核酸化學(xué)yu代謝4課件

第八節(jié)RNA的生物合成transcriptionP280

第八節(jié)RNA的生物合成transcriptionP280一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成（一）轉(zhuǎn)錄的概念（二）RNA聚合酶及催化反應(yīng)（三）RNA合成過程（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子（五）終止子和終止因子一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成（一）轉(zhuǎn)錄的概念（一）轉(zhuǎn)錄的概念和DNA的有義鏈和反義鏈

轉(zhuǎn)錄是在DNA的指導(dǎo)下、RNA聚合酶的催化下，按照堿基配對的原則，以四種核苷酸為原料合成一條與模板DNA互補(bǔ)的RNA

的過程。一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位：RNA的轉(zhuǎn)錄從DNA模板的特定位點(diǎn)開始，并在一定的位點(diǎn)終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位。

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)模板鏈（templattestrand）：用于轉(zhuǎn)錄的鏈

反意義鏈(antisensestrand)有意義鏈(sensestrand)編碼鏈非信息區(qū)DNA5′5′3′3′（一）轉(zhuǎn)錄的概念和DNA的有義鏈和反義鏈轉(zhuǎn)錄是在D（二）大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(α2ββ)起始因子β——和模板DNA結(jié)合，與轉(zhuǎn)錄的終止有關(guān)β——起始和催化聚合反應(yīng)α——？-—與啟動(dòng)子結(jié)合，參與轉(zhuǎn)錄起始。全酶(α2ββ)細(xì)菌RNA聚合酶可被藥物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶對利福平不敏感。利用此特點(diǎn)可研制殺菌藥物。（二）大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(αRNA聚合酶催化的反應(yīng)ACGACGUU模板DNA5′3′5′3′新合成RNARNA聚合酶催化的反應(yīng)ACGACGUU模板DNA5′3′5′（三）大腸桿菌R

N

A合成過程起始雙鏈DNA局部解開磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長階段53RNA

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)5RNA聚合酶5353553離開（三）大腸桿菌R

N

A合成過程起始雙鏈DNA局部解開磷酸二RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向新生RNA復(fù)鏈解鏈編碼鏈（有義鏈）模板鏈（反義鏈）延長部位RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生物原核生物mRNA前體轉(zhuǎn)運(yùn)加工mRNAmRNA

真核生物中轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在不同的區(qū)域

RNA聚合酶不相同啟動(dòng)子不同轉(zhuǎn)錄后RNA加工修飾不同真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子

啟動(dòng)子(promoter)是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。

轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)

：RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）。

例：大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)子(promoter)大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能××AGTCTTGACA××××××××××××××××××AAT××××××××××××××TTAAAT××××××AACTGT××××AAT××××××××××××××××Pribnow框-10-35識別區(qū)16-19bp5-9bp起點(diǎn)有助于雙鏈解開大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能××AGTCTTGACA××××（五）終止子和終止因子終止子(termter)：

提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNA序列。終止因子(terminationfactor)協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質(zhì)）。通讀(readthrough)

：有的終止信號的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄?？菇K止因子(antitermination)：引起抗終止作用的蛋白質(zhì)。例：大腸桿菌的兩種終止因子

（五）終止子和終止因子終止子(termter)：提供轉(zhuǎn)錄大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)A.不依賴于Rho（）的終止子A.依賴于Rho（）的終止子富含G-C系列UP282大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)A.不依賴于Rho（）的終止二、RNA轉(zhuǎn)錄后的加工（一）RNA的加工（二）RNA的拼接、編輯和再編輯（三）RNA生物功能多樣性（四）RNA的降解二、RNA轉(zhuǎn)錄后的加工（一）RNA的加工（一）原核生物中rRNA前體的加工

甲基化作用專一核酸外切酶30S前體17StRNA25S專一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5S

rRNA專一核酸外切酶（一）原核生物中rRNA前體的加工

甲基化作用30S前體17tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列：

5’—端切除幾到10個(gè)核苷酸。b、末端添加：3’-端添加CCA序列。c、修飾：形成稀有堿基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸內(nèi)切酶的作用表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示異構(gòu)化酶的作用

tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列：b早轉(zhuǎn)錄本成熟tRNA加工酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工早轉(zhuǎn)錄本成熟tRNA加工酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工真核細(xì)胞mRNA的加工5′

