生物化学课件：第十章 RNA的生物合成

1、 细胞中的细胞中的RNARNA，按其在蛋白质合成中的作，按其在蛋白质合成中的作用主要有哪几种类型，有什么作用？用主要有哪几种类型，有什么作用？ mRNA:mRNA:信使信使RNARNA，蛋白质合成中起决定，蛋白质合成中起决定氨基酸顺序的模板作用氨基酸顺序的模板作用 tRNA: tRNA: 转运转运RNARNA，蛋白质合成中起携带，蛋白质合成中起携带活化氨基酸的作用活化氨基酸的作用 rRNArRNA：核糖体：核糖体RNARNA，与蛋白质结合形成，与蛋白质结合形成核糖体，是合成蛋白质的细胞器。核糖体，是合成蛋白质的细胞器。本章的要求本章的要求1 1、掌握掌握转录的概念和特点转录的概念和特点2 2、

2、掌握掌握原核生物转录的过程原核生物转录的过程3 3、掌握掌握转录和复制的区别转录和复制的区别 以以DNADNA为模板为模板, ,指导合成指导合成RNARNA的过程，的过程，这种遗传信息的转移称为这种遗传信息的转移称为转录转录。 1.1 1.1 转录的条件转录的条件 (1)(1)模板：模板：以以DNADNA一条链为模板一条链为模板, ,合成合成 RNARNA链。链。 (2)(2)酶：酶： 主要为主要为RNARNA聚合酶。聚合酶。 (3)(3)高能的底物：高能的底物：ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、 UTPUTP (4)(4)转录方向：转录方向：5 5 3 3 ，不需引物不需引物。l在转

3、录过程中，双链在转录过程中，双链DNADNA中只有一条中只有一条链可作为模板，称为链可作为模板，称为模板链模板链或反义链，或反义链，也可表示为负（也可表示为负（- -）链）链。l与之相互补的另一条链则称为与之相互补的另一条链则称为编码链编码链或有义链，表示为正（或有义链，表示为正（+ +）链）链。 模板链与编码链上的遗传信息是否相同？模板链与编码链上的遗传信息是否相同？ 1.2 1.2 转录特点转录特点 转录是不对称的转录是不对称的 有两方面的含义：有两方面的含义： 一一是是DNADNA分子上一股可转录，另一股不转分子上一股可转录，另一股不转录；录； 二二是模板链并非永远在同一单链上。是模板链

4、并非永远在同一单链上。不对称转录不对称转录1.3 1.3 原核生物的原核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶：全酶聚合酶：全酶2 2 核心酶：核心酶： 2 2 起始因子：起始因子： ； 作用：作用： 有启动子识别作用；有启动子识别作用； （使（使RNARNA聚合酶结合到聚合酶结合到DNADNA的启动的启动子上，参与基因转录起始有关）子上，参与基因转录起始有关）启动子（启动子（promoter）：）：RNA聚合酶识聚合酶识别，结合并确定转录起始位点的一段别，结合并确定转录起始位点的一段DNA序列。序列。 它一般位于转录起点的上游，约包它一般位于转录起点的上游，约包括括40个碱基对个

5、碱基对原核生物的原核生物的RANRAN聚合酶聚合酶亚亚 基基分子量分子量功能功能36 51236 512不明（酶的装配不明（酶的装配. .）150 618150 618催化磷酸二酯键的形成催化磷酸二酯键的形成 155 613155 613结合结合DNADNA模板模板70 26370 263识别启动子，促进转录起始识别启动子，促进转录起始(1) (1) 模板识别模板识别(2) (2) 转录的起始转录的起始(3) RNA(3) RNA链的延长链的延长(4) (4) 转录的终止转录的终止 识别转录启动子识别转录启动子启动子（启动子（promoterpromoter）：）：RNARNA聚合酶识别，结聚

6、合酶识别，结合并确定转录起始位点的一段合并确定转录起始位点的一段DNADNA序列。序列。 它一般位于转录起点的上游，约包括它一般位于转录起点的上游，约包括4040个个碱基对碱基对模板与酶的辨认结合模板与酶的辨认结合 RNA RNA聚合聚合酶保护区酶保护区1 根据对根据对100100多个基因碱基序列的分析，多个基因碱基序列的分析，大肠杆菌的启动子至少两处共同顺序，大肠杆菌的启动子至少两处共同顺序， -35-35顺序顺序，SextamaSextama框，框， 亚基亚基识别部识别部位位 -10-10顺序顺序，Pribnow Pribnow 框，框，RNARNA聚合酶全聚合酶全酶紧密结合部位酶紧密结合

