《从DNA到RNA的过程》PPT课件

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1、第三章从DNA到RNA本章将介绍生物信息的传递的上半部分，即转录——从DNA到RNA。基因作为唯一能够自主复制、永久存在的单位，其生理学功能以蛋白质形式得到表达。DNA序列是遗传信息的贮存者，它通过自主复制得到永存，并通过转录生成mRNA，翻译生成蛋白质的过程控制所有生命现象。转录（transcription）——生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录后得到的RNA要经过加工才能变成成熟的mRNA转录产物还可以变为rRNA和tRNA。参与转录的物质：底物:4种NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子Flash1-06一

2、、RNA转录的基本过程无论在原核还是真核细胞中，RNA链的合成都具有以下几个特点：RNA按5’→3’方向合成以DNA双链中的反义链为模板不需要引物参与合成的RNA有与DNA编码链相同的序列（A-U）转录的基本过程包括：模板的识别，转录起始，转录延伸，转录终止A.模板的识别模板的识别阶段主要指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。启动子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。真核细胞中的模板识别与原核细胞有所不同，需要一些转录调控因子（辅助蛋白），RNA聚合酶才能识别启动子并形成转录前起始复合物（PIC）。B.

3、转录起始RNA聚合酶结合到启动子上以后，使启动子附近的DNA解旋并解链，形成转录泡以促使核糖核苷酸与模板DNA配对。转录起始即是RNA链上第一个核苷酸键的产生。无需引物。起始后直到形成9个核苷酸的过程是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直在启动子处，之后进入正常延伸。C.转录延伸转录延伸即是RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心酶沿着模板DNA移动并使新生RNA链不断伸长的过程。D.转录终止当RNA链延伸到终止位点时，RNA将停止合成，转录泡瓦解，DNA链复原，新生RNA链和RNA聚合酶将被释放下来。这即是转录终止。二、转录系统的组成A.RNA聚合酶RNA聚合酶

4、是转录过程中最关键的酶。原核和真核生物的RNA聚合酶虽然都能催化RNA的合成，但在其分子组成、种类和生物化学特性上各有特色。原核生物RNA聚合酶在细菌中，一种RNA聚合酶几乎负责所有mRNA、rRNA和tRNA的合成。大肠杆菌RNA聚合酶：2个α亚基1个β亚基1个β’亚基1个σ亚基核心酶全酶转录的起始过程需要全酶，延伸过程仅需要核心酶。各亚基的功能：β亚基和β’亚基组成了聚合酶的催化中心，它们在序列上与真核生物RNA聚合酶的两个大亚基同源。β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。α亚基可能与核心酶的组装及启动子的识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节

5、因子的相互作用。σ因子的作用是负责模板链的选择与转录的起始，它是酶的别构效应物，使酶专一性识别启动子。提高酶对启动子的亲和力，酶底结合常数提高103倍降低酶对非专一性位点的亲和力，非特异性结合常数降低104倍某些细菌内含有能识别不同启动子的σ因子。单个核苷酸与开链启动子-酶复合物结合新生RNA的5’端6-9个核苷酸后，稳定酶-DNA-RNA三元复合物释放σ因子，进入延伸期真核生物RNA聚合酶在真核生物中共有3类RNA聚合酶。真核生物RNA聚合酶一般由8-16个亚基所组成，相对分子质量超过5×105。酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁28s

6、,18s,5.8srRNAs50～70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA,mRNA,某些SnRNAs20～40%高度敏感RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs～10%存在物种特异性酵母的RNA聚合酶有12个亚基，晶体结构已定位了聚合酶Ⅱ的10个亚基，催化亚基位于两个大亚基间的缝中，当DNA进入聚合酶时下游的钳子（jaws）结构可夹住DNA链。双环八肽──α-鹅膏蕈碱：在不论何种真核细胞中，RNA聚合酶Ⅱ的活性均可被低浓度的α-鹅膏蕈碱所迅速抑制，而聚合酶Ⅰ却不被抑制。聚合酶Ⅲ对α-鹅膏蕈碱的反应则不尽相同:在动物细胞中聚合酶Ⅲ可被高浓度α-鹅

7、膏蕈碱所抑制，而在酵母和昆虫细胞中则不会被抑制。其它RNA聚合酶除了前述两种RNA聚合酶，还有：T3和T7噬菌体RNA聚合酶。仅有一条多肽链组成，相对分子质量小于1×105。线粒体RNA聚合酶。仅有一条多肽链组成，相对分子质量小于7×104，与T7噬菌体RNA聚合酶有同源性。叶绿体RNA聚合酶。结构比较大，与细菌RNA聚合酶相似，由多个亚基组成。B.转录复合物在转录的不同阶段，RNA聚合酶将同DNA结合，形成不同的复合物：在识别阶段，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭二元复合物。接着，结合处DNA双链解开，封闭复合物变为开放二元复合物。转录开始，由RNA聚合酶、DN

8、A和新生R