第二节 rna 的生物合成
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第二节 RNA 的生物合成. 1. 转录的反应. n 1 d ATP. n 2 d CTP. RNA 聚合酶. RNA. + ( n 1 +n 2 +n 3 +n 4 ) PPi. n 3 d GTP. DNA 模板. n 4 d UTP. 定义:从 DNA 区段(基因)中的一条链为模板,在 RNA 聚合酶的催化下,以四种核苷酸为原料,按照 A-U,G-C 配对原则合成 RNA. 2. 转录的方式. 特点: 不对称转录-- 我们将用作 RNA 合成的模板的链叫做 反义链 ;另一条不做模板的链叫 有义链 。 RNA 为全保留 转录 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第二节 第二节 RNARNA 的生物合成的生物合成
1. 转录的反应
n1d ATP
n2d CTP
n3d GTPn4d UTP
RNA 聚合酶DNA 模板
RNA +( n1+n2+n3+n4)PPi
定义:从定义:从 DNADNA区段区段 ((基因基因 ))中的一条链为模板,在中的一条链为模板,在RNARNA聚合酶的催化下,以四种核苷酸为原料,按照聚合酶的催化下,以四种核苷酸为原料,按照A-UA-U,, G-CG-C配对原则合成配对原则合成 RNARNA
特点:特点:
1.1.不对称转录不对称转录 ---- 我们将用作 RNA合成的模板的链叫做反义链;另一条不做模板的链叫有义链。 RNA为全保留转录转录
2.转录开始不需要引物,链的延长方向也是 5′→ 3′
3. RNA聚合酶对利福平敏感
2. 转录的方式
2. 转录的方式
2. 转录的方式
对于整个 DNA双链,每条链上有的区段用作有义链,有的区段用作反义链。
3. 原核生物参与转录的酶
亚基组成: 2'= 2'+
全酶 核心酶
—— RNA聚合酶
亚基 —— 解开前方的 DNA双螺旋、恢复后面的 DNA双螺旋
亚基 —— 催化磷酸二酯键的形成'亚基 —— 与 DNA的非模板链结合
3. 原核生物参与转录的酶
亚基组成: 2'= 2'+
全酶 核心酶
核心酶:解开前方的 DNA双螺旋、 RNA链的延伸、恢复后面的 DNA双螺旋
亚基:识别 DNA上转录的起始部位,从而引导全酶结合上去
此外,每个 RNA聚合酶还含有 2 个 Zn离子。
—— RNA聚合酶
4. 转录的过程
DNA上存在着转录的起始信号,它是特殊的核苷酸序列,称为启动子。转录是由 RNA聚合酶全酶结合于启动子而被启动的。
(1) 转录的启动
4. 转录的过程(1) 转录的启动
聚合酶全酶上的因子能识别启动子,并识别有义链,从而使全酶定位到启动子部位。
4. 转录的过程(2) 转录的起始
由全酶在启动子附近将 DNA局部解链,约解开 17 个碱基对。(酶与启动子结合的部位是 AT
富集区,有利于解链)
第一个核苷三磷酸 ( 常常是 GTP 或 ATP) 结合到全酶上,形成“启动子 - 全酶 - 核苷三磷酸”三元起始复合物。
第二个核苷酸参入,连结到第一个核苷酸的 3'羟基上,形成了第一个磷酸二酯键。
因子从全酶上掉下,又去结合其它的核心酶。
4. 转录的过程(3) 链的延伸
当 s 因子从核心酶上脱落后,核心酶与DNA 链的结合变得疏松 ( 依靠其蛋白质的碱性与酸性核酸之间的非特异性的静电引力 ) ,可以在模板链上滑动,方向为 DNA模板链的 3′→ 5′ ,同时将核苷酸逐个加到 RNA链的 3'-OH端,使 RNA链以 5′→ 3′ 方向延伸。
4. 转录的过程(3) 链的延伸
DNA 上的解螺旋区:在 RNA 链延伸的同时, RNA 聚合酶继续解开它前方的 DNA 双螺旋,暴露出新的模板链,而后面被解开的两条DNA 单链又重新形成双螺旋, DNA 上的解螺旋区保持约 17 个碱基对的长度。
4. 转录的过程(3) 链的延伸
RNA-DNA 杂交区:刚合成出来的 RNA 链与解开的 DNA模板链之间可形成一小段 RNA-DNA 杂交区。随着核心酶的移动, RNA链不断地延伸,杂交区也往前延伸,但后面的杂交区随着 DNA双螺旋的回复, RNA链逐渐被置换出来,因此,杂交区也保持着固定一小段。
4. 转录的过程 (4) 转录的终止
