南京农大食品考研生物化学杨志敏版演示课件

1、13.4 RNA的生物合成 （Transcription,3.1 转录及加工,转录及加工 RNA的复制 RNA的转录调控,中心法则,DNA,RNA,蛋白质,复制,复制,转录,翻译,逆转录,RNA的生理功能：DNA将携带的遗传信息转到RNA分子中，RNA分子以其信息指导蛋白质的合成,从DNA一条链中的一段为模板，在RNA聚合酶的催化下，以四种核苷酸为原料，按照A-U，G-C配对原则合成RNA,是合成RNA的模板链 是DNA一条链中的一个片断 是一个基因中的反义链,有义链和反义链：是相对于RNA而命名DNA转录单位的,编码链有义链链,模板链反义链链,特点： (1) RNA合成的模板链叫做反义链；

2、另一条不做模板的链叫有义链。 RNA为全保留转录,不对称转录,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,例题,请用简短的文字和示意图说明有意链和反意义链与转录产物的关系，以及各自的序列、方向特点,南京农业大学,一、 RNA聚合酶（RNA polymease,以4种核苷酸为底物，DNA为模板，在二价阳离子（Mg2+或Mn2+）参与下催化RNA合成 RNA链的合成方向为5-3 不需要引物，能直接在模板上合成RNA链 无校对功能,例题,下列哪一项是RNA聚合酶与DNA聚合酶共同具有的性质 A）35外切酶性质 B）53 外切酶性质 C）53 聚合酶性质 D）需

3、要引物的3-OH,南京农业大学,原核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶亚基组成：a2bbs = a2bb + s 全酶 核心酶 转录起始因子,识别转录起点，引导转录开始,含四个亚基，在转录延长中起主要作用。 还含有2个Zn离子,某些酶制剂中还存在w亚基,根据对-鹅膏蕈碱的敏感性不同，真核生物分为、三种RNA聚合酶,例题,原核生物DNA转录时，识别启动子的因子是（） A. IF-1 B. RF-1 C. 因子 D. 因子,2008年农学联考,09年农学统考中则考的是“大肠肝菌RNA聚合酶核心酶的组成是,启动子（promoter）是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列,RNA聚合酶牢固结

4、合位置，也叫“TATA box,RNA聚合酶识别部位,RNA合成的起点,二、启动子,一) 起始,1.因子识别DNA的启动子,2.RNA聚合酶与启动子结合形成“闭合型复合体,3.DNA双链解开一个短的区域，转录酶与模板链成“开放型复合物,4.核苷酸被引入，至产生一定长度后（6-9nt），因子被释放,三、原核生物转录机制,二) 延长,2.RNA延长方向：53（+1+n,1.核心酶沿模板移动方向：35,3.当5端RNA离开DNA后，DNA重新恢复双螺旋，RNA以自由单链形式被释放,三) 终止,终止子(terminator）：提供转录终止信号的DNA序列,依赖于因子的终止子：弱终止子 不依赖于因子的终

5、止子：强终止子，富含CG回文结构，转录的RNA形成发夹结构以终止反应,终止包括：RNA链延伸停止 新生RNA链的释放 RNA聚合酶与模板解离,1.依赖于因子的终止,1）因子识别并与弱终止子(terminator)结合; （2）核心酶转录停止，解开DNA-RNA杂化双链，释放RNA,因子,识别终止子,依赖RNA的NTPase活性,解螺旋酶活性,2.不依赖于因子的终止,1)在模板链终止点前有4-6个dA，即poly dA结构； (2)polyA上游有一段GC富集区，并形成回文序列,合成出终止子对应的GC区时，RNA形成发夹结构，核心酶停止转录,例题,简要说明原核生物和真核生物内RNA合成的异同点,

6、2002年北师大,相同点：都是以DNA为模板合成RNA 不同点： 原核细胞只有一种RNA聚合酶，而真核细胞有3种聚合酶； 启动子的结构特点不同，真核细胞有3种不同的启动子以及其它与转录有关的元件； 真核的转录有很多蛋白因子的介入,RNA的转录后加工,除原核生物mRNA外，其它RNA在转录后基本都要进行剪切、修饰、异构等加工过程，才能成为成熟的RNA分子，称为转录后加工,真核生物mRNA具有的特定结构： 5戴帽：7-甲基鸟苷三磷酸帽子结构(m7G5ppp5Nmp) 3加尾：多聚腺嘌呤(polyA,DNA复制与转录的比较,相 同 点,模 板 两股链均复制 模板链转录 合成方式 半保留复制 不对称转

