动物生物化学14RNA的生物合成转录

转录（转录（transcriptiontranscription）：以以DNADNA为模板，在为模板，在RNARNA聚合酶聚合酶（RNA polymeraseRNA polymerase）的作用下合成）的作用下合成mRNAmRNA，将遗传信息从，将遗传信息从DNADNA分子分子上转移到上转移到mRNAmRNA分子上，这一过程称为转录（分子上，这一过程称为转录（transcriptiontranscription）。）。1、转录是基因表达的中心环节、转录是基因表达的中心环节转录是以转录是以 DNADNA为模板合成为模板合成RNA,RNA,并且只是以单股并且只是以单股DNA DNA 为模板，为模板，因此具有不对称性；因此具有不对称性；用以转录的单链用以转录的单链DNA,DNA,称为模板链称为模板链,与复制不同，转录是局与复制不同，转录是局部的部的,从启动子开始到终止子结束从启动子开始到终止子结束,为一个转录单位为一个转录单位;转录不需要引物；转录不需要引物；转录的忠实性相对弱；转录的忠实性相对弱；转录首先得到转录首先得到RNARNA前体，然后再进行加工转变为成熟的前体，然后再进行加工转变为成熟的RNA.RNA.被转录成单个被转录成单个RNA分子的一段分子的一段DNA 称为一个转录单位称为一个转录单位(transcript)分子量分子量48万，万，5种亚基：种亚基：全酶全酶=核心酶（核心酶（2）+因子因子 亚基决定转录的基因亚基决定转录的基因 亚基在亚基在53方向上延长多核苷酸链，其方式与方向上延长多核苷酸链，其方式与DNA 聚合酶聚合酶相同，原料为相同，原料为NTP，没有纠错的功能。，没有纠错的功能。亚基结合亚基结合DNA模板模板 因子识别启动子并与之结合因子识别启动子并与之结合2 2、RNARNA聚合酶聚合酶（RNA polymerase）、原核的、原核的RNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶I I：转录：转录45S rRNA 45S rRNA 聚合酶聚合酶IIII：转录：转录mRNAmRNA的前体，称为核不均的前体，称为核不均RNARNA（hnRNAhnRNA）聚合酶聚合酶IIIIII：转录：转录tRNA tRNA 和和5S rRNA 5S rRNA 等等、真核的、真核的RNARNA聚合酶聚合酶 DNADNA上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守上的转录起始序列，称为启动子，有序列保守性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。性，不仅是转录起始的位置，而且影响转录的活性。RNARNA聚合酶结合在启动子上聚合酶结合在启动子上上游上游下游下游3 3、启动子启动子（promoter promoter）注意原核启动子在注意原核启动子在-35-35 和和-10-10区域的保守序列区域的保守序列Pribnow box 真核转录启动子的保守序列真核转录启动子的保守序列 （TATA box，TATA盒）盒）并非所有的真核基因都有典型的并非所有的真核基因都有典型的TATA box，不同生物，不同生物的基因有不同的上游的基因有不同的上游DNADNA序列序列 、转录开始、转录开始 由由因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（因子辨认并且结合到启动子上，局部解链（10-20bp10-20bp），拓朴酶），拓朴酶等也参与。等也参与。、RNARNA链的延伸链的延伸 由核心酶催化，以其中的一股由核心酶催化，以其中的一股DNA DNA 单链作为模板链，以单链作为模板链，以NTPNTP为原料，为原料，按照碱基互补配对的原则，通常是由按照碱基互补配对的原则，通常是由5ppp5ppp嘌呤核苷（嘌呤核苷（G G 或或A A）开头向）开头向着着33延长多核苷酸链，合成开始后，延长多核苷酸链，合成开始后，因子从模板上脱离下来（可以重因子从模板上脱离下来（可以重复利用）。复利用）。核心酶覆盖双链核心酶覆盖双链DNADNA和和RNARNA复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边复合物，向前推进，一边解开螺旋，一边释放出新合成的释放出新合成的RNARNA链，后面已经转录的区域中分开的链，后面已经转录的区域中分开的DNADNA链又重新形成链又重新形成双螺旋。双螺旋。4 4、转录过程及其特点、转录过程及其特点“转录泡（转录泡（transcription bubble）”转录过程中的模板识别、起始和延伸转录过程中的模板识别、起始和延伸 A.A.依赖依赖因子的终止因子的终止 新生新生RNARNA上有上有因子的识别位点。它与聚合酶因子的识别位点。它与聚合酶-DNA-RNA-DNA-RNA复合物复合物结合，向结合，向33端移动，并解开端移动，并解开DNA-RNADNA-RNA杂交体，需杂交体，需ATPATP。B.B.依赖于特定序列的终止依赖于特定序列的终止 转录终止区有特殊结构。终止区的上游有转录终止区有特殊结构。