郜刚分子生物学-06-生物信息的传递-1转录的观点-酶学-原核启动子

第03章生物信息的传递（上）

——从DNA到RNA2009.9●补充资料●基本概念和基本观点●转录机器的主要成分：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点●转录后修饰等Contents希腊字母读音表大写小写英文注音国际音标注音中文注音Ααalphaalfa阿耳法Ββbetabeta贝塔Γγgammagamma伽马Δδdetadelta德耳塔Εεepsilonepsilon艾普西隆Ζζzetazeta截塔Ηηetaeta艾塔Θθthetaθita西塔Ιιiotaiota约塔Κκkappakappa卡帕Λλlambdalambda兰姆达Μμmumiu缪Ννnuniu纽Ξξxiksi可塞Οοomicronomikron奥密可戎Ππpipai派Ρρrhorou柔Σσsigmasigma西格马Ττtautau套Υυupsilonjupsilon衣普西隆Φφphifai斐Χχchikhai喜Ψψpsipsai普西Ωωomegaomiga欧米伽

这里值得注意的是：有关几个符号的意义，是国际生物化学命名委员会规定：R＝G，AY＝C，TM＝A，C(带氨基)K＝G，T(带酮基)W＝A，T(弱)N＝A，C，G，TD=G、A或TP=U,CB=G、T或CH=A、C或TV=G、C或A此外，对于氨基酸序列，除了20种常见氨基酸的标准单字符标识之外，B代表Asp或Asn；U代表硒代半胱氨酸；Z代表Glu或Gln；X代表任意氨基酸；“*”代表翻译结束标志。

生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

转录简单的定义(transcription)：3.0转录概述转录定义的详细解释DNA分子储藏的蛋白质遗传信息，必须转变为信使RNA（mRNA）分子后，才能到达蛋白质的合成工厂——核糖体，然蛋白质合成酶系统才能将mRNA带来的信息转译成蛋白质。在合成蛋白质过程中，还必须有能够携带氨基酸的tRNA和构成核糖体的rRNA。这三类RNA都必须以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶催化下合成，包括RNA链的起始、延伸、终止等重要步骤。这一系列过程就叫做转录（transcription）。1.在生物体内，转录并不是形成RNA的唯一途径关于转录有几个观点：一般情况下，各种RNA都要由转录过程来合成即DNA→RNA，但是，。许多RNA病毒可以以其RNA为模板复制新的RNA即RNA→RNA，在还原病毒中还能以RNA为模板进行反转录，从而产生互补的DNA链即RNA→DNA。2：参与转录的物质复杂原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子3.RNA合成方向：5'3'4.转录的连续性RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。

5.转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。6.编码链与模板链与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。这个说法不是很准确关于真核生物DNA两条链的命名：有义链：又叫做编码链，指不作为模板转录的链反义链：又叫做模板链，指作为模板转录的链，指导RNA合成的链关于单链DNA病毒/噬菌体（M13phage）正链：单链噬菌体基因组的那条单链，负链：单链噬菌体进入寄主后复制成双链，是以正链为模板复制了一个互补链，这条互补链叫做负链。7.模板链并非永远在同一条单链上转录方向5

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模板链编码链编码链模板链转录方向DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。结构基因：转录单元（transcriptionunit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3'→5'，而RNA链的合成方向为5'→3'。

转录的单向性3.1RNA转录的基本过程详细过程后面讲述1.RNA聚合酶进行模板识别并结合在模板上的启动子区真核生物RNA聚合酶不能直接识别2.转录起始，形成2-9碱基的短链，通过启动子区3.转录延伸4.转录终止3.2转录机器的主要成分

3.2.1RNA聚合酶1原核生物RNA聚合酶以E.coli为例：该酶由5个亚基组成：α2ββ’σ。有时还看到另外一个亚基即ω，它的功能还不清楚。α2ββ’这样的整个酶分子称为核心酶，核心酶与σ亚基结合后称为全酶。σ的最主要的功能是识别启动子，β亚基的功能是参与同底物的结合并且催化磷酸二酯键的形成，β’亚基的功能是与有义链结合，α亚基可以参与全酶和启动子的结合。除了RNA聚合酶之外，转录还需要有其它的因子的参与，比如释放因子ρ等。1960-1961年几乎同时由S.Weiss,J.Hurwitz和AudreySterens在E.coli及各种真核和原核细胞中发现了RNA聚合酶。全酶=核心酶+σ因子另外在真核生物的细胞器中，如线粒体、叶绿体中都有自己的RNA聚合酶系统，但是它们都是由核基因编码的。

表3-1大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析亚基基因相对分子量亚基数组分功能αrpoA365002核心酶核心酶组装，启动子结合βrpoB1510001核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心参与同底物的结合并且催化磷酸二酯键的形成β'rpoC1550001核心酶β’亚基的功能是与有义链结合ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多种σ因子，用于识别不同的启动子2.真核生物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNAmRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较●真核生物RNA聚合酶酶亚基RNA聚合酶ⅠRPA1/2,RPC/5/9,RPB6………另外9个RNA聚合酶ⅡRPB1/2/3/11/6………另外7个RNA聚合酶ⅢRPC1/2/5/9,RPB6………另外11个真核细胞的三种RNA聚合酶的亚基真核生物的RNA聚合酶有三种：即RNA聚合酶I、II、III。其中，RNA聚合酶I存在于核仁中，其功能主要是负责合成5.8SrRNA,18SrRNA,28SrRNA；RNA聚合酶II存在于核质中，负责合成mRNA和snRNA；RNA聚合酶III也存在于核质中，其功能是合成tRNA,和5SrRNA以及转录某些特殊序列如Alu序列。RNA聚合酶晶体结构：

显示模板进入转录复合体的途径真核RNA聚合酶II为例DNA钳子型结构域图3-4显示模板进入转录复合体的途径（了解）补充资料：RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性无5’3’，3’5’校对合成能力无有修复能力无有3.3启动子：

控制转录起始的DNA序列――操作子和启动子的结构启动子定义中的概念：在原核生物中，很多功能上相关的基因前后排列成串，由一个共同的控制区进行转录的控制。包括结构基因和控制区以及调节基因的整个核苷酸序列叫做操纵子。

123调节基因控制区1启动子区等等结构基因1、2、3控制区2结构基因和调节基因