生物化学54454

1、转录是通过碱基互补的原则来生成一条带有互补碱基的mRNA，通过它携有的密码子到核糖体中可以实现蛋白质的合成。与DNA的复制相比，有很多相同或相    转录似之处，亦有其自己的特点。 转录中，一个基因会被读取被复制为mRNA。就是说，以特定的DNA片断作为模板，以DNA依赖的RNA合成酶作为催化剂，合成前体mRNA。 在体内，转录是基因表达的第一阶段，并且是基因调节的主要阶段。转录可产生DNA复制的引物。在反转录病毒感染中也起到重要作用。 转录仅以DNA的一条链作为模板。被选为模板的单链叫模板链，又称信息链，无义链；另一条单链叫非模板链。DNA上的转录区域称为转录单位（tra

2、nscription unit）。 RNA聚合酶合成RNA时不需引物，但无校正功能。 编辑本段举例DNA： 5'-ATCGAATCG-3' （将此为非模板链） 3'-TAGCTTAGC-5' （将此为模板链） 转录出的 mRNA： 5'-AUCGAAUCG-3' 可看出只是将非模板链的T改为U，所以模板链又叫无义链。这也是中心法则和碱基互补配对原则的体    转录现。 编辑本段逆转录以RNA链为模板，经逆转录酶（即依赖于RNA的DNA聚合酶）催化合成DNA链，叫做逆转录。这种机制在RNA肿瘤病毒中首先发现。 RNA聚合酶是以D

3、NA为模板的RNA聚合酶，也称转录酶。 原核生物的RNA聚合酶分子量很大，通常由5个亚基组成；两个亚基，和，可写作2。含有5个亚基的酶叫全酶，失去亚基的叫核心酶（2）。核心酶也能催化RNA的合成，但没有固定的起始点，也不能区分双链DNA的信息链与非信息链。亚基能识别模板上的信息链和启动子，因而保证转录能从固定的正确位置开始。和亚基参与和DNA链的结合。 真核生物RNA聚合酶有3类（不包括真核细胞线粒体中类似原核的RNA聚合酶），由812条亚基组成，分子量高达80万。初步的研究指出，它们也可能存在类似原核的亚基组分。 编辑本段转录过程在转录过程中，DNA模板被转录方向是从3端向5端；RNA链的合

4、成方向是从5端向3端。RNA的    转录过程合成一般分两步，第一步合成原始转录产物（过程包括转录的启动、延伸和终止）；第二步转录产物的后加工，使无生物活性的原始转录产物转变成有生物功能的成熟RNA。但原核生物mRNA的原始转录产物一般不需后加工就能直接作为翻译蛋白质的模板。 编辑本段原始转录产物的合成启动RNA聚合酶正确识别DNA模板上的启动子并形成由酶、DNA和核苷三磷酸（NTP）构成的三元起始复合物，转录即自此开始。DNA模板上的启动区域常含有TATAATG顺序，称普里布诺（Pribnow）盒或P盒。复合物中的核苷三磷酸一般为GTP，少数为ATP，因而原始转录产物的5

5、端通常为三磷酸鸟苷（pppG）或腺苷三磷酸（pppA）。真核DNA上的转录启动区域也有类似原核DNA的启动区结构，和在-30bp（即在酶和DNA结合点的上游30核苷酸处，常以30表示，bp为碱基对的简写）附近也含有TATA结构，称霍格内斯(Hogness)盒或 TATA盒。第一个核苷三磷酸与第二个核苷三磷酸缩合生成3-5磷酸二酯键后，则启动阶段结束，进入延伸阶段。 延伸亚基脱离酶分子，留下的核心酶与DNA的结合变松，因而较容易继续往前移动。核心酶无模板专一性，能转录模板上的任何顺序，包括在转录后加工时待切除的居间顺序。脱离核心酶的亚基还可与另外的核心酶结合，参与另一转录过程。随着转录不断延伸，

6、DNA双链顺次地被打开，并接受新来的碱基配对，合成新的磷酸二酯键后，核心酶向前移去，已使用过的模板重新关闭起来，恢复原来的双链结构。一般合成的RNA链对DNA模板具有高度的忠实性。RNA合成的速度，原核为2550个核苷酸/秒，真核为45100个核苷酸/秒。 终止转录的终止包括停止延伸及释放RNA聚合酶和合成的RNA。在原核生物基因或操纵子的末端通常有一段终止序列即终止子；RNA合成就在这里终止。原核细胞转录终止需要一种终止因子（四个亚基构成的蛋白质）的帮助。真核生物DNA上也可能有转录终止的信号。已知真核DNA转录单元的3端均含富有AT的序列如AATAA(A)或ATTAA(A)等，在相隔030

