生物競(jìng)賽課件：RNA的生物合成.ppt

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1、RNA的生物合成（一）模板和酶（二）以DNA為模板合成RNA的過(guò)程（三）以RNA為模板合成RNA的過(guò)程（四）RNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）模板和酶1.轉(zhuǎn)錄模板2.RNA聚合酶3.酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合1.轉(zhuǎn)錄模板基因中雙鏈DNA中僅有一股鏈被轉(zhuǎn)錄。把被轉(zhuǎn)錄的一股鏈稱(chēng)為模板鏈（templatestrand）或稱(chēng)反義鏈（anti-sensestrand），另一股鏈因與合成的RNA有相同的編碼而稱(chēng)為編碼鏈（codingstrand）或稱(chēng)有意義鏈（sensestrand）。生成的mRNA與模板鏈?zhǔn)腔パa(bǔ)的，與編碼鏈完

2、全相同，只是其中以U代替了T。3’5’1.RNA聚合酶（1）原核生物的RNA聚合酶（2）真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶催化底物合成時(shí)形成磷酸二酯鍵。合成的方向是5’→3’：即RNA聚合酶是沿著模板鏈的3’→5’方向移動(dòng)。RNA聚合酶需要的條件：（1）模板雙鏈DNA或單鏈DNA均可作模板；（2）活化的底物需要4種三磷酸的核苷酸，ATP、GTP、UTP及CTP為反應(yīng)底物；（3）二價(jià)金屬離子主要是Mg2+和Mn2+。RNA聚合酶PPi由RNA聚合酶催化的鏈延長(zhǎng)反應(yīng)的機(jī)制RHOOHHHOH2C堿基HH

3、OHOOHHHOH2C堿基HHOHOOHHH2C堿基HH-OPOOORDNA板鏈模DNA板鏈模O-OOOP--POOOOPO-OHOOHHHOH2C堿基HH（1）原核生物的RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶（450Ku）它由4種，5個(gè)亞基組成。整個(gè)酶的亞基組成是α2ββ’σ，稱(chēng)為全酶。沒(méi)有σ亞基的RNA聚合酶稱(chēng)為核心酶。全酶的作用是識(shí)別起始，而核心酶的作用是延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄及辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄終止。各亞基的作用α亞基決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄；β亞基與轉(zhuǎn)錄過(guò)程有關(guān)（催化）；β’亞基結(jié)合DNA模板（開(kāi)鏈）；σ亞基辨認(rèn)起始點(diǎn)，

4、參與解開(kāi)DNA雙鏈，找到模板鏈。（2）真核生物的RNA聚合酶在真核生物中則有3種類(lèi)型的RNA聚合酶。RNA聚合酶Ⅰ:定位核仁，轉(zhuǎn)錄18S、5.8S和28SrRNA。RNA聚合酶Ⅱ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄mRNA前體和hnRNA。RNA聚合酶Ⅲ:定位核原生質(zhì)，轉(zhuǎn)錄tRNA和5SRNA。RNA聚合酶含有兩個(gè)核苷酸結(jié)合位點(diǎn)起始部位結(jié)合底物ATP或GTP，所以被轉(zhuǎn)錄的模板DNA第一個(gè)堿基通常是TTP（胸腺嘧啶）。轉(zhuǎn)錄與復(fù)制不同，不需要引物，因而合成的RNA第一個(gè)核苷酸常常是5’pppA或5’pppG。延伸部位

5、結(jié)合下一個(gè)核苷酸底物。酶與模板的辨認(rèn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄是不連續(xù)、分區(qū)段進(jìn)行的。每一轉(zhuǎn)錄區(qū)段可視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)基因及其上游（upstream）的調(diào)控序列。RNA聚合酶結(jié)合到特異DNA序列上（調(diào)控序列中，稱(chēng)為啟動(dòng)子，promoter）。轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA聚合酶結(jié)合在被轉(zhuǎn)錄的DNA區(qū)段上，結(jié)合的特定部位稱(chēng)為啟動(dòng)子（promoter）。它是20至200個(gè)堿基的特定順序。通常將DNA上被轉(zhuǎn)錄的第一個(gè)堿基以十1代表；第二個(gè)為十2。十1之前的堿基為–1，第二個(gè)為-2，…。啟動(dòng)子的位置在被轉(zhuǎn)錄堿基之前所以順

6、序號(hào)均為負(fù)。習(xí)慣上也將+1以下的轉(zhuǎn)錄方向稱(chēng)“下游”，-1以上稱(chēng)“上游”，啟動(dòng)子在轉(zhuǎn)錄單位的上游區(qū)。啟動(dòng)子原核生物的啟動(dòng)子存在兩個(gè)共同的順序：-10順序也稱(chēng)為Pribnow順序（pribnowbox）,基本順序：TATAATG。被看作是雙螺旋打開(kāi),形成啟動(dòng)復(fù)合物的區(qū)域。-35順序被認(rèn)為是酶結(jié)合的起始部位。RNApoⅠ與–35區(qū)辨認(rèn)結(jié)合后，酶向下游移動(dòng)，到達(dá)–10區(qū)，酶已跨入了轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，形成相對(duì)穩(wěn)定的酶–DNA復(fù)合物，就可以開(kāi)始轉(zhuǎn)錄。反義鏈（模板鏈）3’5’有意義鏈（編碼鏈）5’3’A原核生物啟動(dòng)子

7、模式圖存在兩個(gè)共同的順序：-25區(qū)有TATA盒，又稱(chēng)為Hogness盒，基本上都由A、T堿基所組成，其功能與聚合酶的定位有關(guān)，DNA雙鏈在此解開(kāi)，并決定轉(zhuǎn)錄的起始位點(diǎn)。-75區(qū)有CAAT盒，其一致的序列為GGTCAATCT，CAAT盒與轉(zhuǎn)錄的起始頻率有關(guān)。除啟動(dòng)子外，真核生物基因組中還有一個(gè)稱(chēng)為增強(qiáng)子（enhancer）的序列，它能極大地促進(jìn)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄活性。真核生物的啟動(dòng)子①能在很遠(yuǎn)距離（大于幾kb）對(duì)啟動(dòng)子產(chǎn)生影響；②無(wú)論位于啟動(dòng)子上游或下游都能發(fā)揮作用。增強(qiáng)子作用的主要特點(diǎn)（二）以DNA為模

8、板合成RNA的過(guò)程1.原核生物的轉(zhuǎn)錄2.真核生物的轉(zhuǎn)錄（1）轉(zhuǎn)錄起始當(dāng)RNA聚合酶的σ亞基找到其識(shí)別位點(diǎn)時(shí)，全酶就與啟動(dòng)子的-35區(qū)序列結(jié)合形成一個(gè)封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物。在這一區(qū)段，酶與模板的結(jié)合很松弛，酶隨即移向-10區(qū)，并跨入了轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)，形成開(kāi)放的啟動(dòng)子復(fù)合物。底物ATP或GTP與RNA聚合酶起始部位結(jié)合，延伸部位結(jié)合下一個(gè)核苷酸。生成第一個(gè)磷酸酯鍵之后，σ因子從全酶解離下來(lái)，核心酶在DNA鏈上向下游滑動(dòng)，進(jìn)入延長(zhǎng)階段。1.原核生物的轉(zhuǎn)錄（2）轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)的化學(xué)反應(yīng)，在原核