终止区的上游有GCGC二重对称区，转录二重对称区，转录的的RNARNA容易形成多个容易形成多个“发卡发卡”结构结构,转录产物的转录产物的33端有端有polyUpolyU序列。序列。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。这种特殊的二级结构阻止了转录向下游继续推进。、转录的终止、转录的终止AB 转录得到的只是初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟转录得到的只是初级产物，通常要经过加工，才能转变为成熟的的RNARNA。tRNA tRNA 和和rRNArRNA的转录后加工比较简单，而的转录后加工比较简单，而mRNA mRNA 的转录后加工的转录后加工比较复杂。比较复杂。原核基因是原核基因是多顺反子多顺反子（poly-cistronpoly-cistron），通常是几个相关的结），通常是几个相关的结构基因（编码的）同时转录得到多个构基因（编码的）同时转录得到多个mRNAmRNA。而真核基因是而真核基因是单顺反子单顺反子（mono-cistronmono-cistron），又是断裂基因。其），又是断裂基因。其结构基因中由编码的结构基因中由编码的外显子（外显子（exonexon）和不编码的和不编码的内含子（内含子（intronintron）间隔排开。转录得到的是间隔排开。转录得到的是“毛坯毛坯”，要在其，要在其55端加上鸟嘌呤端加上鸟嘌呤“帽帽子子”，33端加上端加上polyApolyA的的“尾巴尾巴”，切除内含子，拼接外显子，才，切除内含子，拼接外显子，才能成为一个成熟的能成为一个成熟的mRNAmRNA。5 5、RNARNA后的加工后的加工（post-transcriptional processing）原核前体原核前体RNARNA的加工的加工tRNAtRNA转录后的加工与修饰转录后的加工与修饰注意稀有碱基注意稀有碱基真核真核rRNArRNA前体转录后的加工前体转录后的加工真核真核mRNAmRNA前体转录后加工前体转录后加工(以卵清蛋白以卵清蛋白mRNAmRNA的转录为例的转录为例)外显子外显子内含子内含子首、尾部的修饰首、尾部的修饰 1 1）55端形成帽子结构（端形成帽子结构（m7GpppGp-m7GpppGp-）真核生物真核生物mRNAmRNA的转录后加工的转录后加工帽子结构 在原生动物四膜虫（在原生动物四膜虫（tetrahymena）中，）中，26S rRNA分子是分子是有一个的前体经切除有一个的前体经切除1个个414nt的内含子后形成的的内含子后形成的,在此在此过程中过程中,RNA进行了自我剪接（进行了自我剪接（self-splicing），但是要有鸟），但是要有鸟嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现嘌呤存在的条件下通过转酯反应实现.RNA催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传催化作用的发现提示了生命的最初形式可能是兼遗传信息载体和催化功能于一身的信息载体和催化功能于一身的RNA.6 6、核酶的发现、核酶的发现NoImage本本 章章 结结 束束动物生物化学练习（动物生物化学练习（3）1图示多核苷酸链在溶液中可能形成怎样的结构：图示多核苷酸链在溶液中可能形成怎样的结构：5AUUCCGACUGGCGAAGUCGGCGC 3 2.DNA的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什么说子链的的复制包括哪些主要阶段？为什么复制具有半保留性？为什么说子链的合成是半不连续的？合成是半不连续的？3.转录的终止出现在转录的终止出现在DNA分子中特定的碱基顺序上。原核分子中特定的碱基顺序上。原核DNA转录的终止顺序转录的终止顺序有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其它的终止转录的方式？有明显的结构特点，请予描述。除此以外，还有什么其它的终止转录的方式？4.关于多肽链的生物合成，请你关于多肽链的生物合成，请你,A.说明氨基酰说明氨基酰-tRNA合成酶的特点；合成酶的特点；B.图示原核图示原核70S 起始复合物；起始复合物；C.解释延伸因子解释延伸因子Tu的作用；的作用；D.指出何时肽酰基转移酶起作用。指出何时肽酰基转移酶起作用。5.无论是在无论是在DNA复制、还是复制、还是RNA的转录或者是蛋白质翻译的过程，我们都能看的转录或者是蛋白质翻译的过程，我们都能看到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从到碱基互补配对的原则贯穿在遗传信息从DNA传递到蛋白质的各个环节。请作简传递到蛋白质的各个环节。请作简要地介绍并评价其生物学意义。要地介绍并评价其生物学意义。6.为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的为了克隆某个真核细胞的蛋白质的基因，研究人员更愿意先从组织中分离它的mRNA，这样得到这个基因就不难了。为什么？，这样得到这个基因就不难了。为什么？