7、bp之后又出现TTTT顺序（通常是35个T），这些结构可能与转录终止或者与3端添加多聚A顺序有关。 编辑本段转录产物的后加工mRNA前体的后加工原核mRNA的原始转录产物（除个别噬菌体外）都可直接用于翻译，而真核mRNA一般都有相应的前体，前体必须经过后加工才能用于转译蛋白质。一般认为，真核mRNA的原始转录产物（也称原始转录前体）， hn RNA(hetero-geneous nuclear RNA，核不均一RNA），最终被加工成成熟的mRNA。 mRNA前体的后加工包括以下四方面：装上5端帽子：转录产物的5端通常要装上甲基化的帽子；有的转录产物5端有多余的顺序，则需切除后再装上帽子。装上3

8、端多聚A尾巴：转录产物的3端通常由多聚A聚合酶催化加上一段多聚A，多聚A尾巴的平均长度在20200个核苷酸；有的转录产物的3端有多余顺序，则需切除后再加上尾巴。装5端帽子和3端尾巴均可能在剪接之前就已完成。剪接：将mRNA前体上的居间顺序切除，再将被隔开的蛋白质编码区连接起来。剪接过程是由细胞核小分子RNA（如U1RNA）参与完成的，被切除的居间顺序形成套索形（即lariat RNA中间体）。修饰：mRNA分子内的某些部位常存在N6-甲基腺苷，它是由甲基化酶催化产生的，也是在转录后加工时修饰的。 有的真核mRNA前体，由于后加工的不同可产生两种或两种以上的mRNA（如人的降血钙素基因转录产物）

9、，因而能翻译成两种或两种以上的多肽链。 tRNA前体的后加工目前分离得到的tRNA前体有两类：含单个tRNA的tRNA前体，在5端和3端各有一段多余顺序；含二个tRNA的tRNA前体，除5端和3端有长短不一的多余顺序外，在两个tRNA之间还有数目不等的核苷酸隔开。有的真核tRNA前体的反密码子环区含有一个居间顺序。 原核和真核生物tRNA前体的后加工有相似的步骤：修饰：对tRNA分子上的部分核苷酸进行修饰（包括甲基化、酰化、硫代和重排等）；切除5端和3端多余核苷酸；3端不含CCA顺序的tRNA前体需装上CCA顺序。原核与真核tRNA前体的加工过程还有不同的情况：原核多顺反子tRNA前体，需加工

10、时切开；含有居间顺序的真核tRNA前体，加工时需除去居间顺序。首先，tRNA前体被一内切核酸酶将居间顺序切除，产生带有 2，3-环磷酸的5半分子和含有5羟基的3半分子；然后两个半分子分别在2，3-环磷酸二酯酶和多核苷酸激酶作用下使5半分子露出了羟基和2磷酸基，使3半分子带上5磷酸基，这两个半分子再先后经过连接酶和磷酸单酯酶（去除2磷酸基）的作用，最后生成成熟的tRNA。 rRNA前体的后加工rRNA前体的后加工通常有如下步骤：修饰：除5SrRNA外，rRNA分子上通常有修饰核苷酸（主要是甲基化核苷酸），它们都是在后加工时修饰的。一般认为核糖2羟基的甲基化在碱基甲基化之前；剪切：在rRNA前体分

11、子的多余顺序处切开，产生许多中间前体，然后再切除中间前体末端的多余顺序；剪接：有的真核生物rRNA前体中存在有居间顺序的，须加工时除去。1982年T.R.切赫发现，在四膜虫（Tetrahymena）rRNA前体中，去除含有413个核苷酸的居间顺序是由rRNA前体自身催化完成的。在 5-鸟苷酸的促进下经过自身催化作用将居间顺序切除，居间顺序前后的两个部分再连接起来，产生成熟的rRNA（5-UpU-3）和一个环状RNA分子及一个15个核苷酸残基的小片段。rRNA前体的自身催化作用表明 RNA具有类似于酶的活性。这一发现突破了生物高分子中只有蛋白质才有催化作用的观念。同时对生物进化与生命起源等研究都

