文档介绍：第十章 RNA的生物合成和加工下册 P455
贮存于DNA的遗传信息需通过转录和翻译而得到表达。通过转录在RNA聚合酶催化下合成细胞内各种RNA(mRNA、r-RNA、t RNA和具有各种特殊功能的小RNA),转录的RNA产物通常要经过一系列加工和修饰才能成为成熟的RNA分子,遗传信息表达过程中存在复杂调控机制。
RNA携带遗传信息(RNA为信息分子)可以指导RNA合成(复制),也可以指导DNA合成(逆转录);RNA还具催化(核酶)等多种功能(RNA为功能分子)。
10-1 DNA指导下的RNA合成
转录:是以DNA分子为模板合成与其核苷酸顺序相对应的RNA分子的过程。
基因是遗传物质的最小功能单位,相当于DNA一个片段。一个转录单位可以是一个基因也可以是多个基因。
基因的转录是一种有选择性的过程,随着细胞的不同生长发育阶段和细胞内外条件的改变将转录不同的基因。
转录
(1)DNA指导下的RNA聚合酶:
该酶所需底物:四种核糖核苷三磷酸(ATP,GTP,UTP及CTP)。
模板:双链DNA或单链DNA。
Mg2+:促进聚合。
不需引物,合成方向也是5‘→3‘。
催化聚合反应产生的PPi水解推动反应向前。
RNA酶无校对功能。
(2)不对称转录:
在体内DNA两条链中仅有一条链可用于转录,某些区域以这条链转录,另一些区域则可以另一条链转录。
用于转录的链称为模板链或负链(-DNA),对应的链为编码链,即正链(+DNA)。编码链与转录出来的RNA链碱基序列一样,只是以U取代T,它无转录功能,只能进行复制。
RNA转录时无需将DNA双链完全解开,RNA聚合酶能够局部解开DNA的两条链,并以其中一条链为有效的模板,在其上合成出互补的RNA链,合成的RNA链随DNA双链恢复而离开DNA链。
P456 图36-1 E. coli RNA聚合酶进行转录。
(3) E. coli的RNA聚合酶:
全酶由五个亚基(α2ββ‘σ)组成,相对分子量465,000。没有σ亚基的酶(α2ββ‘)叫核心酶,只能使已开始合成的RNA链延长,而不具有起始合成RNA的能力。开始合成的RNA链时必须有σ亚基参与作用,σ亚基为起始亚基。
(4)转录反应四阶段:
模板的识别,转录的起始、延伸和终止。
1. 识别:RNA聚合酶在σ亚基引导下识别并结合到启动子上,DNA双链局部解链,形成转录泡(解链区)。
2. 起始:在模板链上通过碱基配对合成最初RNA链,σ亚基脱离核心酶,酶离开启动子。
3. 延伸:核心酶向前移动,RNA链不断生长,并在解链区形成RNA-DNA杂交体,然后DNA恢复双螺旋结构,RNA链被置换出来。
4. 终止:RNA聚合酶到达基因转录终点,在Nus因子帮助下识别转录终止信号,停止RNA链的生长,酶与RNA链离开模板,DNA恢复双螺旋结构。
P457 图36-2 RNA聚合酶催化的转录过程。
真核生物的RNA聚合酶分子为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三种,分别转录rRNA、mRNA和小RNA。
(二)启动子和转录因子
启动子:RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。
原核生物启动子:有两个保守序列,位于-10的pribnow框和位于-35的识别区,-10区位于转录开始位置上游(向左)约10个核苷酸处,-35区位于上游约3