核酸的生物合成课件VIP

核酸的生物合成第一部分DNA的生物合成遗传的中心法则

1958年Crick提出以DNA为中心的遗传信息的传递规律，即DNA贮存的遗传信息通过复制传给子代DNA，通过转录传给RNA，再通过翻译传给蛋白质。遗传信息传递方向的这个规律被称为～。DNARNA蛋白质复制复制转录翻译反转录1970年Temin和Baltimore发现RNA病毒的RNA可通过反转录（逆转录）将遗传信息传给cDNA，也可通过RNA复制或RNA转录传给子代RNA，这是对中心法则的补充。1997年疯牛病和朊病毒的出现，预示蛋白质也可逆向将遗传信息向DNA传递。？20世纪50年代由Crick提出的生物遗传信息传递规律的一种假说。这个假说认为生命中遗传信息的传递是以DNA为中心的，分为3个过程：

第一步是复制：亲本DNA拷贝自己，形成有着与亲本DNA相同核苷酸顺序的子代DNA分子；

第二步是转录：各部分编码在DNA中的信息被精确的拷贝成

RNA；

第三步是翻译：把编码在mRNA上的遗传信息翻译成有特殊氨基酸顺序的蛋白质。中心法则补充：逆转录（反转录）：①RNA病毒的RNA可通过反转录将遗传信息给cDNA；②也可以RNA复制或转录传给自代RNA。DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。复制(replication)是指遗传物质的传代，以亲代（母链）DNA为模板合成子链DNA的过程。复制亲代DNA子代DNA一、DNA复制的基本规律（一般原理）复制的方式——半保留复制(semi-conservativereplication)复制的方向半不连续复制(semi-discontinuousreplication)复制的高保真性(highfidelity)（一）DNA复制是半保留复制

(semi-conservativereplication)DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。半保留复制的概念AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA

复制过程中形成的复制叉子代DNA

子链继承母链遗传信息的几种可能方式

全保留式半保留式混合式（散布式）DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Meselson

和F.Stahl所完成的密度飘移实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果：

密度梯度实验

——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液

第二代梯度离心结果按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。原核生物复制时，DNA从原点

(复制的起始点，origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。（二）DNA复制是固定起点的双向复制复制中的放射自显影图象JohnCairns的实验证实了

大肠杆菌的DNA是环状的；复制叉的存在，双向复制，呈现典型的“”。复制叉：DNA复制是边解链边复制，复制中的DNA在复制点呈分叉状，这个分叉点就叫复制叉。A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)oriterABC真核生物每个染色体有多个复制原点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻复制原点之间的距离定为一个复制子(replicon)。复制子是能够独立完成复制的功能单位。5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制子3’（三）DNA复制是半不连续复制3

5

3

5

解链方向3´5´3´3´5´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为先导链或领头链。另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随后链或随从链。复制中的不连续片段（约1000个核苷酸）称为岡崎片段(okazakifragment，1968)。

先导链连续复制而随后链不连续复制，称为半不连续复制或复制的半不连续性。

由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazakifragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。

（四）需要引物参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer)

，才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。

二、DNA复制的酶学（DNA复制相关的酶和蛋白质）参与DNA复制的物质底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶(polymerase):

依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DDDP或DNA-pol模板(template):

解开成单链的DNA母链引物(primer):

提供3

-OH末端使dNTP可以依次聚合

其他的酶和蛋白质因子（一）复制的化学反应

(dNMP)n

+

dNTP→(dNMP)n+1

+

PPi

目录聚合反应的特点DNA新链生成需引物和模板

DNA复制是模板依赖性的，必须要以亲代DNA链作为模板。亲代DNA的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。

新链的延长只可沿5→3

方向进行（模板方向为3

→5

，合成方向为5→3

。）（二）DNA聚合酶全称：DNA依赖的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)简称：DNA-pol活性：1.5

3

的聚合活性2.核酸外切酶活性

复制（DDDP）

转录（DDRP）

翻译

DNAmRNA蛋白质

反转录（RDDP）

RNA

复制（RDRP）

5´

AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´

3

5

外切酶活性

5

3

外切酶活性?能切除突变的DNA片段和RNA引物。能辨认错配的碱基对，并将其水解。

核酸外切酶活性目录1、原核生物的DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-pol

Ⅲ催化DNA聚合参与DNA损伤的应急状态修复修复合成、切除引物、填补空隙功能50000015003-200连续性250-10004016-20多聚化速度（核苷酸/秒）+-+5

外切酶活性+++

5

外切酶活性+++5

聚合酶活性polIIIpolIIpolIE.Coli中的DNA聚合酶功能：对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。DNA-polⅠ（109kD）323个氨基酸小片段5

