生物化学课件11(精品·公开课件).ppt

11 RNA的生物合成 11.1 模板和酶 11.2 以DNA为模板合成RNA的过程 11.3 以 RNA 为模板合成 RNA 的过程 11.4 RNA的转录后加工 11.1 模板和酶 11.1.1 转录模板 11.1.2 RNA聚合酶 11.1.3 模板与酶的辨认结合  转录（transcription） 所谓 转录 是以 DNA 为模板合成 RNA 的过程。 DNA 是通过转录，将遗传信息转移到 RNA 分子上。 DNA的大小与基因 生物体 DNA 分子的大小并不等于基因的总和，特别是高等真核生物，DNA 分子上非编码区远比编码区长得多。 而真正为蛋白质 （酶）编码的基因仅仅占 DNA 分子的一小部分。 不编码基因而是一些不被转录的调控区，它们具有主宰基因转录和表达的功能，是基因不可缺少的部分。 编码一种或几种蛋白质的全部氨基酸的核苷酸顺序，称为基因（gene）和基因组。 通常也把这些编码蛋白质的基因片段称为结构基因。 在 DNA 分子上还有些片段是为 rRNA 和 tRNA 编码的核苷酸，这些片段有时也称为基因。 重复基因： DNA 中有些基因是重复的，称为重复基因。 原核生物中的重复基因数较少，真核生物中重复基因则很丰富。 如 核蛋白体 rRNA 的基因数，酵母细胞内为140 个，而果蝇则达数千个。又如酵母的 tRNA 基因：为每一种不同的 tRNA 编码的基因平均达 10 个重复基因。这种多重复基因的现象，是为适应细胞的分裂和增殖的需要。 基因重叠 ： 在一些病毒中存在基因重叠的现象。 不连续基因： 真核生物许多基因是不连续的，即：一个完整的基因被一个或更多个插入的片段所间隔。 这些插入片段可有几百乃至上千个碱基对，它们不编码任何蛋白质分子或成熟的 RNA。 内含子： 把这些插入而不编码的序列称为内含子（intron）。 外显子：把被间隔的编码蛋白质的基因部分称为外显子。 DNA 的转录只转录基因部分其中包括内含子和外显子部分。 因而转录出来的所有 RNA 都必须经过加工，除去其中的内含子 并经复杂的修饰 才能成为成熟的各种 RNA，其中的 mRNA 才能成为合成蛋白质的模板。 11.1.1 转录模板 基因中双链 DNA 中仅有一股链被转录。 把被转录的一股链称为模板链（template strand），另一股链称为编码链（coding strand）。 mRNA与模板链是互补的。mRNA 的核苷酸顺序则与编码链完全相同，只是其中以 U 代替了 T。因此，mRNA 的遗传信息与编码链相同，代表了基因的编码顺序。 11.1.2 RNA聚合酶 11.1.2.1 原核生物的RNA聚合酶 11.1.2.2 真核生物的RNA聚合酶 RNA 聚合酶  RNA聚合酶催化底物合成时是形成 磷酸二酯键。合成的方向是5’→3’：即 RNA 聚合酶 是沿着模板链的 3’ →5’ 方向移动。RNA 聚合酶的条件： （1）模板，双链 DNA 或单链 DNA 均可作模板。  （2）活化的底物，需要 4 种三磷酸的核苷酸： ATP， GTP、 UTP 及 CTP 为反应底物。  （3）二价金属离子，主要是 Mg2+ 和 Mn2+ 。  RNA 聚合酶含有两个核苷酸结合位点： 起始部位：结合 ATP 或 GTP 。所以被转录的 DNA 第一个碱基通常是TTP（胸腺嘧啶）。转录与复制不同，不需要引物，因而合成的 RNA 第一个核苷酸常常是 pppA 或 pppG。 延伸部位：结合下一个碱基。 11.1.2.1 原核生物的RNA聚合酶 大肠杆菌的 RNA 聚合酶（ 450KD ）它由 4 种亚基组成。 整个酶的亚基组成是α2ββ’σ，称为 全酶 。没有σ亚基的 RNA 聚合酶称为核心酶。全酶 的作用是识别起始，而核心酶的作用是延长及辨认转录终止。 各亚基的作用： α亚基：决定哪些基因被转录。 β亚基：与转录过程有关（催化）。 β’亚基：结合DNA模板（开链）。 σ亚基： 辨认起始点，参与解开 DNA 双链，找到模板链。 11.1.2.2 真核生物的RNA聚合酶