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1、第十一章 RNA的生物合成（转 录 transcription）,思路：合成体系 过程 后加工 酶 模板 起始 延长 终止 剪切 剪接 末端添加 化学修饰 RNA编辑原核（主）真核,方式,转录(主),RNA复制,RNA转录,转录：指以DNA为模板 合成RNA的过程,复制与转录的区别(表11-1),引物 有 无,合成体系,底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP）,模板：模板链,酶：RNA-pol(DDRP),某些蛋白因子、无机离子,第一节 模板和酶,一.RNA聚合酶,1.不需引物；2.聚合方向53；3.无核酸外切酶活性。,原核 1种种类 真核 3种,作 用：,催化四种NTP合成RNA,特
2、点：,1原核生物的RNA聚合酶,（1）组 成 5个亚基（2），存在形式 核心酶：2，参与转录延长。全 酶：核心酶+，参与转录起始。,（2）各亚基的功能,（3）特性 受利福平抑制（专一结合亚基）,2真核生物的RNA聚合酶,2.转录特点：不对称转录 含义：只有一 条链被转录；模板链并非总在同 一单链上。,二、转录模板,1.模 板：模板链.,模板链:为DNA双链中指引转 录的单股链的部分片段。作用：决定RNA的核苷酸排列顺序。,3.转录单位 操纵子 操纵子=启动子+结构基因+终止子（1）启动子 概念：指RNA聚合酶识别、结 合 和开始转录的一段DNA序列。特征:实验:A.原核生物 结合部位：-10b
3、p处，含TATAAT序列（Probnow）盒，RNApol的结合部位。识别部位：-35bp处，含TTGACA序列，因子的识别部位。,概念:位于真核DNA转录起 始点上游，与转录起始、调控有关的DNA序列。TATA盒：-25bp处 组成:CAAT盒：-75bp处 GC盒：-95 bp处,B.真核生物,顺式作用元件,(2)结构基因 定义：能转录出RNA的DNA片段.(3)终止子 定义：转录模板上终止转录的信号。特征：a.原核生物 不依赖因子的终止子：RNA上茎环(发夹)结构 依赖因子的终止子：位RNA上Polyc b.真核生物 加尾信号 DNA上AATAAA+富含G.T序列,第二节 转录过程,.原
4、核生物的转录过 程：起始、延长及终止（一）、起始 生成转录起始复合物：RNApol（2）-DNA-pppGpN-oH3 过程:RNA-pol()结合启动子,DNA解旋,形成第一个磷酸二酯键。,核心酶转录空泡的形式,沿模板35滑动,使RNA链从53延长。多个转录同时进行,（二）、延长,核心酶,识别,转录终止,依赖因子的转录终止不依赖因子的转录终止,（三）.终止,机制,转录终止信号,新RNA链脱落；DNA双链恢复;核心酶脱落与因子结合,.真核生物的转录,（）.起始 形成PIC:RNA-pol-TF-DNA 生成第一个磷酸二酯键,RNA-pol磷酸化 TF(转录因子)：直接或间接结合RNA-pol的
5、 反式作用因子。反式作用因子：直接或间接辨认、结合 顺式作用元件的蛋白质。TF能结合RNA-pol和DNA（）.延长 同原核 图（三）.终止 加尾信号处终止，PolyA后切断RNA。,剪切和剪接基本类型 末端添加 化学修饰 RNA编辑部位 胞核（主）胞浆,第三节 转录后的加工原核mRNA不需加工，其余RNA均需加工后才有活性。,一、真核生物mRNA的转录后加工（一）首、尾的修饰（末端修饰）15端加帽m7GpppNMp 作用：稳定mRNA 过程：23端加尾polyA尾,作用：稳定mRNA 过程：3.RNA编辑：PolyA的形成过程,内含子：隔离基因线性表达的序列。（非编码区）,外显子：在断裂基因
6、及其初级转录产物及mRNA上可表达的片断。（编码区）,（）剪接 切除内含子，连接外显子。,断裂基因：指真核生物基因，其内含子和外显 子相互间隔而连续镶嵌,去除内含子 后可翻译完整蛋白质。机制:a.套索机制 结合 靠近 连接(转酯反应)部位:剪接体=hnRNA+snRNP（snRNA蛋白质）b.自身剪接 核酶 c.mRNA编辑,内含子 分类.自身剪接 套索结构剪接 功能 有利于物种的进化选择,在基因表达中有调控功能.,二、tRNA的转录后加工 1剪接 需内切酶和连接酶 23端加上CCA结构（末端添加）需外切酶或转移酶 3碱基修饰（化学修饰）生成稀有碱基,三、rRNA的转录后加工 自身剪接 需核酶