核酸外切酶活性大片段/Klenow

片段

604个氨基酸DNA聚合酶活性

5

核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶。

DNA-pol

Ⅱ（120kD）

DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。它参与DNA损伤的应急状态修复。

功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

DNA-polⅢ：由十种亚基组成，其中α亚基具有5'→3'聚合DNA的酶活性，因而具有复制DNA的功能；而ε亚基具有3'→5'外切酶的活性，因而与DNA复制的校正功能有关。

(250kD)2、真核生物的DNA聚合酶在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA聚合酶α（polα），DNA聚合酶β（polβ），DNA聚合酶γ（polγ），DNA聚合酶δ（polδ），DNA聚合酶ε（polε）。其中，参与染色体DNA复制的是polα（延长随从链）和polδ（延长领头链），参与线粒体DNA复制的是polγ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，polβ只在其他聚合酶无活性时才发挥作用。

（三）复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。复制保真性的酶学机制：DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读

复制的保真性和碱基选择1、DNA-pol的核酸外切酶活性和及时校读作用A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。2、复制的保真性和碱基选择•DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。•嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。

1.遵守严格的碱基配对规律；2.聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3.复制出错时DNA-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制

（四）复制中的分子解链及DNA分子拓扑学变化

DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。

1、解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合蛋白E.Coli基因图目录解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链引物酶(primase)——复制起始时催化生成RNA引物的酶单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整

单链DNA结合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB）又称螺旋反稳蛋白（HDP）。

这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为：①使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA；②保护单链DNA，避免核酸酶的降解。

解螺旋酶（unwindingenzyme），又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。目前发现存在至少存在两种解螺旋酶。引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。

108

局部解链后2、DNA拓扑异构酶(DNAtopoisomerase)

解链过程中正超螺旋的形成目录拓扑异构酶作用特点既能水解、又能连接磷酸二酯键

拓扑异构酶Ⅰ

拓扑异构酶Ⅱ分类拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。作用机制

（五）DNA连接酶连接DNA链3

-OH末端和相邻DNA链5

-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。DNA连接酶(DNAligase)作用方式HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶催化的条件是：①需一段DNA片段具有3'-OH，而另一段DNA片段具有5'-Pi基；②未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；③需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能三、DNA复制的阶段性（1）起始阶段

1.辨认起始点，形成单链：

2.合成引发体：

3.合成引物：

（一）原核生物的DNA生物合成

DNA复制的阶段性---起始、延长和终止

E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···

11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串联重复序列

反向重复序列5

3

5

3

a.DNA复制原点的识别：由DnaA蛋白和HU完成大肠杆菌复制原点的特点3个13个bp的串联重复序列4个9个bp的反向重复序列富含A-T

DnaA

DnaB、DnaCDNA拓扑异构酶引物酶SSB3

5

3

5

b.引发体的形成和引物的合成含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。

3

5

3

5

引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。

引物3'HO5'引物酶复制的起始过程：由预引发和引发两步构成预引发：

1．解旋酶解链，形成复制叉由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。

DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。2．引发体组装：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。

引发：在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。

2、复制的延长复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

复制聚合的化学反应

(dNMP)n

+

dNTP→(dNMP)n+1

+

PPi

目录聚合子代DNA由DNA聚合酶催化，以3'→5'方向的亲代DNA链为模板，从5'→3'方向聚合子代DNA链。在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ；而在真核生物中，是DNA聚合酶α(延长随从链)和δ（延长领头链）。

引发体移动引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。

5'

3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol领头链的合成随从链的合成复制过程简图原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。oriter

E.coli8232

ori

terSV405003、复制的终止5

5

5

RNA酶OHP5

DNA-polⅠdNTP5

5

PATPADP+Pi5

5

DNA连接酶

随从链上不连续性片段的连接去除引物，填补缺口：在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。而在真核生物中，RNA引物的去除，由一种特殊的核酸酶来水解，而冈崎片段仍由DNA聚合酶来延长。

连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。

（二）、真核DNA的复制合成

真核DNA的合成的基本过程类似于原核DNA，不同之处：

多复制起点

至少有五种聚合酶αβγδε

端粒的复制依赖于端粒酶（三）、生物细胞DNA复制的基本特点

复制是半保留的；

复制起始于细菌或病毒的特点位置，真核生物有多个原点；复制可以朝一个方向，也可以朝两个方向进行，后者较常见；

复制时DNA两条链都从5’端向3’端延伸；复制是半不连续的，前导链连续合成，滞后链形成冈崎片断（不连续合成），再连接起来；冈崎片断合成起始于小段RNA引物后被酶切除，缺口由脱氧核苷酸补满后，再与新生DNA链连在一起；复制有多种机制。（四）、逆转录1、概念2、逆转录酶3、病毒逆转录过程4、逆转录的生物学意义扩充了中心法则有助于对病毒致癌机制的了解与真核细胞分裂和胚胎发育有关逆转录酶是分子生物学重要工具酶三种功能依赖DNA指导下的DNA聚合酶活力依赖RNA的DNA聚合酶活力核糖核酸酶H活力

