生物化学课件：第十二章 核酸的生物合成

1、 现代生物学已充分证明，现代生物学已充分证明，核酸核酸是生是生物遗传的物质基础。物遗传的物质基础。 除少数除少数RNARNA病毒外，几乎所有的生物病毒外，几乎所有的生物均以均以DNADNA为遗传信息的载体。为遗传信息的载体。 核苷酸核苷酸磷酸磷酸戊糖戊糖( (核糖、脱氧核糖核糖、脱氧核糖) )碱基（碱基（A、G、C、T / U） 核酸（核酸（DNA和和RNA）是一种线性多聚核是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。 DNA是基因遗传与表达的载体，是生物是基因遗传与表达的载体，是生物的主要遗传物质。的主要遗传物质。 DNA的一级结构的一级结构是指脱氧核苷酸

2、之间的是指脱氧核苷酸之间的连接方式和排列顺序。连接方式：连接方式和排列顺序。连接方式： 3 ，5 -磷酸二酯键。磷酸二酯键。1953年，年，Watson和和 Crick 提出了提出了著名的著名的DNA双螺双螺旋结构模型旋结构模型。 RNA是是DNA的局部转录产物，的局部转录产物，RNA为单为单链分子，以链分子，以3 ，5 -磷酸二酯键相连。磷酸二酯键相连。 根据根据RNA的功能，可以分为的功能，可以分为mRNA 、tRNA 和和 rRNA 三种。三种。 mRNA: 编码氨基酸编码氨基酸 t RNA: 转运氨基酸转运氨基酸 r RNA: 构成蛋白质合成场所（核糖体）构成蛋白质合成场所（核糖体）1

3、958年年Crick提出提出中心法则中心法则(central dogma) 遗传信息的传递包括：遗传信息的传递包括：1. 复制复制(replication)：以原以原DNA分子为模板，合成出分子为模板，合成出相同相同DNA分子的过程。分子的过程。2. 转录转录(transcription)：生：生物的遗传信息从物的遗传信息从DNA传递传递给给mRNA的过程。的过程。3. 翻译翻译(translation)：根据：根据mRNA链上的遗传信息合成链上的遗传信息合成蛋白质的过程。蛋白质的过程。复制复制转录转录翻译翻译逆转录逆转录复制复制 见动画 1-中心法则 核酸的生物合成包括：核酸的生物合成包括：

4、 DNA的生物合成：的生物合成：DNA复制和逆转录复制和逆转录 RNA的生物合成：转录和的生物合成：转录和RNA复制复制第一节第一节 DNA的生物合成的生物合成 1953年，年，Watson和和Crick在提出在提出DNA双螺双螺旋结构模型时就推测旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机可能按照半保留机制进行自我复制。制进行自我复制。一、一、DNA的复制的复制 （一）、（一）、DNA的半保留复制的半保留复制半保留复制半保留复制（semiconservative replication） 在复制过程中，首先亲代双链解开，然后在复制过程中，首先亲代双链解开，然后每条链作为模板，在其上合成互补的子代

5、链，每条链作为模板，在其上合成互补的子代链，结果新形成的两个子代结果新形成的两个子代DNA与亲代与亲代DNA分子分子的碱基顺序完全一样，而且每个子代的碱基顺序完全一样，而且每个子代DNA分分子中有子中有一条链完全来自亲代一条链完全来自亲代DNA，另一条是，另一条是新合成的新合成的。 1958年，年，Meselson和和Stahl用用15N标记标记E.coli. DNA，用密度梯度离心试验证明了用密度梯度离心试验证明了DNA的复制是半保留复制。的复制是半保留复制。15N-15N0 generation1 generation2 generations3 generations4 generati

6、ons0 and 2 mixed0 and 4 mixed15N-14N15N-15N14N-14NBottomTop半保留复制具有重要的生物学意义半保留复制具有重要的生物学意义:DNA分子以半保留方式进行复制，亲代分子以半保留方式进行复制，亲代DNA分子中的一条链保留在子代分子中的一条链保留在子代DNA分子中，分子中，可使可使遗传信息准确的传递给子代细胞遗传信息准确的传递给子代细胞，保持，保持其相对稳定性而不致发生进化上不能忍受的其相对稳定性而不致发生进化上不能忍受的变化变化。 DNA聚合酶聚合酶 DNA模板（反转录时用模板（反转录时用RNA模板）模板） 引物（引物（RNA，提供游离，提供游