“帽子”PolyA

3′

順反子(cistron)

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH5′端接上一個(gè)“帽子”(CAP)結(jié)構(gòu)

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化剪接：剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)P22真核細(xì)胞mRNA的加工5′“帽子”PolyA3′順反子（二）RNA的拼接、編輯和再編碼

大多數(shù)的真核基因都是斷裂基因，斷裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要通過拼接，去除非編碼序列（即內(nèi)含子，intron），使編碼區(qū)（即外顯子，Exon）成為連續(xù)序列，這是基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

RNA編碼序列的改變稱為編輯（editing），

RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼（recoding）。由于存在選擇性的拼接、編輯和再編碼，一個(gè)基因可以產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。（二）RNA的拼接、編輯和再編碼大多數(shù)的真核基因都是

RNA編輯的生物學(xué)意義消除移碼突變等基因突變的危害增加了基因產(chǎn)物的多樣性與生物發(fā)育與分化有關(guān)，是基因調(diào)控的一種重要方式RNA編輯的生物學(xué)意義（三）RNA生物功能的多樣性1、RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定作用。2、RNA具有重要的催化功能和其他持家功能。3、RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其他蛋白質(zhì)復(fù)合物。4、RNA對基因表達(dá)和細(xì)胞功能具有重要調(diào)節(jié)作用。5、RNA在生物進(jìn)化中起重要作用。（三）RNA生物功能的多樣性1、RNA在遺傳信息的翻譯中起著（四）RNA的降解

RNA降解是涉及到基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，rRNA和tRNA是穩(wěn)定的RNA，更新率低；mRNA是不穩(wěn)定的RNA，更新率非常高。因?yàn)閙RNA與其編碼基因的表達(dá)活性直接有關(guān)，不同的RNA需要以不同的速度進(jìn)行降解。脊椎動(dòng)物細(xì)胞mRNA的平均半衰期約為3h,細(xì)胞每一世代中各類mRNA約周轉(zhuǎn)10次。細(xì)菌mRNA的半衰期大約只有1.5min，以適應(yīng)快速生長和對環(huán)境作出快速反應(yīng)的要求。細(xì)胞中存在各種核糖核酸酶，可以降解RNA。真核生物mRNA降解的主要途徑首先是poly(A)尾巴的縮短，去腺苷酸化能誘發(fā)脫去5端帽子結(jié)構(gòu)，然后由5-3方向和3-5

方向降解mRNA。（四）RNA的降解RNA降解是涉及到基因表達(dá)的一個(gè)重要

三、RNA的復(fù)制大多數(shù)植物病毒和許多動(dòng)物病毒和噬菌體是以RNA為遺傳物質(zhì)，稱RNA病毒RNA的復(fù)制：能在病毒RNA指導(dǎo)下合成新的RNA。

RNA復(fù)制酶具有很高的模板專一性，只識別病毒自身的RNA，對寄主細(xì)胞或其他病毒的RNA無反應(yīng)。P286

三、RNA的復(fù)制P286逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞丟失被膜丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋白被膜蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯噬菌體Q的合成

A.負(fù)鏈的合成B.正鏈的合成病毒的正鏈復(fù)制中間體復(fù)制中間體新合成的正鏈新合成的負(fù)鏈負(fù)鏈?zhǔn)删wQ的合成

A.負(fù)鏈的合成B.正鏈的合成病毒的正鏈DNA和RNA合成的比較DNA和RNA合成的比較第九節(jié)核酸合成的抑制劑

核苷酸合成抑制劑氨基酸類似物：----抗菌和抗腫瘤藥物葉酸類似物：----抗菌和抗腫瘤藥物堿基和核苷酸類似物：--抗腫瘤抗病毒藥物烷化劑放線菌素嵌合劑

與DNA模板結(jié)合的抑制劑

作用于DNA聚合酶或RNA集合酶的抑制劑抗菌素:如利福平、曲張霉素肽類化合物：-鵝膏蕈堿P287第九節(jié)核酸合成的抑制劑核苷酸合成抑制劑氨基酸類似物：DNA轉(zhuǎn)錄RNA前體加工成熟RNA的過程RNA合成的兩種方式：

