考研生物化學課件

13.4RNA的生物合成（Transcription）13.4RNA的生物合成3.1轉(zhuǎn)錄及加工轉(zhuǎn)錄及加工RNA的復制RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控3.1轉(zhuǎn)錄及加工轉(zhuǎn)錄及加工中心法則DNARNA蛋白質(zhì)復制復制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA的生理功能：DNA將攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)到RNA分子中，RNA分子以其信息指導蛋白質(zhì)的合成。中心法則DNARNA蛋白質(zhì)復制復制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄RNA的生理n1ATPn2CTPn3GTPn4

UTPRNA聚合酶等

Mg2+DNA轉(zhuǎn)錄單位RNA+（n1+n2+n3+n4)PPi從DNA一條鏈中的一段為模板，在RNA聚合酶的催化下，以四種核苷酸為原料，按照A-U，G-C配對原則合成RNA是合成RNA的模板鏈是DNA一條鏈中的一個片斷是一個基因中的反義鏈n1ATPn2CTPn3GTPn4UTPRNA聚合酶有義鏈和反義鏈：

是相對于RNA而命名DNA轉(zhuǎn)錄單位的編碼鏈

有義鏈

＋鏈模板鏈

反義鏈

－鏈有義鏈和反義鏈：

是相對于RNA而命名DNA轉(zhuǎn)錄單位的編碼鏈特點：(1)

RNA合成的模板鏈叫做反義鏈；

另一條不做模板的鏈叫有義鏈。

RNA為全保留轉(zhuǎn)錄。不對稱

轉(zhuǎn)錄(2)轉(zhuǎn)錄開始不需要引物，鏈的延長方向也是5’→3’(3)RNA聚合酶對利福平敏感特點：不對稱

轉(zhuǎn)錄(2)轉(zhuǎn)錄開始不需要引物，鏈的延長方向也例題請用簡短的文字和示意圖說明有意鏈和反意義鏈與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的關系，以及各自的序列、方向特點。南京農(nóng)業(yè)大學例題請用簡短的文字和示意圖說明有意鏈和反意義鏈與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的關一、RNA聚合酶（RNApolymease）以4種核苷酸為底物，DNA為模板，在二價陽離子（Mg2+或Mn2+）參與下催化RNA合成RNA鏈的合成方向為5’-3’不需要引物，能直接在模板上合成RNA鏈無校對功能一、RNA聚合酶（RNApolymease）以4種核苷酸例題下列哪一項是RNA聚合酶與DNA聚合酶共同具有的性質(zhì)A）3’→5’外切酶性質(zhì)B）5’→3’外切酶性質(zhì)C）5’→3’聚合酶性質(zhì)D）需要引物的3’-OH南京農(nóng)業(yè)大學例題下列哪一項是RNA聚合酶與DNA聚合酶共同具有的性質(zhì)南京原核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶亞基組成：

a2bb's=a2bb’

+s

全酶核心酶

轉(zhuǎn)錄起始因子識別轉(zhuǎn)錄起點，引導轉(zhuǎn)錄開始含四個亞基，在轉(zhuǎn)錄延長中起主要作用。還含有2個Zn離子。某些酶制劑中還存在w亞基根據(jù)對α-鵝膏蕈堿的敏感性不同，真核生物分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶亞基組成：

a2bb's例題原核生物DNA轉(zhuǎn)錄時，識別啟動子的因子是（）A.IF-1B.RF-1C.σ因子D.ρ因子2008年農(nóng)學聯(lián)考09年農(nóng)學統(tǒng)考中則考的是“大腸肝菌RNA聚合酶核心酶的組成是？”例題原核生物DNA轉(zhuǎn)錄時，識別啟動子的因子是（）2008年農(nóng)啟動子（promoter）是RNA聚合酶識別、結合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。-35序列-10序列+1序列RNA聚合酶牢固結合位置，也叫“TATAbox”。轉(zhuǎn)錄初級轉(zhuǎn)錄物RNARNA聚合酶識別部位RNA合成

的起點二、啟動子啟動子（promoter）是RNA聚合酶識別、結合和開始轉(zhuǎn)錄(一)起始1.σ因子識別DNA的啟動子2.RNA聚合酶與啟動子結合形成“閉合型復合體”3.DNA雙鏈解開一個短的區(qū)域，轉(zhuǎn)錄酶與模板鏈成“開放型復合物”4.核苷酸被引入，至產(chǎn)生一定長度后（6-9nt），σ因子被釋放。三、原核生物轉(zhuǎn)錄機制(一)起始1.σ因子識別DNA的啟動子2.RNA聚合酶與啟考研生物化學課件(二)延長2.RNA延長方向：5’→3’（+1→+n）