7、离3 -OH） 4种种dNTP（高能底物）（高能底物） Mg2+ （二二）、大肠杆菌）、大肠杆菌DNA聚合酶及其它复制聚合酶及其它复制相关的蛋白相关的蛋白 1. DNA聚合酶发生活性的条件聚合酶发生活性的条件 目前已发现目前已发现30多种酶及蛋白质因子参与多种酶及蛋白质因子参与DNA复制，复制，DNA生物生物合成方向为合成方向为5 3 。2 DNA复制的条件复制的条件 高能的底物：高能的底物：dATPdATP、dGTPdGTP、dCTP dTTPdCTP dTTP。 酶：酶：DNADNA聚合酶、解旋酶、拓扑异构酶、聚合酶、解旋酶、拓扑异构酶、 单链单链DNADNA结结合蛋白、引物酶、合蛋白、引

8、物酶、DNADNA连接酶等。连接酶等。 模板：模板：以以DNADNA两条链为模板合成新两条链为模板合成新DNADNA链。链。 引物：引物：由引物酶催化一小段由引物酶催化一小段RNA(RNA(游离游离3 3 -OH-OH) )的合成作为的合成作为 引物。引物。 方向：方向：5 5 3 3 Mg Mg2+2+n1dATP + n2dGTP + n3dCTP + n4dTTPDNA +（n1+n2+n3+n4）PPi模板模板DNA 引物引物RNAMg2+DNA聚合酶聚合酶 2. 原核生物原核生物DNA聚合酶的种类聚合酶的种类 DNA聚合酶聚合酶 单体酶，分子量单体酶，分子量109Kd，含一个，含一个

9、Zn2+ ，催化，催化活性：活性： 具有具有5 3 聚合酶活性聚合酶活性：不是主要的聚：不是主要的聚合酶合酶 具有具有3 5 外切酶活性外切酶活性：只对单链，起：只对单链，起校对功能。校对功能。 具有具有5 3 外切酶活性外切酶活性：对双链，损伤：对双链，损伤修复作用，及切除修复作用，及切除RNA引物并填补其留下的引物并填补其留下的缺口缺口。 5 3 聚合酶聚合酶模板链模板链新生链新生链C (unable to pair with A)C removed 3 5 外切酶活性外切酶活性单链单链 5 3 外切酶活性外切酶活性双链双链Arthur Kornberg won the 1959 Nobe

10、l Prize in Medicine for his discovery of the mechanism in the biological synthesis of deoxyribonucleic acid (before Watson and Crick won theirs!)Structure of the Klenow fragmentof DNA polymease IThe polymerasedomainThe 3 to 5 exonucleasedomain DNA聚合酶聚合酶单体酶，分子量单体酶，分子量120Kd。酶的催化活性：酶的催化活性： 具有具有 5 5 3 3

11、 聚合酶活性聚合酶活性( (活性很低活性很低) ) 具有具有 3 3 5 5 外切酶活性外切酶活性 无无 5 5 3 3 外切酶活性外切酶活性 DNA DNA聚合酶聚合酶 寡聚酶，全酶由寡聚酶，全酶由1010种共种共2222个亚基组成，个亚基组成，、和和三种亚基组成核心酶。催化三种亚基组成核心酶。催化活性：活性： 具有具有 5 5 3 3 聚合酶活性聚合酶活性：是主是主 要的聚合酶要的聚合酶 具有具有 3 3 5 5 外切酶活性外切酶活性 无无5 5 3 3 外切酶活性外切酶活性原核生物原核生物DNA-pol DNA-pol DNA-pol 功功能能5 3 聚合活性聚合活性+3 5 外切酶活性

12、外切酶活性+5 3 外切酶活性外切酶活性+-分子量分子量109 000 120 000 140 000每个菌体中所含每个菌体中所含的酶分子数的酶分子数4004020聚合速率聚合速率（核苷酸数（核苷酸数/分分/酶）酶）100060 000-3. 其它主要蛋白其它主要蛋白 DNA旋转酶（旋转酶（gyrase） 又称又称拓扑异构酶拓扑异构酶I，有，有内切酶内切酶和和连接酶连接酶活活力，使力，使DNA正超螺旋的紧张状态变为松弛正超螺旋的紧张状态变为松弛状态。状态。 解链酶（解链酶（helicase）使使DNA双螺旋结构变成单链双螺旋结构变成单链 解开解开1对碱基，需要对碱基，需要2ATP(3)rep蛋

