第二节 第二节 RNARNA 的生物合成的生物合成

1. 转录的反应

n1d ATP

n2d CTP

n3d GTPn4d UTP

RNA 聚合酶DNA 模板

RNA +（ n1+n2+n3+n4)PPi

定义：从定义：从 DNADNA区段区段 ((基因基因 ))中的一条链为模板，在中的一条链为模板，在RNARNA聚合酶的催化下，以四种核苷酸为原料，按照聚合酶的催化下，以四种核苷酸为原料，按照A-UA-U，， G-CG-C配对原则合成配对原则合成 RNARNA

特点：特点：

1.1.不对称转录不对称转录 ---- 我们将用作 RNA合成的模板的链叫做反义链；另一条不做模板的链叫有义链。 RNA为全保留转录转录

2.转录开始不需要引物，链的延长方向也是 5′→ 3′

3. RNA聚合酶对利福平敏感

2. 转录的方式

2. 转录的方式

2. 转录的方式

对于整个 DNA双链，每条链上有的区段用作有义链，有的区段用作反义链。

3. 原核生物参与转录的酶

亚基组成： 2'= 2'+  

全酶 核心酶

—— RNA聚合酶

亚基 —— 解开前方的 DNA双螺旋、恢复后面的 DNA双螺旋

亚基 —— 催化磷酸二酯键的形成'亚基 —— 与 DNA的非模板链结合

3. 原核生物参与转录的酶

亚基组成： 2'= 2'+  

全酶 核心酶

核心酶：解开前方的 DNA双螺旋、 RNA链的延伸、恢复后面的 DNA双螺旋

亚基：识别 DNA上转录的起始部位，从而引导全酶结合上去

此外，每个 RNA聚合酶还含有 2 个 Zn离子。

—— RNA聚合酶

4. 转录的过程

DNA上存在着转录的起始信号，它是特殊的核苷酸序列，称为启动子。转录是由 RNA聚合酶全酶结合于启动子而被启动的。

(1) 转录的启动

4. 转录的过程(1) 转录的启动

聚合酶全酶上的因子能识别启动子，并识别有义链，从而使全酶定位到启动子部位。

4. 转录的过程(2) 转录的起始

由全酶在启动子附近将 DNA局部解链，约解开 17 个碱基对。（酶与启动子结合的部位是 AT

富集区，有利于解链）

第一个核苷三磷酸 ( 常常是 GTP 或 ATP) 结合到全酶上，形成“启动子 - 全酶 - 核苷三磷酸”三元起始复合物。

第二个核苷酸参入，连结到第一个核苷酸的 3'羟基上，形成了第一个磷酸二酯键。

因子从全酶上掉下，又去结合其它的核心酶。

4. 转录的过程(3) 链的延伸

当 s 因子从核心酶上脱落后，核心酶与DNA 链的结合变得疏松 ( 依靠其蛋白质的碱性与酸性核酸之间的非特异性的静电引力 ) ，可以在模板链上滑动，方向为 DNA模板链的 3′→ 5′ ，同时将核苷酸逐个加到 RNA链的 3'-OH端，使 RNA链以 5′→ 3′ 方向延伸。

4. 转录的过程(3) 链的延伸

DNA 上的解螺旋区：在 RNA 链延伸的同时， RNA 聚合酶继续解开它前方的 DNA 双螺旋，暴露出新的模板链，而后面被解开的两条DNA 单链又重新形成双螺旋， DNA 上的解螺旋区保持约 17 个碱基对的长度。

4. 转录的过程(3) 链的延伸

RNA-DNA 杂交区：刚合成出来的 RNA 链与解开的 DNA模板链之间可形成一小段 RNA-DNA 杂交区。随着核心酶的移动， RNA链不断地延伸，杂交区也往前延伸，但后面的杂交区随着 DNA双螺旋的回复， RNA链逐渐被置换出来，因此，杂交区也保持着固定一小段。