7、录 原 料 dNTP NTP 引 物 RNA 不需要 聚合酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 碱基配对 A-T，G-C A-U，T-A，G-C 产 物 半保留的双链DNA 单链RNA 校正功能 有 无,不 同 点,以DNA为模板 遵循碱基配对原则 都需依赖DNA的聚合酶 聚合过程都是生成磷酸二酯键 新链合成方向为53,正链：具有mRNA功能的链 负链：正链的互补链,3.2 RNA的复制,RNA也可以成为遗传信息的基本携带分子 如一些病毒的基因组为RNA分子，含有特异的RNA复制酶，可以在RNA的指导下合成RNA。RNA通过复制将遗传信息由亲代分子传递给子代分子,病毒侵入宿主 合成特异性的RNA复制

8、酶 RNA复制酶吸附到正链RNA的3末端 以正链为模板合成负链RNA 合成结束，负链从模板上释放 RNA复制酶又吸附到负链RNA 3末端 以负链为模板合成正链,RNA病毒产生mRNA的机制大致可分为四类,)RNA,)RNA,mRNA(+)链,双链RNA,)DNA,)RNA,)RNA,双链RNA,3.3 RNA的转录调控,在原核生物中，若干结构基因可串联在一起，其表达受到同一调控系统的调控，这种基因的组织形式称为操纵子（operon）,原核生物的操纵子调控,Z,Y,A,O,P,I,操纵序列,启动子,例题,一个操纵子通常含有 A. 一个启动序列和一个编码基因 B. 一个启动序列和数个编码基因 C.

9、 数个启动序列和一个编码基因 D. 数个启动序列和数个编码基因 E. 一个启动序列和数个调节基因,2007年中科院,通过诱导剂或阻遏剂来调节原核生物操纵子控制的酶蛋白的合成速度。 诱导剂：促使基因转录增强、酶蛋白合成增加的物质；反之为阻遏剂,负调控:阻遏基因的表达(相应蛋白质降低) 正调控:促进基因的表达(相应蛋白质增加,乳糖操纵子 色氨酸操纵子,I,P,O,Z,Y,A,控制位点 结构基因,DNA,阻遏蛋白,启动序列,操纵序列,半乳糖苷酶,通透酶,乙酰基转移酶,RNA聚合酶结合位点,调控基因,一、 乳糖操纵子,cAMP-CAP结合位点,Z,Y,A,P,I,结构基因,操纵序列,启动子,调节基因,

10、mRNA,调节蛋白,O,mRNA,蛋白质,阻遏蛋白的负性调控,乳糖操纵子模型：没有乳糖或其它诱导物时，调节基因生成阻遏蛋白，结构基因的表达被抑制,Z,Y,A,O,P,I,调节蛋白,乳糖操纵子模型：有乳糖或IPTG（异丙基硫代半乳糖）时，结构基因的表达被诱导,mRNA,半乳 糖苷酶,半乳糖苷 透过酶,半乳糖苷 转乙酰酶,既含有葡萄糖又含有乳糖的时候，大肠杆菌优先利用葡萄糖；只有当葡萄糖耗尽后，才会利用乳糖。 CAP-cAMP复合物可促进转录的进行； 葡萄糖的代谢产物会抑制cAMP，从而抑制结构基因的表达,Z,Y,A,O,P,I,cAMP-CAP复合物的正调控,活性CAP结合位点：可增加RNA聚合酶的转录活性,调节蛋白,乳糖操纵子模型,阻遏蛋白负调节乳糖操纵子的转录活性； CAP正调节乳糖操纵子的转录活性,lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖存在，又需缺乏葡萄糖，两种机制协调合作,例题,与O序列结合 与P序列结合 与CAP结合 与CAP位点结合,2008年农学联考,Lac阻遏蛋白 RNA聚合酶 cAMP CAP-cAMP,trpR,trp,二、色氨酸操纵子,调控基因,结构基因：