13、白：蛋白：帮助解链帮助解链 视频： 4-拓扑异构酶-DNA解螺旋（4） 单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSB） 结合在单链上，防止解开的单链结合在单链上，防止解开的单链DNA重重新形成双链。新形成双链。 （5） DNA连接酶（连接酶（ligase） 催化催化DNA双链中的一条双链中的一条单链切口处游单链切口处游离的离的3 -OH末末端和端和5 磷酸磷酸基基末端形成末端形成 3 ,5 - 磷酸二酯键。磷酸二酯键。 3-OH5磷酸磷酸 DNA连接酶：连接酶： 催化催化单链单链DNA切口切口共价连接。共价连接。 切口上的切口上的3 -OH与与5 -磷酸磷酸基必须相邻，基必须相邻， 如果缺少一个或几个核

14、苷酸残基，连接如果缺少一个或几个核苷酸残基，连接酶就不能将缺口弥和。酶就不能将缺口弥和。 也不能将两条游离的单链连接起来。也不能将两条游离的单链连接起来。 大肠杆菌大肠杆菌DNA连接酶供能：连接酶供能：NAD+ 真核细胞真核细胞DNA连接酶供能：连接酶供能： ATP（5 5）DNADNA连接酶（连接酶（DNAligaseDNAligase）4. 原核生物原核生物DNA复制过程复制过程 DNA复制的起始复制的起始大肠杆菌复制原点：大肠杆菌复制原点：OriC序列，富含序列，富含AT dnaA ：在原点：在原点OriC处结合，打开双螺旋处结合，打开双螺旋 dnaB(解链酶解链酶)：使使DNA解螺旋解

15、螺旋 旋转酶（拓扑异构酶旋转酶（拓扑异构酶I）：）：松驰松驰DNA扭曲应力扭曲应力 SSB ： 结合单链结合单链DNA 引物酶引物酶(dnaG)： 合成合成RNA引物，约引物，约10核苷酸核苷酸残基的残基的RNA，以提供，以提供3 -OH。 20个个DnaA结合在结合在四组四组9bp重复区，形重复区，形成起始复合物，成起始复合物，DNA环绕此复合物。三组环绕此复合物。三组13bp重复区依次变性，重复区依次变性，产生开放型复合物。产生开放型复合物。DnaB（在（在DnaC协助协助下）与开放复合物结下）与开放复合物结合，进一步解链。合，进一步解链。DnaA DNA复制的延长复制的延长前导链前导链（

16、leading strand）：以亲代）：以亲代3 5 链为模链为模 板，板， 子代能连续合成。子代能连续合成。滞后链滞后链（lagging strand）：以）：以5 3 为模板，不能为模板，不能 连续合成。连续合成。冈崎片段冈崎片段（Okazaki fragment）：滞后链上的小片段。）：滞后链上的小片段。DNA聚合酶聚合酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白前导链前导链滞后链滞后链冈崎片段冈崎片段引物酶引物酶聚合酶聚合酶连接酶连接酶复制叉复制叉 视频： 2-DNA不连续复制 半不连续复制半不连续复制（semidiscontinuous replication）：）：DNA复制过程中，新

17、生的复制过程中，新生的DNA链一条按链一条按5 3 方向方向（与复制叉移动方向一致）（与复制叉移动方向一致）连续连续合成，另一条按合成，另一条按5 3 方向（与复制叉移动方向相反）方向（与复制叉移动方向相反）不连续不连续合成。合成。 滞后链合成的模板形成环，复制叉上的滞后链合成的模板形成环，复制叉上的二聚二聚体体DNA聚合酶聚合酶全酶全酶同时合成同时合成两条子链两条子链（p252）。）。 视频： 3-DNA不连续复制过程不连续复制过程v 原核生物复制原核生物复制1. RNA引物的切除：引物的切除： DNA聚合酶聚合酶I的的 5 3 外切酶外切酶1. 缺口的填补：缺口的填补：DNA聚合酶聚合酶I

