生物化学之的生物合成

生物化学之的生物合成第一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

转录RNADNA

第二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三转录与复制的相同点都是酶促的核苷酸聚合反应都以DNA为模板都需要依赖DNA的聚合酶聚合的过程都是磷酸二酯键形成的过程聚合方向（新链延长方向）都是：5’3’

都遵循碱基配对规律第三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三复制和转录的区别第四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子第五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三模板和酶TemplatesandEnzymes第一节第六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三一、转录模板结构基因：DNA分子上转录出RNA的区段。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译第七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三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(templatestrand)，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为反义链或Crick链。第八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三不对称转录(asymmetrictranscription)在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向第九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三二、RNA聚合酶

(RNA-pol)（一）原核生物的RNA聚合酶DNAdependentRNApolymerase(DDRP)第十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)亚基的功能：辨认转录的起始点核心酶可以进行转录，但不能在特定的起始点上开始转录。第十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合

原核生物的RNA聚合酶都受一类结核菌药物利福平或利福霉素的特异性抑制/fkyz//byby//fkzl//gjjb//jhsy//fkzx//gjjb/gjml//fkyz/ydy//fkzl/zgjl//byby/byjc//fkzx/cvmxf//jhsy/rljs//fkyz/bdyc//byby/nxby//fkzx/yczx//jhsy/wtrl//jhsy/yaoliu//gjjb/gjxr//fkyz/fjy//fkzl/lcnz//byby/byzl//jhsy/gwy//byby/lcxby//fkzx/ydjs//jhsy/jyzs//gjjb/gjfd//fkyz/pqy//fkzl/ydnz//byby/byyy//fkzx/yjbt//gjjb/gjy//fkyz/ndy//fkzx/ydzx//byby/gjxby//fkzx/ydzz//jhsy/zyjc/第十二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三亚基目前发现多种因子常规基因表达采用的是70（分子量70kD）热休克反应：细菌中:当细菌受到热应激，则由32启动另一套转录，所生成的产物称为热休克蛋白（Hsp），Hsp编码的基因称为热休克基因（hsp）真核生物中也存在热休克基因只是功能各异。第十三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三（二）真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶II可认为是真核生物中最活跃的RNA聚合酶第十四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三三、模板上酶的辨认、结合原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。

5335结构基因调控序列RNA-pol启动子(promoter)：RNA聚合酶结合模板DNA的部位第十五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三RNA聚合酶保护法/fkzl//fkzl/lc//fkzl/wy//fkzl/yd//fkzl/zgjl//fuke//fuke/fujianyan//fuke/gjy//fuke/ndy//fuke/pqy//fuke/ydy//fuke/zigongneimoyan//gongjing//gongjing/feida//gongjing/gongjingai//gongjing/milan//gongjing/xirou//gongjing/yanzheng//jbzs//jhsy//jhsy/gwy//jhsy/jiancha//jhsy/shanghuanquhuan//jhsy/wtrl//jhsy/wutongyinchan//jhsy/yaoliu//jryuyue//weichuangfuke//yyhj//zhengxing/cnmxf//zhengxing/xyczx//zhengxing/ydjss//zhengxing/ydzx/第十六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205335原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点(recognitionsite)55RNA聚合酶保护区结构基因33第十七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三TATA盒CAAT盒GC盒

增强子

顺式作用元件

结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子保守序列第十八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三第十九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三转录过程TheProcessofTranscription

第二节第二十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三（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。一、原核生物的转录过程第二十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三/jrsy//jrsy/by//jrsy/wh//jrsy/yf//jrsy/zd//jrsy/zl//jrsy/zz//kfal/沈阳性病医院/kydt//lylx//qt//qt/azb//qt/fl//qt/lb//qt/md//qt/rtr//qt/rxg//rdxw/szqpz//szqpz/by//szqpz/wh//szqpz/yf//szqpz/zd//szqpz/zl//szqpz/zz//yydt//zjfc//zljs/第二十二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三2.DNA双链解开1.RNA聚合酶全酶(2)与模板结合RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3转录起始复合物:3.在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi转录起始过程第二十三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三（二）转录延长1.亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi第二十四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三第二十五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA

····RNA/wtrl//zy//yc//yl//shqh//gwy/第二十六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三第二十七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三53DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶第二十八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三依赖Rho(ρ)因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止（三）转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分类第二十九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三ATP1.依赖Rho因子的转录终止Rho因子对RNA上的polyC结合能力强Rho因子有ATP酶活性和解螺旋酶活性第三十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三与RNA转录产物结合，使得Rho因子和RNA聚合酶都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶停顿，解螺旋酶活性使得DNA/RNA杂化双链拆离，利于产物从转录复合物中释放Rho因子转录终止的作用：第三十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三2.非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。第三十二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构第三十三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三

使RNA聚合酶变构，转录停顿；

DNA和RNA各自形成自己的局部双链，使杂化链更加不稳定，以致转录复合物趋于解体。接着的一串寡聚U，则更是促进RNA新链从模板上脱落的促进因素。5´pppG5335RNA-pol茎环结构使转录终止的机理第三十四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三二、真核生物的转录起始（一）转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。第三十五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒

增强子顺式作用元件(cis-actingelement)1.转录起始前的上游区段AATAAA切离加尾转录终止点修饰点外显子翻译起始点内含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体第三十六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三2.转录因子能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子(trans-actingfactors)。反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(transcriptionalfactors,TF)。第三十七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ

第三十八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三3.转录起始前复合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。第三十九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化转录的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化第四十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三4.拼板理论(piecingtheory)一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。第四十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三（二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。第四十二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小体转录延长中的核小体移位转录方向第四十三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三（三）转录终止——和转录后修饰密切相关。真核生物mRNA带有聚腺苷酸尾巴的结构，这是转录之后加上的。在模板链读码框架的3’端之后，常有一组共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列，这些序列称为转录终止的修饰点。第四十四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA······3mRNA第四十五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三真核生物的转录后修饰Post-transcriptionalModification第三节第四十六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三几种主要的修饰方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.修饰(modification)4.添加(addition)第四十七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三一、真核生物mRNA的转录后加工（一）首、尾的修饰5端形成帽子结构(m7GpppGp—)3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)第四十八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三帽子结构第四十九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三5pppGp…5GpppGp…pppGppi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基转移酶SAM帽子结构的生成5ppGp…磷酸酶Pi加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5‘-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化加帽出现在hnRNA中，说明可能在细胞核中完成，并在剪接之前。第五十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三真核生物mRNA中polyA的出现是不依赖于DNA模板的。加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些过剩的核苷酸，然后加入polyA。3‘’端修饰也是在细胞核中，在剪接之前进行的。PolyA的有无与长短，是维持mRNA作为翻译模板的活性，以及增加mRNA本身的稳定性。加尾(addingtail)：第五十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三3’端修饰示意图第五十二页，共七十二页，编辑于2023年，星期三真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。断裂基因(splitegene)CABD编码区A、B、C、D非编码区（二）mRNA的剪接第五十三页，共七十二页，编辑于2023年，星期三1.hnRNA和snRNA核内的初级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核内小RNA核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体（并接体,splicesome）snRNA——hnRNA剪接的场所第五十四页，共七十二页，编辑于2023年，星期三2.外显子(exon)和内含子(intron)外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列。内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。第五十五页，共七十二页，编辑于2023年，星期三鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰第五十六页，共七十二页，编辑于2023年，星期三鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA第五十七页，共七十二页，编辑于2023年，星期三3.内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为4类。I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA；III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基因有此类内含子；IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的内含子，剪接过程需酶及ATP。第五十八页，共七十二页，编辑于2023年，星期三4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。snRNP与hnRNA结合成为并接体①第五十九页，共七十二页，编辑于2023年，星期三②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第六十页，共七十二页，编辑于2023年，星期三pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子1内含子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二次转酯反应

第六十一页，共七十二页，编辑于2023年，星期三•RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的编辑(mRNAediting)人类apoB基因mRNA（14500个核苷酸）肝脏apoB100（分子量为500000）肠道细胞apoB48（分子量为240000）