4. 转录的过程 (4) 转录的终止

DNA分子上有终止转录的特殊信号，也是特定的核苷酸序列，称为终止子。

核心酶能识别终止子，停止转录。

这一过程有时需要一种蛋白质 —— 因子的帮助（当终止信号较弱时）；有时不需要（当终止信号较强时）。

核心酶释放出 RNA，自己也离开DNA。 DNA上的解链区重新形成双螺旋。

4. 转录的过程 (4) 转录的终止

一、 mRNA 加工 a 帽子结构

5. 转录后加工

b 帽子结构功能

有利于核糖体对mRNA的识别， Cap0是必需的，而 Cap1 和 Cap2并非需要的；

增加mRNA的稳定性，避免核酸酶的作用。

5. 转录后加工

Poly A 尾巴不是由 DNA编码，而是mRNA合成后由一个 300-KDa, RNA末端腺苷酸转移酶 (RNA terminal ribodenylate transferase)催化下加上去，但不是在mRNA 3末端直接加上去。

c Poly A 尾巴

是 mRNA的一个特怔， A 的数量为 200 b

5. 转录后加工

二、 rRNA

原核生物

E.coli, 已知有三种 rRNA:

5S, 16S, 23S,

120 b, 1541 b, 2904 b

E.coli 有 7 个这样的操纵子。

5. 转录后加工

二、 rRNA

真核生物

E.coli, 已知有三种 rRNA:

18S 、 5.8S 、 28S 及 5S rRNA

5. 转录后加工

5. 总 结

DNA 复制 DNA 转录

原料 dDNA NTP

模板 完整两条链双向复制 DNA 区段一条链不对称转录

引物 RNA 为引物 不需要

酶与蛋白因子 9 种酶和蛋白因子 全酶

校正功能 有 无

差错率 10-9-10-10 10-4-10-5

复制与转录比较

The end

1.中心法则：描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在 DNA中， DNA被复制传给子代细胞，信息被拷贝或由 DNA转录成RNA，然后 RNA翻译成多肽链。由于逆转录酶的发现，也可以以 RNA为模板合成 DNA。

2.转录 (transcription)：在由 RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链 DNA

分子中拷贝生物信息生成一条 RNA链的过程。

六、名词解释

3. 模板链 (template strand)或反义链：可作为模板转录为 RNA的那条链，该链与转录的 RNA碱基互补 (A-U， G-C)。在转录过程中， RNA聚合酶与模板链结合，并沿着模板链的 3’5’方向移动，按照 5’3’方向催化 RNA的合成。

4 ．编码链 (codingstrand)或有义链：双链 DNA

中，不能进行转录的那条 DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的 RNA的序列一致 ( 在 RNA中是以 U取代了 DNA中的 T)。

六、名词解释

5. 核心酶 (core-enzyme)：大肠杆菌的 RNA聚合酶全酶由 5个亚基组成 (a2)，没有亚基的酶叫核心酶。核心酶只能使已开始合成的 RNA链延长，但不具有起始合成 RNA的能力，必须加入亚基才表现出全部聚合酶的活性。

6. RNA聚合酶 (RNApolymerase)：以一条 DNA

链或 RNA为模板催化由核苷 -5- 三磷酸合成 RNA

的酶。

六、名词解释

7. 启动子 (promoter)：在 DNA分子中， RNA聚合酶能够结合并导致转录起始的序列。

8. 内含子 (intron)：在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。内含子也指编码相应 RNA内含子的 DNA中的区域。

9 ．外显子 (extron)：既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的 RNA分子中的核苷酸序列。外显子也指编码相应 RNA外显子的 DNA中的区域。

六、名词解释

10. RNA加工过程 (RNA processing)：将一个RNA原初转录产物转换成成熟 RNA分子的反应过程。加工包括从原初转录产物中删除一些核苷酸，添加一些基因没有编码的核苷酸和对某些碱基进行共价修饰。

11. RNA剪接 (RNA splicing)；从 DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子，并将外显子连接起来形成一个连续的 RNA分子的过程。

六、名词解释