18、的的 5 3 聚合酶聚合酶1. 切口的连接：切口的连接：DNA连接酶，连接酶， 需能需能NAD+v 真核生物复制真核生物复制DNA连接酶，需能连接酶，需能ATP DNA polymerase I replaces the RNA primers byDNA sequences and DNA ligase seals the nicks DNA复制的终止复制的终止大肠杆菌环状大肠杆菌环状DNA复制叉相遇即终复制叉相遇即终止止终止区域：终止区域：Ter序列：序列：20bpTus蛋白：蛋白：形成形成Tus-Ter复合物复合物DNA聚合酶聚合酶解链酶解链酶单链结合蛋白单链结合蛋白前导链前导链滞后链滞

19、后链冈崎片段冈崎片段引物酶引物酶聚合酶聚合酶连接酶连接酶复制叉复制叉复制的起始复制的起始（1）复制原点：）复制原点：OriC序列，富含序列，富含AT（2） DNA解链酶解链酶解开双链解开双链DNA。（3） SSB结合于结合于DNA单链。单链。（4） DNA旋转酶旋转酶引入负超螺旋，消除复制叉引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力。前进时带来的扭曲张力。（5）DNA引物酶引物酶(在引发体中在引发体中)合成合成RNA引物。引物。DNA复制过程小复制过程小 结结 复制的延伸：复制的延伸：（6）DNA 聚合酶聚合酶在两条新生链上同时合在两条新生链上同时合 成成 DNA。（7）DNA 聚合酶聚合酶

20、切除切除RNA引物，并补上引物，并补上 DNA。（8）DNA ligase连接一个冈崎片段。连接一个冈崎片段。 复制的终止：复制的终止：（9）形成）形成Tus-Ter复合物复合物复制的保真性复制的保真性 严格遵守严格遵守碱基的配对碱基的配对原则原则 聚合酶没有从头合成能力，需要聚合酶没有从头合成能力，需要RNARNA引引物在复制延长中，物在复制延长中，对碱基配对的选择功对碱基配对的选择功能。能。 复制出错时复制出错时, ,有即时的有即时的校读功能校读功能： 3 3 5 5 外切酶活性外切酶活性（作用（作用于单链）于单链）DNA复制的真实性？复制的真实性？生物体生物体DNA复制具有高度真实性，复

21、制复制具有高度真实性，复制108-1010碱基对，只有一个错误碱基。碱基对，只有一个错误碱基。 碱基配对碱基配对聚合酶反应本身具有超常的忠实性聚合酶反应本身具有超常的忠实性 RNA引物的使用引物的使用聚合酶聚合酶、的的3 5 外切酶功能外切酶功能DNA的损伤修复系统的损伤修复系统思考题思考题 DNA复制过程中，碱基配对怎样受到双复制过程中，碱基配对怎样受到双重校对？重校对？ DNA聚合酶为多功能酶，又聚合作用，聚合酶为多功能酶，又聚合作用，又外切作用，互相矛盾，怎样解释？又外切作用，互相矛盾，怎样解释？ 逆转录逆转录（reverse transcription）：以）：以RNA为模板合成为模板

22、合成DNA的过程，与通常转录过程中的过程，与通常转录过程中遗传信息流从遗传信息流从DNA到到RNA的方向相反。的方向相反。二、逆转录作用二、逆转录作用 逆转录酶逆转录酶（reverse transcriptase）：催）：催化逆转录反应的酶。化逆转录反应的酶。 许多具有许多具有RNA基因组的病毒含有这种酶，基因组的病毒含有这种酶，故这类病毒又称为逆转录病毒（故这类病毒又称为逆转录病毒（retrovirus）。）。它们多是致癌病毒。它们多是致癌病毒。 反转录酶存在于所有致癌反转录酶存在于所有致癌RNA病毒中，病毒中，它的存在与它的存在与RNA病毒引起细胞恶性转化有关。病毒引起细胞恶性转化有关。

