比较短
一般不需要转录后加工
09年农学统考中则考的是“大 年农学统考中则考的是“ 年农学统考中则考的是 肠肝菌RNA聚合酶核心酶的组 聚合酶核心酶的组 肠肝菌 成是？ 成是？”
2008年农学联考 2008年农学联考
二、启动子
启动子（promoter） RNA聚合酶识别 聚合酶识别、 启动子（promoter）是RNA聚合酶识别、结合和开 始转录的一段DNA序列。 始转录的一段DNA序列。 DNA序列
原核生物的RNA聚合酶 原核生物的RNA聚合酶 RNA
RNA聚合酶亚基组成： RNA聚合酶亚基组成： 聚合酶亚基组成 ββ'σ ββ’ α2ββ σ = α2ββ + σ
全酶 核心酶 转录起始因子
识别转录起点， 识别转录起点， 引导转录开始
含四个亚基， 含四个亚基，在转录 延长中起主要作用 中起主要作用。 延长中起主要作用。 还含有2个 离子 离子。 还含有 个Zn离子。
从DNA一条链中的一段为模板，在RNA聚合酶的催 DNA一条链中的一段为模板， RNA聚合酶 一条链中的一段为模板 聚合酶的催 化下，以四种核苷酸为原料，按照A 核苷酸为原料 化下，以四种核苷酸为原料，按照A-U，G-C配对 原则合成 原则合成RNA 合成RNA
有义链和反义链： 有义链和反义链： 是相对于RNA而命名 而命名DNA转录单位的 是相对于RNA而命名DNA转录单位的
南京农业大学 南京农业大学
RNA聚合酶 聚合酶（ polymease） 一、 RNA聚合酶（RNA polymease）
• 以4种核苷酸为底物，DNA为模板，在二价阳离子 种核苷酸为底物，DNA为模板 为模板， Mg2+或Mn2+）参与下催化RNA RNA合成 （Mg2+或Mn2+）参与下催化RNA合成 • RNA链的合成方向为 RNA链的合成方向为 链的合成方向为5’-3’ • 不需要引物，能直接在模板上合成RNA链 不需要引物，能直接在模板上合成RNA链 RNA • 无校对功能
例题
• 请用简短的文字和示意图说明有意链和反意义 链与转录产物的关系，以及各自的序列、 链与转录产物的关系，以及各自的序列、方向 特点。 特点。
• 一个外显子DNA模板链中一段序列为 一个外显子DNA DNA模板链中一段序列为 TCGTCGACGATGATCCGGCTACTCGATCAC， TCGTCGACGATGATCCGGCTACTCGATCAC，请写出转 录产物mRNA的正确序列。 录产物mRNA的正确序列。 mRNA的正确序列
正链：具有 正链：具有mRNA功能的链 功能的链 负链：正链的互补链 负链：正链的互补链
病毒侵入宿主 合成特异性的RNA RNA复制酶 → 合成特异性的RNA复制酶 RNA复制酶吸附到正链RNA的 复制酶吸附到正链RNA → RNA复制酶吸附到正链RNA的3‘末端 以正链为模板合成负链RNA → 以正链为模板合成负链RNA → 合成结束，负链从模板上释放 合成结束， RNA复制酶又吸附到负链 复制酶又吸附到负链RNA 3’ → RNA复制酶又吸附到负链RNA 3’末端 → 以负链为模板合成正链