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1、RNA的生物合成 （转录） ATGCn转录生物体以DNA的一条链为 模板，以NTP为原料合成RNA的 过程 转 录RNADNA 复制和转录的区别 第一节转录的模板和酶n转录以在DNA的一条链为模板，另一条链 为编码链（不转录），这样模板链不总在同 一条链上，这种转录方式称为不对称转录 nDNA双链中按碱基配对规律能指引转录生 成RNA的一股单链，称为模板链，也称作有 意义链或Watson链。相对的另一股单链是编 码链，也称为反义链或Crick链5GCAGTACATGTC 3 3 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C
2、编码链 模板链mRNA蛋白质转录翻译5335模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向结构基因RNA聚合酶（一）原核生物的RNA聚合酶核心酶全酶 转录起始转录延长阶段亚基脱落RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 （二）真核生物的RNA聚合酶 模板与酶的辨认结合n原核生物一个转录区段可视为一个转录单 位，称为操纵子，包括若干个结构基因及其 上游的调控序列5 33 5结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子开始转录T T G A C A A A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10
3、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5 5RNA聚合酶保护区结构基因33第二节转录过程一、原核生物的转录过程（一）转录起始1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合-35区， 酶移向10区，跨入转录起始点 2. DNA双链解开，20bp以下，通常是 （171）bp转录起始过程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（ 5- 端GTP、ATP）RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3亚基脱落，进入延长阶段转录起始复合物:5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + p
4、pi（二）转录延长1. 亚基脱落，RNApol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 + PPi3. 转录空泡DNA/DNADNA/RNAG-CA-TA-U转录空泡：RNA-pol （核心酶） DNA RNADNA/DNADNA/RNA G-CA-TA-U5 3DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶n依赖Rho ()因子的转录终止n非依赖Rho因子的转录终止（三）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
5、。 分类A T P1. 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。5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3 RNA 5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT. 3DNA UUUU. UUUU.5UUGCAGCC
6、UGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU. 3茎环/发夹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。5pppG5 33 5RNA-pol二、真核生物的转录过程（一）转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒 增强子顺式作用元件(cis-acting element)1. 转录起始前的上游区段 AATAAA切离加尾 转录终止点 修饰点 外显子 翻译起始点内 含 子 OCT-
7、1 OCT-1：ATTTGCAT八聚体2. 转录因子 能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(TF)参与RNA-pol转录的TF 3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC) 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。 POL-TFFAB由RNA-Pol 催化转录的PIC POL-TFFHETBPTAFTFD-A-B-DNA复合物TATAABTBPTAFTATAHECTD-PPIC组装完成，TFH使CTD磷酸化4. 拼板理论
8、(piecing theory) 一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。 （二）转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。 RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和 解聚现象。 5-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG 转录终止的修饰点55333加尾AAAAAAA 3 mRNA（三）转录终止 和转录后修饰密切相关一、真核生物mRNA的转录后加
9、工（一）首、尾的修饰 5端形成 帽子结构(m7GpppGp ) 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)第三节真核生物的转录后修饰5 pppGp5 GpppGppppGppi鸟苷酸 转移酶5 m7GpppGp甲基化酶帽 子 结 构 的 生 成5 ppGp磷酸酶Pi帽子结构（二）mRNA的剪接1. hnRNA 和 snRNA 核内的初级mRNA称为杂化核RNA (hetero- nuclear RNA, hnRNA)snRNA (small nuclear RNA)核内的蛋白质小分子核糖核蛋白体 （snRNP）RNA剪接场所snRNA真核生物结构基因，由若干个编码区和非 编码区互相间隔开
10、但又连续镶嵌而成，去除非 编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成 的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。 断裂基因(splite gene)CABD编码区 A、B、C、D非编码区2. 外显子(exon)和内含子(intron) 外显子 在断裂基因及其初级转录产物上出现， 并表达为成熟RNA的核酸序列 内含子 隔断基因的线性表达而在剪接过程中被 除去的核酸序列鸡卵清蛋白 基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡 卵 清 蛋 白 基 因 及 其 转 录 、 转 录 后 修 饰鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA3. 内含子的分类 根据基因的类型和剪接的方式，通常把内
11、含 子分为4类 I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真 核生物的rRNA基因； II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是 mRNA； III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数 mRNA基因有此类内含子； IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的内 含子，剪接过程需酶及ATP。4. mRNA的剪接 除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。snRNP与hnRNA结合成为剪接体UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4、U5pG-OH (ppG-OH, pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外
12、显子1内含子外显子2G-OHUpUpGpA剪接过程的二次转酯反应 RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录 后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分 化加工5. mRNA的编辑(mRNA editing) 人类apo B基因 mRNA（14500个核苷酸）肝脏 apo B100 （分子量为500 000）肠道细胞 apo B48 （分子量为240 000）mRNA编辑二、tRNA的转录后加工tRNA前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNARNaseP、 内切酶tRNA核苷酸转移酶、 连接酶ATPADP碱基修饰（2）还原反应 如：U DHU（4）脱氨反应 如：A
13、I如：A Am（1）甲基化（1） （1）（3）（2）（4）（3）核苷内的转位反应 如：U 11OHOCH2OHOHNNOO三、rRNA的转录后加工转录剪接18S - rRNA5.8S和28S-rRNArDNA内含子内含子28S5.8S18S45S - rRNA四、核 酶具有酶促活性的RNA称为核酶核酶(ribozyme)核酶作用的基础锤头结构底物部分通常为60个核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份 催化部份和底物部份组成锤头结构 核酶研究的意义n核酶的发现，对中心法则作了重要补 充；n核酶的发现是对传统酶学的挑战；n利用核酶的结构设计合成人工核酶 人工设计的核酶粗线表示合成的核酸分子细线表示天然的核酸分子X 表示一致性序列箭头表示切断点转录答案更正P112 A1型选择题：20、CX型选择题：3、BD5、BC9、BCD