23、艾滋病毒（艾滋病毒（AIDS） 人类免疫缺陷病毒（人类免疫缺陷病毒（HIV），也是一种反），也是一种反转录病毒，主要感染转录病毒，主要感染T4淋巴细胞和淋巴细胞和B淋巴细淋巴细胞。胞。逆转录逆转录酶具有酶具有: RNase H活性活性（降解（降解RNA活性）活性） DNA聚合酶活性聚合酶活性: 1) RNA指导指导DNA聚合酶聚合酶 方向方向: 5 3 2） DNA指导指导DNA聚合酶聚合酶 方向方向: 5 3 逆转录酶具有逆转录酶具有3种活性：种活性： 依赖依赖RNA的的DNA聚合酶活性聚合酶活性 RNase H（核糖核酸酶（核糖核酸酶H）活性）活性 依赖依赖DNA的的DNA聚合酶活性聚合酶

24、活性 见动画 5 6 一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂均可引起诱变剂均可引起DNA损伤，破坏其结构与功能。然损伤，破坏其结构与功能。然而在一定条件下，生物机体能使这种损伤得到修复。而在一定条件下，生物机体能使这种损伤得到修复。 三、三、DNA的损伤、修复和突变的损伤、修复和突变 紫外线紫外线可使可使DNA分子中同一条链上两个相邻的分子中同一条链上两个相邻的胸腺嘧啶碱基之间形成胸腺嘧啶碱基之间形成二聚体（二聚体（TT），两个，两个T以共以共价键形成环丁烷结构。价键形成环丁烷结构。CT、CC间也可形成少量二间也可形成少量二聚体（聚体（CT、CC

25、），使复制、转录受阻。），使复制、转录受阻。 （一一）、）、DNA损伤损伤 （二二）、）、DNA修复系统修复系统 细胞内具有一系列起修复作用的酶系统，细胞内具有一系列起修复作用的酶系统，可以除去可以除去DNA上的损伤，恢复上的损伤，恢复DNA的双螺旋的双螺旋结构。目前已知有结构。目前已知有4种酶修复系统：种酶修复系统：光复活、光复活、切除修复、重组修复、切除修复、重组修复、SOS 修复修复，后三种不，后三种不需要光，又称为暗修复。需要光，又称为暗修复。1. 光复活光复活 可见光可见光（400500 nm）可激活）可激活光裂合酶，光裂合酶，此酶能分解此酶能分解由于紫外线由于紫外线形成的嘧啶形成的

26、嘧啶二聚体。二聚体。2. 切除修复切除修复切开切开切除切除修复修复连接连接5 3 外切酶外切酶5 3 聚合酶聚合酶Ip257DNA聚合酶I3. 重组修复重组修复 切除修复发切除修复发生在生在DNA复制复制之前，而当之前，而当DNA发动复制发动复制时尚未修复的时尚未修复的损伤部位，可损伤部位，可以先复制，再以先复制，再重组修复。重组修复。4. SOS 修复修复 避免差错的修复（避免差错的修复（error free repair）：）：光复合、切除修复及重组修复对光复合、切除修复及重组修复对DNA损伤损伤的修复都不导致的修复都不导致DNA突变。突变。 倾向差错的修复（倾向差错的修复（error p

27、rone repair）：）：SOS修复。在修复。在DNA损伤后，损伤后，DNA复制过程复制过程以脱氧核苷酸的聚合发生差错为代价，强以脱氧核苷酸的聚合发生差错为代价，强行合成完整子代链的一种挽救性修复。行合成完整子代链的一种挽救性修复。 光复合是利用光能，其余均利用光复合是利用光能，其余均利用ATP水水解所释放的能量。解所释放的能量。 光复合和切除修复是修复模板链；重组光复合和切除修复是修复模板链；重组修复不是对损伤链直接修复，而是形成一修复不是对损伤链直接修复，而是形成一条新的正常模板链。条新的正常模板链。 SOS修复是导致突变的修复。修复是导致突变的修复。 （三三）、）、DNA突变突变 不

28、能修复的损伤或修复过程带来的差错，不能修复的损伤或修复过程带来的差错，将引起将引起DNA序列的永久性改变。序列的永久性改变。 突变有三种形式：置换、插入、缺失突变有三种形式：置换、插入、缺失第二节第二节 RNA的生物合成的生物合成 RNA的生物合成包括的生物合成包括转录转录和和RNA的复制的复制转录转录复制复制 细胞内的各类细胞内的各类RNA，包括，包括mRNA、rRNA和和tRNA，都是，都是以以DNA为模板为模板，在，在RNA聚合聚合酶的催化下合成的。酶的催化下合成的。 此外，除逆转录病毒，其它的此外，除逆转录病毒，其它的RNA病毒病毒均以均以RNA为模板进行复制。为模板进行复制。一、转录

