生物化学中英双语版课件 14RNA的合成：转录和加工

不需要
5’ 3’
目录
第一节
原核生物转录的模板和酶
Templates & Enzymes in prokaryotic transcription
目录
参与转录的物质： ➢原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP)
➢模板: DNA
➢酶 : RNA聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol) ➢其他蛋白质因子及Mg2+和Mn2+等
3. 转录的终止
目录
转录的特点
➢ 不对称转录 ➢ 延长方向5 → 3 ➢ 不需要引物 ➢ 有特定起点与终止位点
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一、转录起始
转录起始需解决两个问题： ➢ RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域。 ➢ DNA双链解开，使其中的一条链作为转录 的模板。
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转录起始过程： 1. 全酶中的 因子辨认启动子； 2. 全酶与启动子结合 3. DNA 解链（范围小：17±1 bp）
第十六章
RNA的生物合成
RNA Biosynthesis ( Transcription )
目录
主要内容
一、原核生物转录的模板和酶 二、原核生物转录过程 三、真核生物转录过程 四、真核生物RNA的加工和讲解
目录
本章重点
一、掌握转录的概念和特点。 二、掌握转录模板，酶，主要转录因子。 三、掌握原核生物转录的过程，了解原核
目录
复制和转录的异同点
模板 原料
酶 特点
产物 配对 引物 合成链方向
复制
DNA两股链 dNTP
DNA-pol 半保留复制 半不连续复制 双向复制 子代双链DNA
A-T,C-G
需要
5’ 3’

与RNA合成相关的蛋白和酶
在转录前期，RNA聚合酶、启动因子和转录因子等蛋白质起着重要的作用。
转录中期
RNA合成的速率控制因素
细胞内的多种信号和调控因素可以影响RNA合成的速率和效率。
细胞信号转导在RNA合成中的作用
细胞信号转导路径参与了RNA合成的调节和调控，确保合成的RNA能够满足细胞需求。
转录后期
RNA合成的过程
1
转录前期
2
RNA合成的第一个阶段，包括启动子
识别、转录泡形成和局部解旋等步骤。
3
基本原理
RNA合成是通过转录的方式进行的， 参与的酶和蛋白质协同作用。
转录中期
RNA合成的第二个阶段，速率受到控 制，与细胞信号转导有关。
转录前期
三个阶段的具体过程
转录前期分为启动、开链和Elongation三个阶段，每个阶
RNA合成异常可能导致基因功能紊乱，引发 疾病或发育异常。
结论
RNA合成的重要性
RNA的生物合成是细胞正常功能和生命活动 的关键过程，对维持细胞稳态和生存至关重 要。
RNA合成方向的未来发展方向
未来的研究将继续深入探索RNA合成的细节 和机制，为生命科学和医学研究提供更多新 的突破。
RNA加工和修饰
转录后的RNA需要经过剪接、修饰和运输等 过程，才能成为功能性的成熟RNA。
原核和真核生物中RNA后续处理的不 同之处
原核生物和真核生物在RNA的后续处理过程 中存在着一些差异，导致不同类型的RNA在 不同生物中可能有不同的命运。
RNA合成与基因表达
RNA合成对基因调控的影响
RNA合成的过程直接关系到基因的表达水平 和模式。
RNA的生物合成
RNA是细胞中重要的生物大分子之一，具有多种功能。本课程将介绍RNA的 概述、合成过程和与基因表达的关系，帮助大家更好地理解RNA的生物合成。

真核RNA需 要加工
rRNA tRNA mRNA
5’加 在转录过
帽 3’加
程中
剪尾接 转录后进行
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第三节 真核生物转录后的加工
• 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性, 需加工变为成熟、有活性的RNA
• 加工种类：剪切与剪接、末端添加核苷酸、 修饰、RNA编辑
精选ppt
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一、mRNA前体的加工
被切断
加尾信号
GC丰富序列
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA
G GUGUGU
A
G
酶切
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA A
G
GUGUGU
G
酶切 (继续转录，
AAUAA
GUGUGU
但5’端没 有“帽子”，
A
精选Gp加pt 尾
产物被降3解2 ）
转录后的加工
原核RNA不需加工，边转录边翻 译
例:同一转录本, 在不同的组织, 因剪接差异产生 各自不同的mRNA
• 剪接的本质：磷酸酯键的转移
• 剪接特点 ：剪接部位的结构为内含子末端的特定
序列，分布在内含子的三个部位，5‘端剪切点为
GU;3’端剪切点为AG；靠近3‘端含A序列的分
支点
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• mRNA的剪接：
hnRNA被剪接体作用，剪除内含子、 连接外显子，产生成熟的mRNA的过 程
8
3、原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T 在RNA合成中变为U
4、合成过程: 连续，方向：5'→3' 5、合成部位：细胞核内
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9
二、原核RNA聚合酶