1.核心酶沿模板移動方向：3’→5’3.當5’端RNA離開DNA后，DNA重新恢復雙螺旋，RNA以自由單鏈形式被釋放。(二)延長2.RNA延長方向：5’→3’（+1→+n）1考研生物化學課件(三)終止終止子(terminator）：提供轉(zhuǎn)錄終止信號的DNA序列依賴于ρ因子的終止子：弱終止子不依賴于ρ因子的終止子：強終止子，富含CG回文結構，轉(zhuǎn)錄的RNA形成發(fā)夾結構以終止反應。終止包括：RNA鏈延伸停止新生RNA鏈的釋放RNA聚合酶與模板解離(三)終止終止子(terminator）：提供轉(zhuǎn)錄終止信號1.依賴于ρ因子的終止（1）ρ因子識別并與弱終止子(terminator)結合;（2）核心酶轉(zhuǎn)錄停止，解開DNA-RNA雜化雙鏈，釋放RNAρ因子

識別終止子

依賴RNA的NTPase活性

解螺旋酶活性1.依賴于ρ因子的終止（1）ρ因子識別并與弱終止子(term2.不依賴于ρ因子的終止(1)在模板鏈終止點前有4-6個dA，即polydA結構；(2)polyA上游有一段GC富集區(qū)，并形成回文序列。合成出終止子對應的GC區(qū)時，RNA形成發(fā)夾結構，核心酶停止轉(zhuǎn)錄。2.不依賴于ρ因子的終止(1)在模板鏈終止點前有4-6個dA例題簡要說明原核生物和真核生物內(nèi)RNA合成的異同點2002年北師大相同點：都是以DNA為模板合成RNA不同點：原核細胞只有一種RNA聚合酶，而真核細胞有3種聚合酶；啟動子的結構特點不同，真核細胞有3種不同的啟動子以及其它與轉(zhuǎn)錄有關的元件；真核的轉(zhuǎn)錄有很多蛋白因子的介入。例題簡要說明原核生物和真核生物內(nèi)RNA合成的異同點2002年RNA的轉(zhuǎn)錄后加工除原核生物mRNA外，其它RNA在轉(zhuǎn)錄后基本都要進行剪切、修飾、異構等加工過程，才能成為成熟的RNA分子，稱為轉(zhuǎn)錄后加工。真核生物mRNA具有的特定結構：5’戴帽：7-甲基鳥苷三磷酸帽子結構(m7G5‘ppp5’Nmp)3’加尾：多聚腺嘌呤(polyA)RNA的轉(zhuǎn)錄后加工除原核生物mRNA外，其它RNA在轉(zhuǎn)錄后基原核生物mRNA合成真核生物mRNA合成多順反子轉(zhuǎn)錄，即一條mRNA鏈上有幾個結構基因（決定蛋白質(zhì)結構的基因）單順反子轉(zhuǎn)錄，即一個結構基因轉(zhuǎn)錄在一個mRNA分子上轉(zhuǎn)錄和翻譯相偶聯(lián)轉(zhuǎn)錄與翻譯不偶聯(lián)，轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，翻譯在核外細胞質(zhì)中mRNA的壽命比較短mRNA的壽命較長一般不需要轉(zhuǎn)錄后加工要轉(zhuǎn)錄后加工，5’戴帽，3’加尾原核生物mRNA合成真核生物mRNA合成多順反子轉(zhuǎn)錄，即一條DNA復制與轉(zhuǎn)錄的比較復制轉(zhuǎn)錄相同點模板兩股鏈均復制模板鏈轉(zhuǎn)錄合成方式半保留復制不對稱轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP引物

RNA不需要聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶堿基配對A-T，G-CA-U，T-A，G-C產(chǎn)物半保留的雙鏈DNA單鏈RNA校正功能 有 無 不同點以DNA為模板遵循堿基配對原則都需依賴DNA的聚合酶聚合過程都是生成磷酸二酯鍵新鏈合成方向為5’→3’DNA復制與轉(zhuǎn)錄的比較復正鏈：具有mRNA功能的鏈負鏈：正鏈的互補鏈3.2RNA的復制RNA也可以成為遺傳信息的基本攜帶分子如一些病毒的基因組為RNA分子，含有特異的RNA復制酶，可以在RNA的指導下合成RNA。RNA通過復制將遺傳信息由親代分子傳遞給子代分子。正鏈：具有mRNA功能的鏈3.2RNA的復制RNA也可以病毒侵入宿主→合成特異性的RNA復制酶

