生物化学 课件 第十一章第二节 RNA的生物合成

第十一章基因信息的传递与表达第二节RNA的生物合成(转录)转录（transcription）生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

转录和复制有许多相似之处：①模板均为DNA②聚合酶均需依赖DNA③均遵循碱基配对原则④聚合过程每次都只延长一个核苷酸⑤核苷酸之间连接键均是3′，5′-磷酸二酯键⑥链的延长方向均从5′→3′项目DNA复制转录合成模板DNA两条链均作模板DNA一条链作模板合成原料dNTP（N=A,G,C,T）NTP（N=A,G,C,U）主要酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA分子mRNA、tRNA、rRNA等碱基配对A-T、G-CA-U、T-A、G-C引物需要不需要DNA复制和转录的区别一、转录体系原料:NTP（ATP,UTP,GTP,CTP）模板:DNA酶:RNA聚合酶（RNApolymerase,RNA-pol）其他蛋白质因子

(一)转录模板

能转录出RNA的DNA区段编码链模板链(templatestrand)编码链(codingstrand)模板链

双链DNA分子中能作为模板转录出RNA的那条链，称为模板链。又叫有意义链（sensestrand）或Watson链。另一条互补链称为编码链，又叫反义链（antisensestrand）或Crick链。

转录产物RNA的碱基序列，除了T变U外，其余与编码链相同。

不对称转录

(asymmetrictranscription)

在DNA分子双链上某一区段，一股链可转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一单链上。

(二)RNA聚合酶（DDRP）

1.

原核生物的RNA聚合酶

E.coli的RNA聚合酶是由五种亚基组成的六聚体（

2

）

亚单位分子量功能α36512决定哪些基因被转录β150618与转录的全过程有关β′155613结合DNA模板σ70263辩认起始点大肠杆菌中的RNA聚合酶组成（三）转录的特点1.不对称性2.连续性RNA3.单向性RNA4.有特定的起始和终止位点二、转录过程

分为三个阶段： 起始(initiation)

延长(elongation)

终止(termination)原核生物的转录过程（一）转录起始

1.RNA聚合酶结合在转录模板的起始区域。

2.DNA双链解开，以一条链为模板，合成第一个磷酸二酯键。2.DNA双链解开。1.RNA聚合酶全酶(

2)与模板结合。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+

NTP

5

-pppGpN

-OH3

+PPi转录起始过程

RNApol(

2

)-DNA-pppGpN-OH3

转录起始复合物（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

转录泡（transcriptionbubble）：

在转录延长过程中，由局部打开的DNA双链、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者结合在一起的复合体，为空泡状结构，又称转录复合物。核生物转录过程中的羽毛状现象

(三)转录终止

RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。

分类：不依赖ρ(Rho)因子的转录终止依赖ρ(Rho)因子的转录终止

1.不依赖ρ因子的转录终止

在DNA分子上有终止转录的特殊碱基顺序称为终止子（terminators），为连续的A-T区域和上游的富含G-C的回文结构。该部位转录出的RNA产物可形成特殊的发夹结构，这种结构可以阻止RNA聚合酶继续沿DNA模板向前移动，而终止转录。

2.依赖ρ因子的转录终止有些RNA的转录终止需依赖ρ因子的参与。主要是协助RNA聚合酶识别新生RNA链上的终止信号，以停止转录，故又称终止因子(terminationfacor)。ρ因子是Rho基因编码产生的由6个亚基所组成的蛋白质类终止因子只有在多聚体状态下才能发挥作用具有RNA-DNA双螺旋解旋酶和ATP酶活性三、转录后加工对新转录合成的DNA分子或前体进行各种化学修饰、添加、剪切、剪接、编辑等反应，使之转变成为具有特定生物学功能的成熟RNA的过程，该过程称转录后加工或转录后修饰。（一）mRNA转录后加工（二）tRNA转录后加工（三）rRNA转录后加工（一）mRNA转录后加工1.5

端形成帽子结构(m7GpppNm—)。2.3

端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)。7－甲基鸟苷三磷酸帽子结构多聚A尾结构OOCH2OOH+NHNNOH2NNCH3OOHH2CO-OPOOPO-OP鸟嘌呤OO-OPOOAAA-OH3/3.hnRNA中段序列的剪接断裂基因：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(splitgene)。外显子：断裂基因中具有表达活性的编码序列称为外显子(exon)内含子：断裂基因中没有表达活性的间隔序列称为内含子(intron)。在酶的作用下切除hnRNA中内含子、拼接外显子，使之成为具有指导翻译功能的模板，该过程称为hnRNA的剪接。剪接过程中分子中的内含子先弯成套索状，称为套索RNA(lariatRNA)，从而使各外显子相互接近。接着，由特异的RNA酶切断内含子与外显子之间的磷酸二酯键，再使编码区相互连接生成成熟的mRNA。4.RNA的编辑（RNAediting）

指在mRNA水平上改变遗传信息的过程。是某些RNA，特别是mRNA前体的一种加工方式，如插入、删除或替换一些核苷酸残基（包括U→C，A→U；U的插入或缺失、多个G或C的插入等）。经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化，使得一个基因序列可能产生几种不同的蛋白质，这可能是生物在长期进化过程中形成的、更经济有效地扩展原有遗传信息的机制。（二）tRNA转录后加工1.剪接在RNA酶的催化下，tRNA前体的5′-端及相当于反密码环的区域各被切去一定长度的多核苷酸链，然后由连接酶催化拼接。2.加上CCA-OH的3’-末端在核苷酸转移酶的催化下，以CTP、ATP为供体，在RNA前体的3’-末端加上CC