1、DNA指導(dǎo)的

RNA合成。

2、

RNA指導(dǎo)的

RNA合成。第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用一、轉(zhuǎn)錄作用及特點(diǎn)由DNA指導(dǎo)的RNA合成，DNA以堿基互補(bǔ)原則，決定合成RNA的全部堿基成分及排列順序，將DNA模板上的遺傳信息傳遞到RNA分子的過程為轉(zhuǎn)錄作用。1、反應(yīng)體系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向5’3’。連接方式--3’,

5’磷酸二酯鍵。2、轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：不對稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）：DNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對稱轉(zhuǎn)錄。RNA生物合成小結(jié)DNA轉(zhuǎn)錄RNA前體加工成熟RNA的過程*模板鏈及反意義鏈：指導(dǎo)RNA合成的DNA模板鏈。編碼鏈及有意義鏈：不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈。

由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個(gè)基因是模板鏈，而對另一個(gè)基因則是編碼鏈。原料：四種磷酸核苷NTP,DNA中的A在RNA中變?yōu)閁合成過程是連續(xù)的，方向：5’3’合成部位：細(xì)胞核內(nèi)二、原核RNA聚合酶[組成]：5個(gè)亞基，2’為全酶，2’為核心酶。[作用]：識別DNA分子中轉(zhuǎn)錄的起始部位。促進(jìn)與模板鏈結(jié)合，并使DNA雙鏈打開17bp.。催化NTP的聚合，完成一條RNA鏈的聚合反應(yīng)。識別轉(zhuǎn)錄終止信號，停止聚合反應(yīng)，參與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。*模板鏈及反意義鏈：指導(dǎo)RNA合成的DNA模板鏈。[特點(diǎn)]：

聚合速率慢，30~85NTP/秒。缺乏外切酶活性,無校對功能，錯(cuò)誤率10-6。不同的識別不同的啟動(dòng)子。例：32識別熱休克啟動(dòng)子?？杀凰幬镆种疲ɡＦ剑Ｈ说腞NA聚合酶對利福平不敏感。利用此特點(diǎn)可研制殺菌藥物。三、真核RNA聚合酶真核較原核的酶復(fù)雜，已清楚的有Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ及Mt4型。[組成]：均由多亞基構(gòu)成，聚合酶Ⅱ中的某個(gè)亞基與原核聚合酶的亞基高度同源。四、啟動(dòng)子及終止子（promoter,terminator,stopsignal）（一）啟動(dòng)子1、原核啟動(dòng)子：[結(jié)構(gòu)]約55bp,分為起始點(diǎn)（startsite）、結(jié)合部位、識別部位。[功能]起始點(diǎn):轉(zhuǎn)錄起始部位以+1表示，轉(zhuǎn)錄的第1個(gè)核苷酸常為嘌呤---G,A。[特點(diǎn)]：聚合速率慢，30~85NTP/秒。結(jié)合部位：約6bp組成,是高度保守區(qū),共有序列為5’-TATAAT-3’,位于起始點(diǎn)上游-10。因Tm低,DNA易解開雙鏈，為RNA聚合酶提供場所。識別部位：約6bp組成,在-35處,為高度保守區(qū),序列5’-TTGACA-3’,因子識別此部位。2、真核啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)（以RNApolⅡ?yàn)槔?/p>

于-25處含AT富集區(qū),共有序列TATAA（TATAbox）-70處含共有序列CAAT,還含許多其它box,例如

GCbox,E-box等。含增強(qiáng)子[enhancer]和靜息子[silencsr]RNApolⅠ和RNApolⅢ與聚合酶Ⅱ所識別的啟動(dòng)子差異較大。（二）終止信號：特點(diǎn)：終止部位含GC富集區(qū)與AT富集區(qū),它們分別形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和連續(xù)的U區(qū)，以終止轉(zhuǎn)錄。

*蛋白因子輔助識別終止信號，參與終止。結(jié)合部位：約6bp組成,是高度保守區(qū),共有序列為5’-TA五、轉(zhuǎn)錄過程（以原核為例）（一）起始