以RNA为模板合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息从DNA到RNA的方向相反，故称为逆转录作用。逆转录酶

AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ碱水解

TTTT分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法称为cDNA法。

以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。

试管内合成cDNAcDNA

complementaryDNA(五）PCR(PolymeraseChainReaction)聚合酶链式反应（Mullis)PCR也称体外酶促基因扩增，原理类似天然DNA复制。靶DNA分子变性后解链，两条单链DNA分别与两条引物互补结合，在4种dNTP存在和合适和条件下，由耐热的TaqDNA聚合酶催化引物由5’－3’扩增延伸，形成两条新的双链DNA分子，并作为下一循环的模板。每经过一个变性、复性、延伸循环，模板DNA增加一倍。经过30～50个循环，可使原DNA量增加106～109倍。PCR的主要步骤：•模板DNA的变性：一般选用95℃左右1min，使DNA双链解为单链；•

复性：按引物实际情况确定适当温度，时间一般30s至1.5min；•

延伸：一般72℃1min；•

循环数：按初始模板浓度确定，一般25－45之间。

PCR技术原理示意图

靶序列变性和引物复性循环1循环2循环3变性和引物复性链延伸Tag酶链延伸（六）、DNA损伤与修复遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变（Mutation)。在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤(DNAdamage)。一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂均可引起DNA损伤，破坏其结构与功能。然而在一定条件下，生物机体能使这种损伤得到修复。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。

（1）突变的意义1、突变是进化、分化的分子基础2、突变导致基因型改变3、突变导致死亡4、突变是某些疾病的发病基础

（2）引发突变的因素物理因素紫外线(ultraviolet,UV)、各种辐射

UV化学因素（3）突变的分子改变类型错配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

DNA分子上的碱基错配称点突变(pointmutation)。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。1）转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。

2)颠换1、错配镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

val

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val

·

his

·

leu

·

thr

·

pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽链CTCGAG基因2、缺失、插入导致的框移缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。

缺失或插入都可导致框移突变

。谷酪蛋丝5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙缬组缬正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突变3、重排DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。

由基因重排引起的两种地中海贫血基因型（4）DNA损伤的修复修复(repairing)

是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。光修复(lightrepairing)切除修复(excisionrepairing)重组修复(recombinationrepairing)SOS修复

(SOSrepairing)修复的主要类型1、光复活（photoreactivation）可见光（最有效波长400nm）激活生物界广泛分布（高等哺乳动物除外）的光复活酶，该酶分解嘧啶二聚体。是一种高度专一的修复形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚体。2、切除修复（excisionrepair）即在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除掉，并以完整的那一段为模板，合成出切去的部分，从而使DNA恢复正常。这是一种比较普遍的修复机制。细胞的修复功能对于保护遗传物质DNA不受破坏有重要意义。UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHP是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。包括切－补－切－封四个步骤。DNA连接酶ATPE.coli的切除修复机制

3、重组修复又称复制后修复（postreplicationrepair）受损伤的DNA在进行复制时，跳过损伤部位，在子代DNA链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用合成的多核苷酸来补上母链的空缺，此过程即重复修复。并非完全校正。重组修复至少需要4种酶组分：重组基因recA：编码一种分子量为40000的蛋白质，它具有交换DNA链的活力，recA蛋白被认为在DNA重组和重组修复中均起关键作用。

recB、recC基因分别编码核酸外切酶V的两个亚基。此外，修复合成还需要DNA聚合酶和连接酶。4、SOS修复

指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多，导致较广泛、长期的突变。

SOS反应诱导的修复系统包括避免差错的修复（无差错修复）和倾向差错的修复。

避免差错的修复：SOS反应能诱导光复活、切除修复和重组修复中某些关键酶和蛋白质的产生，从而加强光复活、切除修复和重组修复的能力，这属于避免差错的修复。

倾向差错的修复：SOS反应还能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，它能在DNA损伤部位进行复制而避免了死亡，可是却带来了高的突变率，这属于倾向差错的修复。第二部分RNA的生物合成本章重点与难点重点：掌握RNA生物合成方式、酶类及合成后加工，RNA合成后加工的意义，RNA合成的起始与终止、RNA的复制、核酶。难点：RNA合成的起始与终止；真核生物RNA转录后加工；核酶。一、转录(transcription)生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