29、一、转录 转录转录（transcription）：以一段：以一段DNA的遗的遗传信息为模板，在传信息为模板，在RNA聚合酶作用下，合聚合酶作用下，合成出对应的成出对应的RNA的过程，或在的过程，或在DNA指导下指导下合成合成RNA。转录单位转录单位：RNA的转录是从的转录是从DNA反义链上的一个反义链上的一个特定位点开始，延伸到另一个位点处终止，此转录特定位点开始，延伸到另一个位点处终止，此转录区域称为转录单位区域称为转录单位。 一个转录单位可以是一个基因（真核），也可一个转录单位可以是一个基因（真核），也可以是多个基因（原核）。以是多个基因（原核）。 转录单位的起点转录单位的起点核苷酸为核苷

30、酸为+1，起点右边为下游，起点右边为下游（转录区）；（转录区）；转录起点左侧转录起点左侧为上游，用负数表示为上游，用负数表示：-1，-2，-3反义链反义链（antisense strand）：转录的模板链，转录的模板链， 也可也可表示为表示为负（负（- -）链）链。 正义链正义链（sense strand）：编码链编码链 ，也可表示也可表示 为为正（正（+ +）链）链（- -）（+ +） RNA的转录只涉及的转录只涉及DNA一条链的某一区段，一条链的某一区段，故又叫故又叫不对称转录。不对称转录。RNA合成的反应合成的反应基本特征基本特征： RNA聚合酶聚合酶 底物：底物：NTP（ATP、GTP

31、、CTP、UTP） DNA模板模板 不需要引物不需要引物 RNA链生长方向：链生长方向：5 3 转录与转录与DNA复制的异同：复制的异同：相异：相异： 复制需要引物，转录不需引物。复制需要引物，转录不需引物。 转录时，模板转录时，模板DNA的的信息全保留信息全保留，复，复制时模板制时模板信息是半保留信息是半保留。 转录时，转录时，RNA聚合酶只有聚合酶只有53聚合聚合作用，无作用，无53及及35外切活性。外切活性。 产物不同产物不同相同：相同：新链延伸方向新链延伸方向5 3 ；延长时；延长时3 ,5 -磷酸磷酸二酯键相连；焦磷酸水解放出能量推动合成反应。二酯键相连；焦磷酸水解放出能量推动合成反

32、应。复制和转录的异同点复制和转录的异同点复复 制制转转 录录模模 板板两股链均复制两股链均复制模板链复制模板链复制原原 料料dNTPdNTPNTPNTP酶酶DNA-polDNA-pol有校对功能有校对功能RNA-polRNA-pol无校对功能无校对功能特特 点点半保留复制半保留复制不对称转录不对称转录产产 物物子代双链子代双链DNADNAmRNA,tRNA,rRNAmRNA,tRNA,rRNA配配 对对A-T,C-GA-T,C-GA-U,T-AA-U,T-A引引 物物需要需要RNARNA不需要不需要合成链方向合成链方向5 5 3 3 5 5 3 3 （一（一）、原核生物）、原核生物RNA聚合酶

33、的结构与特性聚合酶的结构与特性 大肠杆菌大肠杆菌 RNA聚合酶全酶（聚合酶全酶（holoenzyme）分子量分子量50万万Da，由五个亚基组成，由五个亚基组成， a a2bbbb s s ，另有两个另有两个Zn2+。无无亚基的酶叫亚基的酶叫核心酶核心酶.核心酶只能使已开始合成的核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，链延长，而不具备起始合成活性而不具备起始合成活性.加入加入亚基后，全酶才具有起始合成亚基后，全酶才具有起始合成RNA的的能力，因此，能力，因此，亚基称为起始因子亚基称为起始因子。RNA聚合酶聚合酶没有校对功能，即没有没有校对功能，即没有53及及35外切活性外切活性.转录产物的序列忠实