→RNA復制酶吸附到正鏈RNA的3‘末端→以正鏈為模板合成負鏈RNA

→合成結束，負鏈從模板上釋放→RNA復制酶又吸附到負鏈RNA3’末端→以負鏈為模板合成正鏈病毒侵入宿主RNA病毒產(chǎn)生mRNA的機制大致可分為四類：(+)RNA(-)RNAmRNA

(+)鏈雙鏈RNA(-)DNA(+)RNA(-)RNA雙鏈RNARNA病毒產(chǎn)生mRNA的機制大致可分為四類：(+)RNA(-3.3RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控3.3RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控在原核生物中，若干結構基因可串聯(lián)在一起，其表達受到同一調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控，這種基因的組織形式稱為操縱子（operon）。原核生物的操縱子調(diào)控ZYAOPI結構基因操縱序列啟動子調(diào)節(jié)基因在原核生物中，若干結構基因可串聯(lián)在一起，其表達受到同一調(diào)控系例題一個操縱子通常含有A.一個啟動序列和一個編碼基因B.一個啟動序列和數(shù)個編碼基因C.數(shù)個啟動序列和一個編碼基因D.數(shù)個啟動序列和數(shù)個編碼基因E.一個啟動序列和數(shù)個調(diào)節(jié)基因2007年中科院例題一個操縱子通常含有2007年中科院通過誘導劑或阻遏劑來調(diào)節(jié)原核生物操縱子控制的酶蛋白的合成速度。誘導劑：促使基因轉(zhuǎn)錄增強、酶蛋白合成增加的物質(zhì)；反之為阻遏劑；負調(diào)控:阻遏基因的表達(相應蛋白質(zhì)降低)正調(diào)控:促進基因的表達(相應蛋白質(zhì)增加)乳糖操縱子色氨酸操縱子通過誘導劑或阻遏劑來調(diào)節(jié)原核生物操縱子控制的酶蛋白的合成速度IPOZYA

控制位點結構基因DNA阻遏蛋白啟動序列操縱序列β半乳糖苷酶通透酶乙?；D(zhuǎn)移酶RNA聚合酶

結合位點調(diào)控基因一、乳糖操縱子cAMP-CAP結合位點IPOZYA控制位點結構基因DNA阻遏蛋白啟動序ZYAPI結構基因操縱序列啟動子調(diào)節(jié)基因mRNA調(diào)節(jié)蛋白OmRNA蛋白質(zhì)阻遏蛋白的負性調(diào)控乳糖操縱子模型：沒有乳糖或其它誘導物時，調(diào)節(jié)基因生成阻遏蛋白，結構基因的表達被抑制。ZYAPI結構基因操縱序列啟動子調(diào)節(jié)基因mRNA調(diào)節(jié)蛋白OZYAOPI結構基因操縱序列啟動子調(diào)節(jié)基因mRNA調(diào)節(jié)蛋白乳糖操縱子模型：有乳糖或IPTG（異丙基硫代半乳糖）時，結構基因的表達被誘導。mRNAβ半乳糖苷酶半乳糖苷透過酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶ZYAOPI結構基因操縱序列啟動子調(diào)節(jié)基因mRNA調(diào)節(jié)蛋白乳既含有葡萄糖又含有乳糖的時候，大腸桿菌優(yōu)先利用葡萄糖；只有當葡萄糖耗盡后，才會利用乳糖。CAP-cAMP復合物可促進轉(zhuǎn)錄的進行；葡萄糖的代謝產(chǎn)物會抑制cAMP，從而抑制結構基因的表達。既含有葡萄糖又含有乳糖的時候，大腸桿菌優(yōu)先利用葡萄糖；只有當ZYAOPI結構基因操縱序列啟動子：弱調(diào)節(jié)基因mRNAcAMP-CAP復合物的正調(diào)控活性CAP結合位點：可增加RNA聚合酶的轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)蛋白mRNAβ半乳糖苷酶半乳糖苷透過酶半乳糖苷轉(zhuǎn)乙酰酶ZYAOPI結構基因操縱序列啟動子：弱調(diào)節(jié)基因mRNAcAM乳糖操縱子模型

阻遏蛋白負調(diào)節(jié)乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄活性；

CAP正調(diào)節(jié)乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄活性；lac操縱子強的誘導作用既需要乳糖存在，又需缺乏葡萄糖，兩種機制協(xié)調(diào)合作。乳糖操縱子模型阻遏蛋白負調(diào)節(jié)乳糖操縱子的轉(zhuǎn)錄活性；lac例題與O序列結合與P序列結合與CAP結合與CAP位點結合2008年農(nóng)學聯(lián)考Lac阻遏蛋白RNA聚合酶cAMPCAP-cAMP例題與O序列結合2008年農(nóng)學聯(lián)考Lac阻遏蛋白trpRtrp二、色氨酸操縱子調(diào)