RNA聚合酶-σ識別起始位點(diǎn)↓

核心酶與DNA結(jié)合↓E以核心酶DNA構(gòu)象改變→局部雙鏈打開17bp→NTP形成3’,5’二酯鍵形式沿

DNA滑動(dòng)因子可再次與核心酶結(jié)合，循環(huán)使用。(二）延長形成轉(zhuǎn)錄泡----由DNA雙鏈,RNA聚合酶與新合成的轉(zhuǎn)錄本RNA局部形成的結(jié)構(gòu),它貫穿于延長過程的始終。E與DNA模板互補(bǔ)的NTP

3’,5’磷酸二酯鍵相連合成方向5’3’第六章核酸化學(xué)yu代謝4課件合成出的RNA與DNA形成雜交分子,約12bp，因結(jié)合不緊很易脫離。（三）終止合成移到終止信號時(shí),酶不滑動(dòng),聚合停止,轉(zhuǎn)錄完成。[特點(diǎn)]參與的終止：與RNA產(chǎn)物中富含C的部位結(jié)合,并誘使RNA聚合酶構(gòu)象改變停止滑動(dòng);因子的解螺旋酶活性,利于RNA產(chǎn)物的釋放。其它終止方式：GC區(qū)形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，聚U區(qū)使配對不穩(wěn)定,RNA產(chǎn)物的釋放。（四）真核生物轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)啟動(dòng)子復(fù)雜,某些基因不含TATAbox。順式作用元件[cis-acting-element]:指影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列。合成出的RNA與DNA形成雜交分子,約12bp，因結(jié)合不緊很形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，需多種蛋白因子參與。轉(zhuǎn)錄因子[transcriptionfactor]與反式作用因子[trans-actingfactor]:調(diào)節(jié)基因表達(dá)的蛋白為轉(zhuǎn)錄因子；它們與特異的順式作用元件相互作用,并激活另一基因的轉(zhuǎn)錄。起始前復(fù)合物的形成[pre-initiationcomplex,PIC]轉(zhuǎn)錄終止序列，在3’端之后有共同序列AATAAA及多個(gè)GT序列，RNA在轉(zhuǎn)錄終止序列處被切斷。第二節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄后的加工意義：轉(zhuǎn)錄生成的前體RNA,無生物學(xué)活性,需加工變?yōu)槌墒?、有活性的RNA。[加工種類]：剪切與剪接（cleavage,splicing）末端添加核苷酸（terminaladditing）修飾（modification）：在堿基和核糖上進(jìn)行化學(xué)修飾。RNA編輯（RNAediting）

形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，需多種蛋白因子參與。一、mRNA前體的加工（一）生成特點(diǎn)：[原核]：mRNA是多順反子(polycistronic],每分子RNA中含幾種蛋白質(zhì)信息，RNA壽命短，轉(zhuǎn)錄沒完時(shí)翻譯即開始。例:乳糖操縱子，含Z,Y,A三個(gè)基因,分別編碼半乳糖苷酶、透過酶及乙酰基轉(zhuǎn)移酶。[真核]：單順反子[monocistronic],一個(gè)mRNA僅編碼一種蛋白質(zhì)。外顯子[exon]---在真核生物基因中編碼蛋白質(zhì)的序列。內(nèi)含子[intron]---非編碼蛋白的序列,因其插于外顯子之間又稱插入序列,居間序列。hnRNA[hetorogenousRNA]-----為mRNA的前體,轉(zhuǎn)錄物中外顯子與內(nèi)含子間隔排列，需經(jīng)剪接加工后生成mRNA。一、mRNA前體的加工（二）mRNA前體加工過程原核：多順反子mRNA真核：單獨(dú)的順反子。1.5’末端帽子的生成：部位:核內(nèi)2.3’末端多聚尾的生成：部位:核內(nèi),胞質(zhì)有酶也可進(jìn)行。3.剪接作用:部位---胞核在細(xì)胞核內(nèi),hnRNA剪切內(nèi)含子,將個(gè)外顯子連接為成熟mRNA的過程。少數(shù)基因不需剪接~干擾素例1：卵清蛋白基因成熟過程。例2:同一轉(zhuǎn)錄本,在不同的組織,因剪接差異產(chǎn)生各自不同的mRNA。第六章核酸化學(xué)yu代謝4課件4.甲基化：甲基化發(fā)生在剪接之前,在非編碼區(qū)分子含1~2個(gè)m6A。5.RNA編輯（RNAediting）某些mRNA的核苷酸序列,在生成轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物后還需插入、刪除或取代一些核苷酸殘基,方能生成具有正確翻譯功能的模板,遺傳信息在mRNA水平上的改變過程，稱為RNA編輯。第六章核酸化學(xué)yu代謝4課件二、tRNA前體的加工1、切除多余的核苷酸，RNasep切除5’端多余的核苷酸；RnaseD切除3’端多余的核苷酸.2、剪切內(nèi)含子：核酸內(nèi)切酶切除內(nèi)含子,連接酶進(jìn)行連接。3、修飾與3’末端加-CCA:甲基化,脫氨基,還原反應(yīng)在核苷酸基轉(zhuǎn)移酶催化下，加入CCA。三、rRNA前體的加工特點(diǎn)：rRNA拷貝多,原核5~107;真核:果蠅260;Hela細(xì)胞1100個(gè)拷貝。過程：1、剪切作用，需核酸酶。2、甲基化修飾，在堿基上。3、自我剪接。二、tRNA前體的加工[核酶與內(nèi)含子的關(guān)系]：1.目前發(fā)現(xiàn)的核酶數(shù)量較少，常見于rRNA的內(nèi)含子.2.內(nèi)含子存在于各種RNA分子中，它們并不都具有核酶的功能。3.內(nèi)含子分為三類：（1）內(nèi)含子可自我剪接,不需任何蛋白質(zhì)參與,分兩型---需鳥苷參與。形成套索形式剪接。（2）內(nèi)含子的剪接需要蛋白酶的參與，如tRNA。（3）內(nèi)含子的剪接需形成剪接體的形式，除各種蛋白因子外還需各種snRNP的參與。第六章核酸化學(xué)yu代謝4課件