12、将有重要的意义。 编辑本段区别真核生物RNA的转录与原核生物RNA的转录过程在总体上基本相同，但是，其过程要复杂得多，主要有以下几点不同： 真核生物RNA的转录是在细胞核内进行的，而蛋白质的合成则是在细胞质内进行的。所以，RNA转录后首先必须从核内运输到细胞质内，才能指导蛋白质的合成。 真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，原核生物的一个mRNA分子通常含有多个基因，而除少数较低等真核生物外，一个mRNA分子一般只含有一个基因，编码一条多肽链。 真核生物RNA聚合酶较多，在原核生物中只有一种RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中则有RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶三种

13、不同酶，分别催化不同种类型RNA的合成。三种RNA聚合酶都是由10个以上亚基组成的复合酶。RNA聚合酶存在于细胞核内，催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶催化合成mRNA前体，即不均一核RNA（hnRNA）的合成；RNA聚合酶催化tRNA和小核RNA的合成。 真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA 。原核生物中RNA聚合酶可以直接起始转录合成RNA ，真核生物则不能。在真核生物中，三种RNA聚合酶都必须在蛋白质转录因子的协助下才能进行RNA的转录。另外，RNA聚合酶对转录启动子的识别，也比原核生物更加复杂，如对RNA聚合酶来说，至少有三个DNA的保守序列与其转录的起始有

14、关，第一个称为TATA框（TATA box），具有共有序列TATAAAA，其位置在转录起始点的上游约为25个核苷酸处，它的作用可能与原核生物中的10共有序列相似，与转录起始位置的确定有关。第二个共有序列称为CCAAT框（CCAAT box），具有共有序列GGAACCTCT，位于转录起始位置上游约为50-500个核苷酸处。如果该序列缺失会极大地降低生物的活体转录水平。第三个区域一般称为增强子（enhancer），其位置可以在转录起始位置的上游，也可以在下游或者在基因之内。它虽不直接与转录复合体结合，但可以显著提高转录效率。 编辑本段转录的调节控制转录的调节控制是基因表达调节控制中的一个重要环节。

15、促进基因转录叫正调节，抑制基因转录叫负    转录的调节控制调节。 在原核生物方面1961年F.雅各布和J.莫诺提出的操纵子学说，得到许多人的验证和充实。操纵子通常的调控方式为：诱导和阻遏作用；环腺苷酸（CAMP）和降解物活化蛋白（CAP）的调节作用；弱化作用。 对真核细胞基因转录的调节控制目前知道得很少。同种高等生物每个个体的各个体细胞都有全套相同的基因，只是由于在发育过程中基因表达的调节控制（包括转录的调节控制）不同，因而发育成各种不同的组织和器官。目前认为，动物（包括人）都含有癌基因，但有的致癌，有的则不致癌，这也可能是由于转录与翻译的调控不同。另外，真核DNA中的结

16、构基因只占总量的10%左右，大部分DNA顺序都可能起调节控制作用。真核生物也有诱导酶和诱导蛋白质，如干扰素就是由病毒或双链RNA等诱导产生的一种蛋白质。 编辑本段转录抑制剂转录能被一些特异性的抑制剂抑制，有些抑制剂是治疗某些疾病的药物，有的则是研究转录机理的重要试剂。按照作用机理的不同，转录抑制剂分为两大类。第一类抑制剂特异性地与DNA链结合，抑制模板的活性，使转录不能进行。这类抑制剂同时抑制DNA复制，例如：放线菌素D、纺锤菌素、远霉素、溴乙锭和黄曲霉素等。第二类抑制剂作用于RNA聚合酶，使RNA聚合酶的活性改变或丧失，从而抑制转录的进行。这类抑制剂只抑制转录，不影响复制，是研究转录机制和R

17、NA聚合酶性质的重要工具，例如：利福平。 蛋白质生物合成过程。生物都有从氨基酸合成自身蛋白质的能力，此过程在核糖体上进行，信使RNA（mRNA）是合成的模板。生物依照mRNA的密码子序列，通过转移RNA（tRNA）的反密码子与密码子配对，使相应的氨基酸从N端到C端依次参入蛋白质。这个过程十分复杂，有几百种生物分子参与。以原核细胞为例，大体可分为两个阶段：氨酰tRNA合成酶识别特定的氨基酸及对应于该氨基酸的tRNA，并催化氨酰tRNA的合成，反应伴有ATP的水解。：维生素均以维生素原（维生素前体）的形式存在于食物中。维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分，它也不会产生能量，它的作用主要是参与机体代谢的调节。大多数的维生素，机体不能合成或合成量不足，不能满足机