-RNA的生物合成课件

17四月2024RNA的生物合成目录第一节不对称转录第二节原核生物RNA的合成第三节原核转录调控第四节真核生物RNA的合成及其调控第五节

RNA的转录后加工第一节不对称转录ACGACGUU模板DNA5´3´5´3´新合成RNA

转录是在DNA指导的RNA聚合酶的催化下，按照碱基配对的原则，以四种核苷酸为原料合成一条与模板DNA互补的RNA的过程。由于RNA的转录是以DNA的一条链为模板而进行的，所以又将这种转录方式称为不对称转录。DNA的有义链和反义链

启动子（promoter)

终止子(terminator)模板链（templatestrand）反意义链(antisensestrand)有意义链(sensestrand)非信息区DNA5´5´3´3´RNA的转录从DNA模板的特定位点开始，并在一定的位点终止，此转录区域为一个转录单位。5

3

3

5

模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向第二节原核生物RNA的合成原核生物中的RNA聚合酶原核生物的启动子原核生物的转录过程大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图核心酶(α2ββ

ω)β’：和模板DNA结合β：与NTP结合并催化聚合反应α：二聚体参与RNA聚合酶的组装ω：？：识别启动子，起始因子全酶(αββ

ω

)起始因子

RNA聚合酶没有3’-5’外切酶活性，缺少校对功能；可被利福平和利福霉素抑制启动子(promoter)是指DNA分子上被RNA聚合酶识别并结合形成起始转录复合物的区域，它还包括一些调节蛋白因子的结合位点。无论是原核生物还是真核生物，启动子是控制转录起始的序列，并决定着某一基因的表达强度。与RNA聚合酶亲和力高的启动子，其起始频率和效率均高。尽管启动子的DNA序列不能像转录区域的DNA序列能转变成RNA或蛋白质，从而体现出它所贮存在信息，但是启动子的DNA序列本身也可以提供上面所说的特定的信号。

原核生物的启动子转录区域启动子终止子转录起点－1＋1编码链模板链DNARNA原核生物的启动子所处位置RNA的转录单元示意图转录起始点：在多数情况（>90％）下为嘌呤，常见序列为CAT，A为转录起始点，有时为G。-10区：T80A95T45A60A50T96——Pribnow框，结合位点-35区：T82T84G78A65C34A45——Sextama框，识别位点-10区和-35区间的距离：90％为16－19bp-10区到转录起始点的距离：7bp原核生物的启动子结构101-10-20-30-40转录

（DNA指导下RNA的合成）起始阶段延长阶段终止阶段RNA合成过程起始双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段5

3

RNA

终止子(terminator)5

RNA聚合酶5

3

5

3

5

5

3

启动子

RNA合成的起始过程启动子RNA聚合酶

-10-35RNA聚合酶

闭合性复合物的形成开放性复合物的形成起始转录泡（17bp）合成7~10bp的RNARNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶

RNA聚合酶σ因子的脱落转录起始的结束

RNA链的延伸图解解链RNA聚合酶RNA-DNA杂交螺旋RNA单链DNA双链一、原核生物的终止子(1)不依赖ρ因子的终止子(内在终止子)：发夹结构(富含GC对)：为转录的终止提供了机会多聚U串：RNA聚合酶与模板的解离提供信号

(2)依赖ρ因子的终止子ρ因子可识别终止位点上游50-90bp的区域。分析这段RNA序列发现，C含量多，G含量少。另外，依赖ρ因子的终止子虽有发夹结构，但GC含量低，缺少U串。二、真核生物的终止子

目前了解较少。不同的RNA聚合酶有不同的终止子。

原核生物的终止子第三节原核转录调控

操纵子是原核生物染色体上控制蛋白质合成的功能单位，包括结构基因区和调控区，有些操纵子还包括其它位点。乳糖操纵子（lacoperon）色氨酸操纵子原核生物酶合成调节的遗传机制