第八節(jié)RNA的生物合成transcriptionP280

第八節(jié)RNA的生物合成transcriptionP280一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成（一）轉(zhuǎn)錄的概念（二）RNA聚合酶及催化反應(yīng)（三）RNA合成過程（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子（五）終止子和終止因子一、DNA指導(dǎo)下RNA的合成（一）轉(zhuǎn)錄的概念（一）轉(zhuǎn)錄的概念和DNA的有義鏈和反義鏈

轉(zhuǎn)錄是在DNA的指導(dǎo)下、RNA聚合酶的催化下，按照堿基配對的原則，以四種核苷酸為原料合成一條與模板DNA互補(bǔ)的RNA

的過程。一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位：RNA的轉(zhuǎn)錄從DNA模板的特定位點(diǎn)開始，并在一定的位點(diǎn)終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位。

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)模板鏈（templattestrand）：用于轉(zhuǎn)錄的鏈

反意義鏈(antisensestrand)有意義鏈(sensestrand)編碼鏈非信息區(qū)DNA5′5′3′3′（一）轉(zhuǎn)錄的概念和DNA的有義鏈和反義鏈轉(zhuǎn)錄是在D（二）大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(α2ββ)起始因子β——和模板DNA結(jié)合，與轉(zhuǎn)錄的終止有關(guān)β——起始和催化聚合反應(yīng)α——？-—與啟動(dòng)子結(jié)合，參與轉(zhuǎn)錄起始。全酶(α2ββ)細(xì)菌RNA聚合酶可被藥物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶對利福平不敏感。利用此特點(diǎn)可研制殺菌藥物。（二）大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(αRNA聚合酶催化的反應(yīng)ACGACGUU模板DNA5′3′5′3′新合成RNARNA聚合酶催化的反應(yīng)ACGACGUU模板DNA5′3′5′（三）大腸桿菌R

N

A合成過程起始雙鏈DNA局部解開磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長階段53RNA

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)5RNA聚合酶5353553離開（三）大腸桿菌R

N

A合成過程起始雙鏈DNA局部解開磷酸二RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向新生RNA復(fù)鏈解鏈編碼鏈（有義鏈）模板鏈（反義鏈）延長部位RNA鏈的延伸圖解3′5′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生物原核生物mRNA前體轉(zhuǎn)運(yùn)加工mRNAmRNA

真核生物中轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在不同的區(qū)域

RNA聚合酶不相同啟動(dòng)子不同轉(zhuǎn)錄后RNA加工修飾不同真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別

DNA核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子

啟動(dòng)子(promoter)是指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。

轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactor)

：RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子（蛋白質(zhì)）。

例：大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能（四）啟動(dòng)子和轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)子(promoter)大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能××AGTCTTGACA××××××××××××××××××AAT××××××××××××××TTAAAT××××××AACTGT××××AAT××××××××××××××××Pribnow框-10-35識別區(qū)16-19bp5-9bp起點(diǎn)有助于雙鏈解開大腸桿菌啟動(dòng)子共有序列的功能××AGTCTTGACA××××（五）終止子和終止因子終止子(termter)：

提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNA序列。終止因子(terminationfactor)協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質(zhì)）。通讀(readthrough)

：有的終止信號的作用可被特異的因子所阻止，使RNA聚合酶得以越過終止子繼續(xù)轉(zhuǎn)錄?？菇K止因子(antitermination)：引起抗終止作用的蛋白質(zhì)。例：大腸桿菌的兩種終止因子

（五）終止子和終止因子終止子(termter)：提供轉(zhuǎn)錄大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)A.不依賴于Rho（）的終止子A.依賴于Rho（）的終止子富含G-C系列UP282大腸桿菌兩類終止子的回文結(jié)構(gòu)A.不依賴于Rho（）的終止二、RNA轉(zhuǎn)錄后的加工（一）RNA的加工（二）RNA的拼接、編輯和再編輯（三）RNA生物功能多樣性（四）RNA的降解二、RNA轉(zhuǎn)錄后的加工（一）RNA的加工（一）原核生物中rRNA前體的加工

甲基化作用專一核酸外切酶30S前體17StRNA25S專一核酸外切酶16SrRNAtRNA23SrRNA5S

rRNA專一核酸外切酶（一）原核生物中rRNA前體的加工

甲基化作用30S前體17tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列：

5’—端切除幾到10個(gè)核苷酸。b、末端添加：3’-端添加CCA序列。c、修飾：形成稀有堿基如DH2。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸內(nèi)切酶的作用表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用表示核酸外切酶的作用

表示異構(gòu)化酶的作用

tRNA前體分子的加工a、切除tRNA前體兩端多余的序列：b早轉(zhuǎn)錄本成熟tRNA加工酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工早轉(zhuǎn)錄本成熟tRNA加工酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工真核細(xì)胞mRNA的加工5′

“帽子”PolyA

3′

順反子(cistron)

m7G-5′ppp-N-3′pAAAAAAA-OH5′端接上一個(gè)“帽子”(CAP)結(jié)構(gòu)

3′端添加PolyA“尾巴”,由RNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化剪接：剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)P22真核細(xì)胞mRNA的加工5′“帽子”PolyA3′順反子（二）RNA的拼接、編輯和再編碼

大多數(shù)的真核基因都是斷裂基因，斷裂基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物需要通過拼接，去除非編碼序列（即內(nèi)含子，intron），使編碼區(qū)（即外顯子，Exon）成為連續(xù)序列，這是基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

RNA編碼序列的改變稱為編輯（editing），

RNA編碼和讀碼方式的改變稱為再編碼（recoding）。由于存在選擇性的拼接、編輯和再編碼，一個(gè)基因可以產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。（二）RNA的拼接、編輯和再編碼大多數(shù)的真核基因都是

RNA編輯的生物學(xué)意義消除移碼突變等基因突變的危害增加了基因產(chǎn)物的多樣性與生物發(fā)育與分化有關(guān)，是基因調(diào)控的一種重要方式RNA編輯的生物學(xué)意義（三）RNA生物功能的多樣性1、RNA在遺傳信息的翻譯中起著決定作用。2、RNA具有重要的催化功能和其他持家功能。3、RNA轉(zhuǎn)錄后加工和修飾依賴于各類小RNA和其他蛋白質(zhì)復(fù)合物。4、RNA對基因表達(dá)和細(xì)胞功能具有重要調(diào)節(jié)作用。5、RNA在生物進(jìn)化中起重要作用。（三）RNA生物功能的多樣性1、RNA在遺傳信息的翻譯中起著（四）RNA的降解