7、部位. .-10-10序列处的碱基富含序列处的碱基富含ATAT，有助于，有助于DNADNA双螺旋的局部解链。双螺旋的局部解链。 两序列之间的距离最重要，两序列之间的距离最重要，17bp17bp时转录效率最高时转录效率最高 局部局部解开双链解开双链DNADNA 转录起点转录起点: :第第1 1个核苷酸掺入的位置个核苷酸掺入的位置, , 第第2 2个核苷酸掺入形成个核苷酸掺入形成第第1 1个磷酸二个磷酸二 酯键酯键, , 才表明转录的起始才结束才表明转录的起始才结束, , 才离开才离开RNARNA聚合酶聚合酶, ,剩下核心酶剩下核心酶. .不需引物不需引物(3) RNA(3) RNA链的延长链的延

8、长 核心酶在模板链上滑行核心酶在模板链上滑行 转录鼓泡转录鼓泡：新生：新生RNARNA链与模板链链与模板链DNADNA形成一杂交双螺旋链，约有形成一杂交双螺旋链，约有12bp12bp，含，含有核心酶、有核心酶、DNADNA模板和新生模板和新生RNARNA的区的区域称为域称为转录鼓泡转录鼓泡(4) (4) 转录的终止转录的终止提供转录终止信号的提供转录终止信号的DNADNA序列称为序列称为终止子终止子依赖依赖因子的转录终止子因子的转录终止子 非依赖非依赖因子的转录终止子因子的转录终止子不依赖不依赖因子的终止子因子的终止子 特点特点：在转录终止子前有一段：在转录终止子前有一段富含富含A-TA-T的

9、的 序列，它的前面总有一段序列，它的前面总有一段富含富含 G-C G-C 的回的回文序列。文序列。问：回文序列能形成何种结构？问：回文序列能形成何种结构？ 原理：原理： 当终止子顺序被转录时，与回文顺当终止子顺序被转录时，与回文顺序对应的序对应的RNARNA转录产物可借助链内碱转录产物可借助链内碱基配对形成基配对形成发夹结构发夹结构，使聚合酶减慢使聚合酶减慢移动或暂停移动或暂停RNARNA的合成的合成。 发夹结构之后有一段发夹结构之后有一段多聚尿苷酸多聚尿苷酸，能提供使聚合酶脱离模板的信号能提供使聚合酶脱离模板的信号。依赖依赖因子的终止子因子的终止子也含有也含有回文顺序回文顺序，它编码的它编码

10、的RNARNA片段也形成片段也形成发夹结构发夹结构，但需要但需要因子的帮助才能终止因子的帮助才能终止RNARNA的合成。的合成。蛋白蛋白具有具有DNA-RNADNA-RNA解螺旋酶解螺旋酶和和ATPase ATPase 活性活性，可附着在新合成的，可附着在新合成的RNARNA上，借助上，借助ATPATP水解提供的能量水解提供的能量向向RNARNA聚合酶移动，聚合酶移动，通过与聚合酶通过与聚合酶竞争竞争RNA3RNA3末端，使聚合酶脱离末端，使聚合酶脱离RNARNA，并使，并使RNA-DNARNA-DNA解链，把产物解链，把产物和聚合酶释放出来。和聚合酶释放出来。 3. 复制和转录的异同点复制和

11、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-polRNA-polRNA-pol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,C-G,A-U,C-G,引引 物物需要需要不需要不需要合成链方向合成链方向5 5 3 35 5 3 3DNADNA信息表达的最终产物是蛋信息表达的最终产物是蛋白质？白质？RNARNA聚合酶缺乏核酸外切酶活性，不具聚合酶缺乏核酸外切酶活性，不具备核对功能备核对功能，因此，因此RNARNA转录的准确性比转录的准确性比DNADNA复制（误差率约在复制（误差率约在1010-9-9-10-10-10-10）要）要求低得多，其误差率约在求低得多，其误差率约在1010-4-4-10-10-5-5范范围内。围内。问问:RNA:RNA转录的准确性与转录的准确性与DNADNA复制复制相比哪个更高相比哪个更高? ? (1)(1)回文序列回文序列：回文结构：回文结构 DNADNA序