转录RNADNA

复制和转录的区别参与转录的物质原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子（一）转录模板DNA上为一种或几种蛋白质的全部氨基酸编码的核苷酸顺序称为基因。DNA分子上编码蛋白质的基因片段，称为结构基因(structuralgene)。DNA上有重复基因、重叠基因和不连续基因。DNA上插入而不编码的序列称为内含子。被间隔的编码蛋白质的基因部分称为外显子。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtgatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译DNA双链中按碱基配对规律能指导转录生成RNA的一股单链，称为模板链(templatestrand)，也称作反义链。相对的另一股单链是编码链(codingstrand)，也称为有意义链。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不对称转录(asymmetrictranscription)

在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录，这种转录方式称为不对称转录；模板链并非永远在同一条单链上。（二)RNA聚合酶（1）、大肠杆菌的RNA聚合酶

全酶由5种亚基α2ββ’

σ

组成，σ因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易于与β’βα2分离，没有σ、

亚基的酶称为核心酶——只催化链的延长，对起始无作用。

核心酶(α2ββ

)起始因子全酶(αββ

)

α亚基：与启动子结合功能。

β亚基：含催化部位，起催化形成磷酸二酯键。

亚基：在全酶中存在，功能不清楚。

β’亚基：与DNA模板结合功能。

σ亚基：识别起始位点。核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)

（2）介绍几个基本概念转录单位一个转录事件从起始点到终止点的DNA区间。上游顺序：转录起始点左边的DNA顺序。下游顺序：转录起始点右边的DNA顺序。-10区和-35区：转录起始点是第一个核糖核苷酸掺入到RNA的位点，相应的DNA碱基对记为+1，从这一点开始下游的碱基记为正数，上游的碱基记为负数，那么-10区和-35区就是这样记的，是大肠杆菌启动子结合的部位，通常在不同的细菌中具有相似性。启动子：被RNA聚合酶识别、结合并开始转录的模板DNA的部位，称为启动子(promoter)。Pribnow盒：大肠杆菌和其他相关细菌的绝大多数启动子中，-10区的交感顺序，具有5‘TATAAAT3’特征。开始转录TTGACAAACTGT-35区(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10区1-30-5010-10-40-205

3

3

5

原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点(recognitionsite)5

5

RNA聚合酶保护区结构基因3

3

RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合2、真核生物的RNA聚合酶（三）模板上酶的辨认、结合原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子(operon)，包括若干个结构基因及其上游(upstream)的调控序列。

5

3

3

5

结构基因调控序列RNA-polTATA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（四）原核生物的转录过程

起始、延伸、终止起始双链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

启动子（promoter)

终止子(terminator)5

RNA聚合酶

5

3

5

3

5

5

3

离开RNA链的延伸图解3´3´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位1）转录起始转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。2.DNA双链解开1.RNA聚合酶全酶(2)与模板结合

3.在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物RNApol(

2

)-DNA-pppGpN-OH3

转录起始复合物:5

-pppG-OH+

NTP

5

-pppGpN

-OH3

+ppi转录起始过程2）转录延长1.

亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP)n

+

NTP

(NMP)n+1

+

PPi转录空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol

（核心酶）

····DNA

····RNA5

3

DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶依赖Rho(ρ)因子的转录终止非依赖Rho因子的转录终止3）转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分类ATP1.依赖

Rho因子的转录终止2.非依赖

Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5

TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构茎环结构使转录终止的机理

使RNA聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。5´pppG53

35RNA-pol二、转录产物的“加工”（成熟过程）

在细胞内，由RNA聚合酶合成的新RNA分子称为原初转录物（primarytranscript），往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5

和3

末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼接和编辑等过程，才转变为成熟的RNA分子。此过程总称为RNA的成熟或称为RNA的转录后加工。

原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时即进行翻译（半寿期短）。rRNA前体的转录后加工tRNA前体的加工真核mRNA前体的加工

几种主要的修饰方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修饰(modification)4.

添加(addition)（一）真核生物mRNA的转录后加工5´“帽子”PolyA

3´

顺反子(cistron)

m7G-5´ppp-N-3´pAAAAAAA-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)1）、帽子结构5pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鸟苷酸转移酶5

m7GpppGp…甲基转移酶SAM帽子结构的生成5ppGp…磷酸酶Pi2）mRNA的剪接1.

hnRNA

和snRNA核内的初级mRNA称为杂化核RNA(hetero-nuclearRNA,