大学分子生物学经典课件第三章 生物信息传递(上)-从DNA到RNA

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1、第三章生物信息传递（上）从DNA到RNA逆转录7/17/20211转录（transcription)以DNA单链为模板，NTP为原料，在依赖DNA的RNA聚合酶催化下合成RNA链的过程。模板链（templatestrans）或无意义链(antisensestrand)：作为模板，按碱基互补配对原则转录成RNA的DNA链。编码链（codingstrand）或有意义链(sensestrand)与模板链互补的非模板链，其编码区的碱基序列与转录产物mRNA的序列相同（仅T、U互换）。7/17/20212编码链（codingstrand）模板链（templatestrans）7/17/202

2、13相同或相似差异转录复制模板DNA模板链转录两股链均可复制原料核苷三磷酸NTPdNTP碱基配对遵从碱基配对原则A-U;T-A;G-CA-T;G-C聚合酶依赖DNA的聚合酶RNA聚合酶DNA聚合酶产物多核苷酸链mRNA,tRNA,rRNA等子代双链DNA特点不对称转录半保留、半不连续复制转录与复制的异同点7/17/20214第一节RNA转录的基本过程第二节转录机器的主要成分第三节启动子与转录的起始第四节原核生物与真核生物mRNA特征的比较第五节终止与抗终止第六节内含子的剪切、编辑及化学修释7/17/20215第一节RNA的转录一、转录的基本过程模板的识别转录的起始通过启动子转录的延

3、伸转录的终止7/17/20216随机扩散定向取代随机行走模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。7/17/20217启动子（promoter)：是基因转录起始所必需的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。在原核生物中，σ因子辨认-35区，全酶与该区结合形成疏松复合物，继而全酶向-10区及起始位点移动，到起始位点后全酶与DNA结合紧密。7/17/20218全酶-启动子形成闭合二重复合体；闭合复合体转变为开放复合体；整合进最初两个核苷酸，形成一个磷酸二酯键，形成三重复合体；转录的起始原核生物转录的起始7/17/20219通过启动子在酶不需要移

4、动时，即可加入9个核苷酸，但在加入核苷酸过程中，随时可能释放RNA；起始成功后，释放出σ因子。7/17/202110真核生物转录的起始真核生物有三种RNA聚合酶，分别催化不同RNA的合成，每种酶的作用均需一些蛋白辅助因子的参与，将这些因子称为转录因子。转录因子的命名冠以聚合酶的名称，如RNA聚合酶II所需的转录因子称为转录因子II（transcriptionfactorII,TFII)。7/17/202111TFs帮助RNA聚合酶识别启动子。TFs(转录因子）必须先与DNA形成复合物，帮助RNA聚合酶定位到转录起始的位点。RNA聚合酶和转录因子在DNA上的定位形成前起始复合物，由于

5、转录因子的作用复合物由封闭型转换成开放型。7/17/202112正常的延伸中，新的磷酸二酯键在特定的活性位点进行；(NMP)n+NTP=(NMP)n+1+PPi转录的延伸7/17/202113出现故障时，RNA聚合酶停止前进并回撤；在RNA的3'端切割，形成新的3'-OH末端；重新开始延伸RNA链。7/17/202114转录的终止RNA聚合酶释放，RNA链释放，DNA恢复成双螺旋状态7/17/202115第二节转录机器的主要成分一、RNA聚合酶RNA聚合酶主要以双链DNA为模板；RNA聚合酶是转录过程中最关键的酶；每个细胞中约有7000个RNA聚合酶；任何时候大约2000~2500

6、个核心酶执行转录功能。7/17/202116催化中心ββ′α：参与核心酶组装及的启动子识别全酶α2ββ′ωσ核心酶α2ββ′ωσ亚基识别模板链并与启动子结合使转录起始，在转录延伸阶段，σ亚基与核心酶解离，仅由核心酶参与延伸过程。1、原核生物RNA聚合酶与模板DNA、底物NTP及新生RNA链结合7/17/202117核心酶可以DNA为模板合成RNA，但不能在正确的位点起始。起始必须有σ因子；σ因子能够提高酶和启动子识别的特异性，同时也降低酶和非特异位点的亲和力。在某些细菌细胞内含有能识别不同启动子的σ因子，以适应不同生长发育阶段的要求，调控不同基因转录的起始。σ因子因子基因功能σ70

7、rpoD广泛σ32rpoH热休克σ54rpoN氮代谢7/17/202118Tσ32蛋白部分变性rpoH表达热激蛋白基因转录热激反应（heatshockresponse）正常条件下，核心酶与σ70结合，转录普通基因；温度升高后，新的转录因子表达，激活热激基因的表达。σ32可与σ70竞争核心酶，并可迅速降解。7/17/202119σ因子与核心酶的解离-结合对RNA聚合酶功能的影响核心酶与DNA双链的作用比较松散，结合半寿期约1h。核心酶不区分启动子和其他序列。σ因子加入后