DNA分子上有终止转录的特殊信号,也是特定的核苷酸序列,称为终止子。
核心酶能识别终止子,停止转录。
这一过程有时需要一种蛋白质 —— 因子的帮助(当终止信号较弱时);有时不需要(当终止信号较强时)。
核心酶释放出 RNA,自己也离开DNA。 DNA上的解链区重新形成双螺旋。
4. 转录的过程 (4) 转录的终止
一、 mRNA 加工 a 帽子结构
5. 转录后加工
b 帽子结构功能
有利于核糖体对mRNA的识别, Cap0是必需的,而 Cap1 和 Cap2并非需要的;
增加mRNA的稳定性,避免核酸酶的作用。
5. 转录后加工
Poly A 尾巴不是由 DNA编码,而是mRNA合成后由一个 300-KDa, RNA末端腺苷酸转移酶 (RNA terminal ribodenylate transferase)催化下加上去,但不是在mRNA 3末端直接加上去。
c Poly A 尾巴
是 mRNA的一个特怔, A 的数量为 200 b
5. 转录后加工
二、 rRNA
原核生物
E.coli, 已知有三种 rRNA:
5S, 16S, 23S,
120 b, 1541 b, 2904 b
E.coli 有 7 个这样的操纵子。
5. 转录后加工
二、 rRNA
真核生物
E.coli, 已知有三种 rRNA:
18S 、 5.8S 、 28S 及 5S rRNA
5. 转录后加工
5. 总 结
DNA 复制 DNA 转录
原料 dDNA NTP
模板 完整两条链双向复制 DNA 区段一条链不对称转录
引物 RNA 为引物 不需要
酶与蛋白因子 9 种酶和蛋白因子 全酶
校正功能 有 无
差错率 10-9-10-10 10-4-10-5
复制与转录比较
The end
1.中心法则:描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在 DNA中, DNA被复制传给子代细胞,信息被拷贝或由 DNA转录成RNA,然后 RNA翻译成多肽链。由于逆转录酶的发现,也可以以 RNA为模板合成 DNA。
2.转录 (transcription):在由 RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下,从双链 DNA
分子中拷贝生物信息生成一条 RNA链的过程。
六、名词解释
3. 模板链 (template strand)或反义链:可作为模板转录为 RNA的那条链,该链与转录的 RNA碱基互补 (A-U, G-C)。在转录过程中, RNA聚合酶与模板链结合,并沿着模板链的 3’5’方向移动,按照 5’3’方向催化 RNA的合成。
4 .编码链 (codingstrand)或有义链:双链 DNA
中,不能进行转录的那条 DNA链,该链的核苷酸序列与转录生成的 RNA的序列一致 ( 在 RNA中是以 U取代了 DNA中的 T)。
六、名词解释
5. 核心酶 (core-enzyme):大肠杆菌的 RNA聚合酶全酶由 5个亚基组成 (a2),没有亚基的酶叫核心酶。核心酶只能使已开始合成的 RNA链延长,但不具有起始合成 RNA的能力,必须加入亚基才表现出全部聚合酶的活性。
6. RNA聚合酶 (RNApolymerase):以一条 DNA
链或 RNA为模板催化由核苷 -5- 三磷酸合成 RNA
的酶。
六、名词解释
7. 启动子 (promoter):在 DNA分子中, RNA聚合酶能够结合并导致转录起始的序列。
8. 内含子 (intron):在转录后的加工中,从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。内含子也指编码相应 RNA内含子的 DNA中的区域。
9 .外显子 (extron):既存在于最初的转录产物中,也存在于成熟的 RNA分子中的核苷酸序列。外显子也指编码相应 RNA外显子的 DNA中的区域。
六、名词解释
10. RNA加工过程 (RNA processing):将一个RNA原初转录产物转换成成熟 RNA分子的反应过程。加工包括从原初转录产物中删除一些核苷酸,添加一些基因没有编码的核苷酸和对某些碱基进行共价修饰。
11. RNA剪接 (RNA splicing);从 DNA模板链转录出的最初转录产物中除去内含子,并将外显子连接起来形成一个连续的 RNA分子的过程。
六、名词解释