其数值不仅与物质分子的质量有关，也与分子的形状有关。
3 启动子（ promoter ）
DNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性， 不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。
上游
下游
RNA聚合酶结合在启动子上
Pribnow box
注意原核启动子在-35 和-10区域的保守序列
真核转录启动子的保守序列
而真核基因是单顺反子（mono-cistron），其mRNA 的转录比较复 杂, 因为真核通常只转录出一个结构基因,而且其结构基因通常又是断裂 基因, 即是由编码的外显子（exon）和不编码的内含子（intron）间隔 排开组成的。因此, 转录得到的仅仅是mRNA的“毛坯”，称为核不均 RNA（hnRNA），要进行转录后的加工-----------在其5’端加上鸟嘌呤 “帽子”，3’端加上polyA的“尾巴”，再切除内含子，将外显子拼 接，才能成为一个成熟的mRNA。
谢谢大家！
用以转录的单链DNA, 称为模板链, 与复制不同，转录是局部的, 从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位;
转录不需要引物；
转录的忠实性相对弱；
转录首先得到RNA前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA.
被转录成单个RNA分子的一段DNA 称为一个转录单位(transcript)
2 RNA聚合酶（ RNA polymerase ）
沉降系数 S
生物大分子在离心场中沉降，受到三种力的影响，它们是离 心力，浮力和摩擦力。物质在单位离心力场下的沉降速度是个定 值，称为沉降系数（sedimentation coefficient） 。
蛋白质、核酸等的沉降系数在1 X 10-13到 200 X 10-13秒 之间。 为方便将10-13秒作为一个单位，称Svedberg单位，用S表示。

病毒引起癌症和艾滋病
绝大多数逆转录病毒侵入宿主细胞后,并不杀死宿主细 胞,它们整合到宿主DNA 分子上并随之一起复制,但有些 病毒有一额外的基因,可使细胞癌变,这类病毒叫RNA肿 瘤病毒.肿瘤病毒中导致肿瘤的基因叫致癌基因.
人类获得性免疫缺陷病毒(HIV)也是逆转录病毒,HIV病 毒不引起肿瘤,但它能杀死宿主细胞，主要是效应T细胞。 HIV病毒中的某些基因,以极快的速度发生突变,使得疫 苗制造起来特别困难.这种病毒的逆转录酶比其他病毒 中的逆转录酶的错误倾向大10倍以上.这是这类病毒突 变率高的主要原因.所以临床上治疗艾滋病的药物是逆 转录酶抑制剂.
如大肠杆菌的噬菌体有f2、MS2、R17和Qβ所含的核 酸都是RNA，当他们侵入到宿主细胞后，利用RNA复 制酶合成病毒RNA。
1、噬菌体QβRNA的复制 2、病毒RNA复制的主要方式
（二） 逆转录作用（RNA指导的DNA合成）
•1970年Temin和Mizufani等人分别从致癌病毒中发现了以 RNA为模板催化合成DNA的酶叫逆转录酶,也叫RNA指导 得DNA聚合酶.
•当逆转录病毒感染宿主细胞时,单链RNA病毒和酶一起进 入宿主细胞.
1、逆转录酶（RNA指导的DNA聚合酶） （1）逆转录酶催化DNA合成所需条件： 底物：dNTP 模板：RNA 方向： 5′→3′ 逆转录酶中含有Zn2+ 引物：tRNA(不同生物引物是不同氨基酸的tRNA)，
需要引物具有3′OH末端，在引物的3/-末端按5′→3′方 向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA 单链叫做互补与RNA的DNA，它与RNA模板形成 RNA-DNA杂交体。随后又在逆转录酶的作用下，水 解掉RNA链，再以杂交体的DNA为模板合成第二条 DNA链。形成的双链DNA（cDNA）