操纵子学说1.操纵子——原核转录调控的主要形式在细菌基因组中，编码一组在功能上相关的蛋白质的几个结构基因，与共同的控制位点组成一个基因表达的协同单位，称为操纵子(operon)。RPOS1S2Sn调节基因启动子操纵基因结构基因…………..结构基因转录翻译阻遏蛋白激活蛋白调控基因的转录乳糖操纵子的结构乳糖操纵子的负控诱导调控模式LacZLacYOTRCAP基因TCAP结合部位RNA聚合酶PmRNACAPcAMP-CAPmRNAZmRNAYmRNAa

cAMP降低cAMP浓度使CAP呈失活状态葡萄糖分解代谢产物腺苷酸环化酶磷酸二酯酶ATPcAMP5'-AMP抑制激活葡萄糖降解物与cAMP的关系CAP：降解物基因活化蛋白（catabolicgeneactivationprotein）乳糖操纵子的正调控LacA色氨酸操纵子色氨酸操纵子的负控阻遏作用色氨酸操纵子的前导区前导肽色氨酸操纵子的衰减机制stopstop暂停发夹构象抗终止构象色氨酸操纵子的衰减机制色氨酸操纵子的衰减机制第四节真核生物RNA的合成及其调控RNA聚合酶

RNA聚合酶I:定位核仁,转录产物45srRNA前体RNA聚合酶Ⅱ:定位核质，转录核不均一RNA(hnRNA)RNA聚合酶Ⅲ:定位核质，转录tRNA及小分子量RNA真核生物的启动子

RNA聚合酶Ⅱ的启动子中元件分为3类基础元件+上游元件+应答元件真核生物的转录过程真核生物的转录调控TATA盒CAAT盒GC盒

增强子

顺式作用元件结构基因-GCGC---CAAT---TATA转录起始真核生物启动子保守序列第五节RNA的转录后加工由RNA聚合酶最初合成的RNA都是不成熟的RNA前体，需要经过加工才能形成有功能的RNA。对不成熟的RNA前体进行加工的过程就称为RNA的转录后加工（post-transcriptionalprocessing）。加工过程包括剪掉内含子并将外显子拼接起来，这个过程叫做剪接。加工的过程还包括两个末端的切除及形成特殊的结构，修饰特定的碱基或核糖分子。原核生物RNA转录后加工真核生物RNA转录后加工真核和原核生物转录的差别原核生物中mRNA前体的加工

原核生物往往是多个结构基因利用共同的启动子和共同的终止信号转录形成一条mRNA分子，但是蛋白质是单独形成的，称为多顺反子。原核生物中tRNA前体分子的加工c、修饰：形成稀有碱基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC

表示核酸内切酶的作用表示核苷酸转移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示异构化酶的作用

原核生物中rRNA前体的加工

甲基化作用专一核酸内切酶30S前体17StRNA25S专一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5S

rRNA专一核酸外切酶真核细胞mRNA的加工5´“帽子”PolyA

3´

顺反子(cistron)

m7G-5´ppp-N-3´pAAAAAAAA-OH

5′端接上一个“帽子”(CAP)结构

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸转移酶催化

剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron)真核生物中mRNA内含子的剪接真核生物mRNA内含子的剪接机制5’3’前体mRNA5’剪接位3’剪接位外显子5’3’HOA5’3’HO-A5’3’成熟mRNAA3’-HO+真核生物和原核生物转录的差别DNA核核糖体新生蛋白质真核生物原核生物mRNA前体转运加工mRNAmRNA

真核生物中转录与翻译在不同的区域

RNA聚合酶不相同

启动子不同

转录后RNA加工修饰不同DNA和RNA合成的比较问答题1、比较DNA复制与RNA转录的异同。2、比较DNA聚合酶与RNA聚合酶催化作用的异同。3、DNA复制的高度准确性是通过什么来实现的？4、肽链合成后的加工处理主要有哪些方式？5、何谓基因工程？简述其基本理论、基本过程及应用价值名词解释中心法则半保留复制转录反转录翻译有意义链反意义链内含子外显子冈崎片段突变原核生物的启动子

典型的原核生物的启动子结构：-35区、16-19bp的间隔区、-10区和转录起始点，-10区到转录起始点的距离为7bp。TTGACAAACTGTPribnowbox(结合位点)TATAATPuATATTAPySextama框(识别位点)5

3

开始转录(起始位点)-35区-10区5

5

RNA聚合酶保护区结构基因3

3

1-30-5010-10-40-203

5

-50-20-20-10-201-10原核生物转录起始复合