分子生物学第四讲生物信息的传递（上）－从dna到rna一.ppt

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1、第四讲生物信息的传递（上）－从DNA到RNADNA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来控制生命现象。基因表达包括转录(transcription)和翻译(translation)两个阶段。转录是以DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下，利用4种三磷酸核苷酸合成互补的RNA的过程。是基因表达的核心步骤。编码链（非编码链）除了少数RNA病毒外，所有的RNA分子都来自DNA。生物体内共有3种RNA：1、信使RNA(mRNA)2、转运RNA(tRNA)3、核糖体RNA(rRNA)一、依赖于DNA的RNA合成（转录）A．转

2、录中不需要RNA引物(RNA聚合酶性质)；B．转录反应一般只用一小段DNA做模板；C．在转录区，一般都只有一条DNA链可以作为模板。D.原料:三磷酸核苷酸转录与复制的不同点：真核生物的基因结构大肠杆菌乳糖操纵子LacZ（半乳糖苷酶）3510bpLacY（半乳糖苷通透酶）780bpLacA（半乳糖乙酰酶）825bp结构基因启动子（P）TGTTGACATTTATTTGTTATAATGCAT6~9bp4~7bp操纵基因（O）53识别部位结合部位乳糖操纵子调节基因（R）1040bp原核生物基因的结构模板识别转录起始转录延伸转录终止（一）转录的基本过程模板识别

3、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。原核生物：RNA聚合酶与启动子直接识别。真核生物：RNA聚合酶不能直接识别基因的启动子区，需要转录调控因子(辅助蛋白质)按特定顺序结合于启动子上，RNA聚合酶才能与之相结合并形成复杂的前起始复合物。转录起始：RNA链上第一个核苷酸键的产生。转录的延伸：RNA聚合酶离开启动子，沿DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。转录起始后直到形成9个核苷酸短链是通过启动子阶段，此时RNA聚合酶一直处于启动子区，新生的RNA链与DNA模板链的结合不够牢固，很容易从DNA链上掉下来并导致转录重新开始。一旦RNA

4、聚合酶成功地合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录就进入正常的延伸阶段。转录的终止当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。动画（二）转录机器的主要成分1、RNA聚合酶以DNA序列为模板的RNA聚合酶主要以双链DNA中的一条链为模板，以4种核苷三磷酸为原料，并以Mg2＋/Mn2＋为辅助因子，催化RNA链的起始、延伸和终止，它不需要任何引物，催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。大肠杆菌RNA聚合酶大多数原核生物RN

5、A聚合酶的组成是相同的，大肠杆菌RNA聚合酶由2个α亚基、一个β亚基、一个β’亚基和一个ω亚基组成，称为核心酶。加上一个σ亚基后则成为聚合酶全酶(holoenzyme)，相对分子质量为4.65×l05(图3-3)。由β和β’亚基组成了聚合酶的催化中心。β亚基能与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物相结合。α亚基与核心酶的组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。σ因子的作用是负责模板链的选择和转录的起始，它使酶专一性识别模板上的启动子。σ因子可以极大地提高RNA聚合酶对启动子区DNA序列的亲和力。真核细胞RNA聚合酶真核生物中共有3类RNA聚合

6、酶，它们在细胞核中的位置不同，负责转录的基因不同。真核生物RNA聚合酶一般有8～14个亚基所组成，相对分子质量超过5×105。不同生物3类聚合酶的亚基种类和大小存在两条普遍遵循的原则:一是聚合酶中有两个相对分子质量超过l×105的大亚基；二是同种生物3类聚合酶有"共享"小亚基的倾向，即有几个小亚基是其中3类或2类聚合酶所共有的。2、转录复合物σ因子的作用是启动子的选择和转录的起始，而核心酶的作用是链的延伸。原核生物原核生物启动子选择阶段包括RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物。伴随着DNA构象上的重大变化，封闭复合物转变成开放复合物，

7、聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开。开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后→(RNA聚合酶、DNA和新生RNA)三元起始复合物三元起始复合物可以进入两条不同的反应途径：①是合成并释放2～9个核苷酸的短RNA转录物－流产式起始②是尽快释放σ亚基，转录起始复合物通过上游启动子区并生成由核心酶、DNA和新生RNA所组成的三元延伸复合物。转录延伸复合物是转录循环中一个十分重要的环节。与转录起始复合物相比，延伸复合物极为稳定，可以长时间地与DNA模板相结合而不解离。只有在它遇到转录终止信号时，RNA聚合酶才停止加入