RNA降解是涉及到基因表達(dá)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，rRNA和tRNA是穩(wěn)定的RNA，更新率低；mRNA是不穩(wěn)定的RNA，更新率非常高。因?yàn)閙RNA與其編碼基因的表達(dá)活性直接有關(guān)，不同的RNA需要以不同的速度進(jìn)行降解。脊椎動(dòng)物細(xì)胞mRNA的平均半衰期約為3h,細(xì)胞每一世代中各類mRNA約周轉(zhuǎn)10次。細(xì)菌mRNA的半衰期大約只有1.5min，以適應(yīng)快速生長和對環(huán)境作出快速反應(yīng)的要求。細(xì)胞中存在各種核糖核酸酶，可以降解RNA。真核生物mRNA降解的主要途徑首先是poly(A)尾巴的縮短，去腺苷酸化能誘發(fā)脫去5端帽子結(jié)構(gòu)，然后由5-3方向和3-5

方向降解mRNA。（四）RNA的降解RNA降解是涉及到基因表達(dá)的一個(gè)重要

三、RNA的復(fù)制大多數(shù)植物病毒和許多動(dòng)物病毒和噬菌體是以RNA為遺傳物質(zhì)，稱RNA病毒RNA的復(fù)制：能在病毒RNA指導(dǎo)下合成新的RNA。

RNA復(fù)制酶具有很高的模板專一性，只識別病毒自身的RNA，對寄主細(xì)胞或其他病毒的RNA無反應(yīng)。P286

三、RNA的復(fù)制P286逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞丟失被膜丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋白被膜蛋白逆轉(zhuǎn)錄酶逆逆轉(zhuǎn)錄病毒的生活周期生活周期RNA衣殼被膜逆轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯噬菌體Q的合成

A.負(fù)鏈的合成B.正鏈的合成病毒的正鏈復(fù)制中間體復(fù)制中間體新合成的正鏈新合成的負(fù)鏈負(fù)鏈?zhǔn)删wQ的合成

A.負(fù)鏈的合成B.正鏈的合成病毒的正鏈DNA和RNA合成的比較DNA和RNA合成的比較第九節(jié)核酸合成的抑制劑

核苷酸合成抑制劑氨基酸類似物：----抗菌和抗腫瘤藥物葉酸類似物：----抗菌和抗腫瘤藥物堿基和核苷酸類似物：--抗腫瘤抗病毒藥物烷化劑放線菌素嵌合劑

與DNA模板結(jié)合的抑制劑

作用于DNA聚合酶或RNA集合酶的抑制劑抗菌素:如利福平、曲張霉素肽類化合物：-鵝膏蕈堿P287第九節(jié)核酸合成的抑制劑核苷酸合成抑制劑氨基酸類似物：DNA轉(zhuǎn)錄RNA前體加工成熟RNA的過程RNA合成的兩種方式：

1、DNA指導(dǎo)的

RNA合成。

2、

RNA指導(dǎo)的

RNA合成。第一節(jié)轉(zhuǎn)錄作用一、轉(zhuǎn)錄作用及特點(diǎn)由DNA指導(dǎo)的RNA合成，DNA以堿基互補(bǔ)原則，決定合成RNA的全部堿基成分及排列順序，將DNA模板上的遺傳信息傳遞到RNA分子的過程為轉(zhuǎn)錄作用。1、反應(yīng)體系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向5’3’。連接方式--3’,

5’磷酸二酯鍵。2、轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：不對稱轉(zhuǎn)錄（asymmetrictranscription）：DNA片段轉(zhuǎn)錄時(shí)，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對稱轉(zhuǎn)錄。RNA生物合成小結(jié)DNA轉(zhuǎn)錄RNA前體加工成熟RNA的過程*模板鏈及反意義鏈：指導(dǎo)RNA合成的DNA模板鏈。編碼鏈及有意義鏈：不作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈。

由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個(gè)基因是模板鏈，而對另一個(gè)基因則是編碼鏈。原料：四種磷酸核苷NTP,DNA中的A在RNA中變?yōu)閁合成過程是連續(xù)的，方向：5’3’合成部位：細(xì)胞核內(nèi)二、原核RNA聚合酶[組成]：5個(gè)亞基，2’為全酶，2’為核心酶。[作用]：識別DNA分子中轉(zhuǎn)錄的起始部位。促進(jìn)與模板鏈結(jié)合，并使DNA雙鏈打開17bp.。催化NTP的聚合，完成一條RNA鏈的聚合反應(yīng)。識別轉(zhuǎn)錄終止信號，停止聚合反應(yīng)，參與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。*模板鏈及反意義鏈：指導(dǎo)RNA合成的DNA模板鏈。[特點(diǎn)]：