34、性大大低于复制（转录产物的序列忠实性大大低于复制（10-4）。）。 但由于基因的重复转录，且遗传但由于基因的重复转录，且遗传密码的简并密码的简并性。性。所以所以RNA合成的低忠实性是可以容忍的。合成的低忠实性是可以容忍的。基因的重复转录基因的重复转录（二（二）、原核生物）、原核生物RNA的合成过程的合成过程1. 亚基使亚基使RNA聚合酶识别启动子聚合酶识别启动子启动子启动子（promoter）：RNA聚合酶识别、结聚合酶识别、结合并开始转录所必需的一段合并开始转录所必需的一段DNA序列。序列。 转录的起始转录的起始由由DNA上的上的启动子启动子区控制，区控制，转录的转录的终止终止由由DNA上的

35、上的终止子终止子控制，转录是通过控制，转录是通过DNA指指导的导的RNA聚合酶来实现的。聚合酶来实现的。-35序列序列-10序列序列(Pribnow box)识别部位识别部位结合部位结合部位转录起点转录起点-35序列提供序列提供RNA聚合酶识别信号聚合酶识别信号-10序列有助于序列有助于DNA局部双链解开局部双链解开 起始过程中，起始过程中，因子因子起关键起关键作用，它能使作用，它能使聚合酶迅速地聚合酶迅速地与与DNA的启动的启动子结合。子结合。开放启动子复合物开放启动子复合物 转录的起始转录的起始: : RNARNA聚合酶全酶聚合酶全酶结合在启动子上结合在启动子上 局部解开双链局部解开双链D

36、NADNA 转录起点转录起点: : 5 5 端端: :第第1 1个个核苷酸掺入的位置核苷酸掺入的位置, , 第第1 1个个核苷酸是核苷酸是GTPGTP或或ATPATP, , 离开离开RNARNA聚合酶聚合酶, ,剩下核心酶剩下核心酶. . 核心酶与摸板链结合较松弛核心酶与摸板链结合较松弛. .见动画 7 2. 转录链的延长转录链的延长转录泡转录泡模板链模板链编码链编码链 转录起始后，转录起始后，亚基释放，亚基释放，离开核离开核心酶，使核心酶的心酶，使核心酶的 亚基构象变化，亚基构象变化，与与DNA模板亲和力模板亲和力下降，在下降，在DNA上移上移动速度加快，使动速度加快，使RNA链不断延长。链

37、不断延长。正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋 RNARNA聚合酶的聚合酶的核心酶核心酶与与DNADNA链结合没有链结合没有特异性特异性. . 延长延长是在核心酶、是在核心酶、DNADNA、新生、新生RNARNA的的1 1个个区域内进行区域内进行 转录鼓泡转录鼓泡：新生：新生RNARNA链与模板链链与模板链DNADNA形形成一杂交成一杂交RNA-DNARNA-DNA双螺旋链双螺旋链，约有，约有12bp12bp，含有含有核心酶核心酶、DNADNA模板链的解螺旋区域模板链的解螺旋区域. .3. 转录链的终止转录链的终止 许多转录过程可被基因末端的一段特异许多转录过程可被基因末端的一段特异的碱基序列所终

38、止。的碱基序列所终止。提供转录停止信号的提供转录停止信号的DNA序列称为序列称为终止子（终止子（terminator）。 所有原核生物的终止子在终止点之前都所有原核生物的终止子在终止点之前都有一个有一个回文结构回文结构，它转录出来的，它转录出来的RNA可以可以形成一个颈环式的发夹结构。形成一个颈环式的发夹结构。转录终止后，转录终止后，RNA聚合酶从聚合酶从DNA链上脱离下来。链上脱离下来。发夹结构发夹结构十字形结构十字形结构 不依赖于不依赖于的终止子的终止子（简单终止子）（简单终止子） 简单终止子除具有发夹结构外，在终止点前有简单终止子除具有发夹结构外，在终止点前有一寡聚一寡聚U序列；回文对称区通常有一段富含序列；回文对称区通常有一段富含GC的的序列。序列。RNA的终止有两种方式：的终止有两种方式： 依赖依赖的终止子的终止子 依赖依赖的终止子，必需在的终止子，必需在因子存在时，才发生因子存在时，才发生终止作用。终止作用。因子又称因子又称终止因子终止因子，可水解三磷酸，可水解三磷酸核苷。核苷。回文序列回文序列茎环结构茎环结构寡聚寡聚U序列序列不不依依赖赖于于的的终终止止子子依依赖赖的的终终止止子子转录过程总结转录过程总结1. 1.转录的起始转录的起始 识别转录识