7、参与 定义：具有催化作用的RNA 结构：锤头状结构 底物部位 切口旁 核酶 催化部位 茎 环 作用：参与RNA的转录后加工。作用方式:剪接(核酸内切酶+连接酶)剪切(核酸内切酶)实验：意义:,原核与真核转录的区别,原核 真核RNA-pol种类 1 3起始 因子识别起始点，需TF与启动子结合后，RNA-pol与DNA 协助RNA-pol与DNA 模板结合。模板结合。延长 核心酶滑动 RNA-pol滑动终止 依赖因子 因子阻止 加尾信号提示mRNA加 不依赖因子 mRNA发 PolyA尾、并在尾后切断 夹结构阻止后加工 mRNA不加工 mRNA、tRNA、rRNA tRNA、rRNA需加工 均加工
8、,5,3,5,3,为模板链,转录延长方向,结构基因与不对称转录,为编码链,为结构基因,5GCAGTACATGTC 33c g t c a t g t a c a g 5 5 GCAGUACAUGUC 3 NAlaValHisValC,DNA,DNA模板,转录产物RNA的核苷酸序列,以及翻译产物肽的氨基酸序列.DNA双链中,以小写字母代表模板链,大写字母代表编码链.,RNA,肽,5,RNA聚合酶保护区,结构基因,终止点,-50-40-30-20-10 0+10,TTGACAAACTGT,TATAATPu Probnow盒ATATTAPy,pppG,5,转录的起始区,TTGACAN17,TTTAC
9、AN16,TTTACAN17,TTGATAN16,CTGACGN18,被RNA聚合酶保护的DNA区段碱基序列分析1-5行举出几个具体操纵子的分析结果6,7行示对45个操纵子分析后得出的一致性序列,TTGACA TATAAT,X/45 38 36 29 40 25 30 37 37 28 41 29 44,trp,tRNAtrp,lac,recA,ara,最大一致性,TTAACT N7 A,TATGAT N7 A,TATGAT N6A,TATAAT N7A,TACTGT N6A,35区,10区,+1,真核生物启动子,GAGCCACCC,CCAAT,TATA,5,5,3,3,-25,-70,GC盒
10、,CAAT盒,TATA盒,转录起始部位,+1,启动子,RNA产物,Hogness,rho,rho,Polymerase,Polymerase,Rho 因子的作用原理RNA链上带条纹线的代表富含C的区段。Rho因子结合RNA（右），发挥其ATP酶及螺旋酶活性,5,RNA,+ATP,5,3,3,TTGCAGCCTGAGAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT,UUUUU.,A,B,C,A,大肠杆菌,B,RNA一级结构,RNA二级结构,5,AAA.AAA(POLYA),5,3,DNA,转录终止,RNA聚合酶,m-RNA,真核生物的转录终止及加尾修饰,A
11、ATAAA,加尾信号,启动子,结构基因,终止区,1.,5,5,核心酶,2.,3.,4.,Gppp,5.,6 3,5,pppG,7.,5,pppG,8.,5,mRNA,转录过程1,2.待转录的基因;3至5 的单股为有意义链;3,4.起始:全酶结合于有启动区;5.第一个pppG加入;6.因子释出后开始延长;7.终止:因子加入,核心酶释出;8.转录完成,核心酶,RNA聚合酶 DNA-RNA杂化双链,OH,转录方向,模板链,5-pppGRNA,转录空泡:由RNA聚合酶、DNA、转录产物RNA组成的转录复合物,DNA,转录空泡,电子显微镜下的转录现象（原核生物）,5,pppG,转录终止模式,3,3,DN
12、A,RNA聚合酶,PIC:TF-DNA-RNApolTFII功能,RNA编辑:某些RNA(特别是mRNA)转录 后，还需插入、删除和取代 某些核苷酸残基，才具有翻 译功能，并改变了原有模板 上的遗传信息。,帽,并接体(spliceosome)定义:snRNA与核内蛋白质构成的小核核糖核酸 蛋白体(snRNP)。作用:snRNA序列与内含子序列互补,参与mRNA的 剪接.场所:剪接体(snRNP+hnRNA),蛋白体,snRNA,断裂基因,电镜套索,1.结合 并接体,内含子,2.靠近,3.连接,（三）tRNA的转录后加工,。rRNA的转录后加工rDNA（rRNA基因）特点：多拷贝、间隔、串联基因
13、。转录产物是rRNA前体,具有催化活性的 RNA称为核酶（ribozyme)核酶的二级结构（槌头结构）,T C G A G T A C,A G C T C A T G,C G A G U A C,G C A U,RNA聚合酶,编码链,模板链,RNA,PPi,5,3,3,5,5,GTP,UTP,CTP,ATP,UTP,转录的延长,3,起,终,+1,-55,TATAATATATTA,TTGACAAACTGT,原核生物的RNA聚合酶全酶及其在转录起始区的结合DNA双链已打开,但因子尚未脱落,总结：,转录：定义、特点、合成体系、合成过程、合成后加工 合成体系 过程 后加工 酶 模板 起始 延长 终止 剪切 剪接 末端添加 化学修饰 RNA编辑原核（主）真核,