聚合速率慢，30~85NTP/秒。缺乏外切酶活性,無校對功能，錯(cuò)誤率10-6。不同的識別不同的啟動(dòng)子。例：32識別熱休克啟動(dòng)子。可被藥物抑制（利福平）。人的RNA聚合酶對利福平不敏感。利用此特點(diǎn)可研制殺菌藥物。三、真核RNA聚合酶真核較原核的酶復(fù)雜，已清楚的有Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ及Mt4型。[組成]：均由多亞基構(gòu)成，聚合酶Ⅱ中的某個(gè)亞基與原核聚合酶的亞基高度同源。四、啟動(dòng)子及終止子（promoter,terminator,stopsignal）（一）啟動(dòng)子1、原核啟動(dòng)子：[結(jié)構(gòu)]約55bp,分為起始點(diǎn)（startsite）、結(jié)合部位、識別部位。[功能]起始點(diǎn):轉(zhuǎn)錄起始部位以+1表示，轉(zhuǎn)錄的第1個(gè)核苷酸常為嘌呤---G,A。[特點(diǎn)]：聚合速率慢，30~85NTP/秒。結(jié)合部位：約6bp組成,是高度保守區(qū),共有序列為5’-TATAAT-3’,位于起始點(diǎn)上游-10。因Tm低,DNA易解開雙鏈，為RNA聚合酶提供場所。識別部位：約6bp組成,在-35處,為高度保守區(qū),序列5’-TTGACA-3’,因子識別此部位。2、真核啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)（以RNApolⅡ?yàn)槔?/p>

于-25處含AT富集區(qū),共有序列TATAA（TATAbox）-70處含共有序列CAAT,還含許多其它box,例如

GCbox,E-box等。含增強(qiáng)子[enhancer]和靜息子[silencsr]RNApolⅠ和RNApolⅢ與聚合酶Ⅱ所識別的啟動(dòng)子差異較大。（二）終止信號：特點(diǎn)：終止部位含GC富集區(qū)與AT富集區(qū),它們分別形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和連續(xù)的U區(qū)，以終止轉(zhuǎn)錄。

*蛋白因子輔助識別終止信號，參與終止。結(jié)合部位：約6bp組成,是高度保守區(qū),共有序列為5’-TA五、轉(zhuǎn)錄過程（以原核為例）（一）起始

RNA聚合酶-σ識別起始位點(diǎn)↓

核心酶與DNA結(jié)合↓E以核心酶DNA構(gòu)象改變→局部雙鏈打開17bp→NTP形成3’,5’二酯鍵形式沿

DNA滑動(dòng)因子可再次與核心酶結(jié)合，循環(huán)使用。(二）延長形成轉(zhuǎn)錄泡----由DNA雙鏈,RNA聚合酶與新合成的轉(zhuǎn)錄本RNA局部形成的結(jié)構(gòu),它貫穿于延長過程的始終。E與DNA模板互補(bǔ)的NTP

3’,5’磷酸二酯鍵相連合成方向5’3’第六章核酸化學(xué)yu代謝4課件合成出的RNA與DNA形成雜交分子,約12bp，因結(jié)合不緊很易脫離。（三）終止合成移到終止信號時(shí),酶不滑動(dòng),聚合停止,轉(zhuǎn)錄完成。[特點(diǎn)]參與的終止：與RNA產(chǎn)物中富含C的部位結(jié)合,并誘使RNA聚合酶構(gòu)象改變停止滑動(dòng);因子的解螺旋酶活性,利于RNA產(chǎn)物的釋放。其它終止方式：GC區(qū)形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)，聚U區(qū)使配對不穩(wěn)定,RNA產(chǎn)物的釋放。（四）真核生物轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)啟動(dòng)子復(fù)雜,某些基因不含TATAbox。順式作用元件[cis-acting-element]:指影響自身基因表達(dá)活性的DNA序列。合成出的RNA與DNA形成雜交分子,約12bp，因結(jié)合不緊很形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物，需多種蛋白因子參與。轉(zhuǎn)錄因子[transcriptionfactor]與反