《生物化学课件》12-RNA的生物合成.ppt

1、55553333E 学习目的与要求：学习目的与要求： 1.1. RNARNA的概念，机制及过程的概念，机制及过程 2. 2. RNARNA的组成，特点及其作用的组成，特点及其作用 3. 3. RNARNA后的加工修饰的方式后的加工修饰的方式 4. 4. RNARNA的复制方式的复制方式重点：重点： 1. 1. RNARNA的机制及过程的机制及过程 2. 2.启动子启动子的组成，特点的组成，特点 3 3. .终止子的特点及终止方式终止子的特点及终止方式 4. 4.RNARNA后的加工修饰方式后的加工修饰方式难点：难点： 1. 1. RNARNA后的加工修饰的方式后的加工修饰的方式 2 2. .

2、RNARNA的终止方式的终止方式 在生物界，在生物界，RNARNA合成有两种方式：一是合成有两种方式：一是DNADNA指导的指导的RNARNA合合成成, ,生物体内的主要合成方式。另一种是生物体内的主要合成方式。另一种是RNARNA指导的指导的RNARNA合合成，此种方式常见于病毒。转录产生的初级转录本是成，此种方式常见于病毒。转录产生的初级转录本是RNARNA（RNAprecursorRNAprecursor），），需经加工过程（需经加工过程（processingprocessing）方具有方具有生物学活性。生物学活性。 DNADNA指导的指导的RNARNA合成合成转录的概念转录的概念 DN

3、ADNA携带的遗传信息（基因）传递给携带的遗传信息（基因）传递给RNARNA分子的过程称转录分子的过程称转录（transcriptiontranscription ）。）。二二. . RNARNA的机制的机制1.1.不对称转录不对称转录 不对称转录不对称转录: :转录时，双链转录时，双链DNADNA中只有一条链作为转录的模中只有一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。板，这种转录方式称作不对称转录。 模板链模板链( (template strand)template strand)及反意义链及反意义链( (antisenseantisense strand): strand): 指导

4、指导RNARNA合成的合成的DNADNA链为模板链，又称反意义链。链为模板链，又称反意义链。 编码链编码链( (coding strand)coding strand)及有意义链及有意义链( (sense strand)sense strand)： 不作为转录的另一条不作为转录的另一条DNADNA链为编码链，又称有意义链。链为编码链，又称有意义链。由于基因分布于不同的由于基因分布于不同的DNADNA单链中，即某条单链中，即某条DNADNA单链对某个基因是模单链对某个基因是模板链，而对另一个基因则是编码链。板链，而对另一个基因则是编码链。RNARNA在转录时每次只转录在转录时每次只转录DNADN

5、A上的一部分信息这种转录方式称作部分转录。上的一部分信息这种转录方式称作部分转录。不对称转录不对称转录转录产物的种类转录产物的种类原核生物原核生物-多顺反子多顺反子真核生物真核生物-单顺反子单顺反子三三. . RNARNA聚合酶（聚合酶（DDRPDDRP）( (一一).).RNARNA聚合酶的性质聚合酶的性质模板模板: : 单链单链DNADNA模板模板底物：底物： 四种四种NTPNTP辅因子：辅因子： MgMg2+2+/Mn/Mn2+2+合成方向：合成方向： RNA 53RNA 53作用作用： 连接方式连接方式 3 3，55磷酸二酯键磷酸二酯键起始核苷酸起始核苷酸： 5 5 末端的常为末端的常

6、为GTPGTP或或ATPATP( (二二). ). 原核生物（大肠杆菌）的原核生物（大肠杆菌）的RNARNA聚合酶聚合酶全全 酶酶核核 心心 酶酶 识别起始位点识别起始位点功能不清楚功能不清楚与与DNADNA模板结合模板结合起催化作用起催化作用与启动子结合与启动子结合终止因子终止因子( (三三). ). 真核生物的真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶分子量分子量(KDa)转录产物（前体）转录产物（前体） 种类种类 分布分布 A(I)A(I) B(II)B(II) C(III)C(III) 核仁核仁 核质核质 核质核质 不敏感不敏感 (10(10-3-3 mol/l)高度敏感高度敏感 (10(10

7、-9-9 -10mol/l)中度敏感中度敏感 (10(10-4-5-4-5 mol/l)rRNArRNA(18s(18s ,28s,5.8s)hnRNAhnRNA tRNAtRNA,5srRNA,5srRNA 性质性质 活性活性5070204010500700700反应条件反应条件低离子强度要求低离子强度要求Mg2+或或Mn2+高离子强度高离子强度高高Mn2+浓度浓度鹅膏蕈碱效应鹅膏蕈碱效应 四四. .启动子和转录因子启动子和转录因子( (一一).).启动子启动子( (Promoter)Promoter)35+1转录起始点转录起始点AACTGTATATTATTGACATATAAT5335序列序

8、列 Sextama 框框 10序列序列Pribnow框框1.1.启动子的结构启动子的结构2.2.真真/ /原核生物启动子的结构特点原核生物启动子的结构特点原核生物原核生物真核生物真核生物位置位置起始部位起始部位识别识别部位部位结合部位结合部位特点特点特点特点位置位置Sextama Sextama 框框3535序列序列1010序列序列PribnowPribnow框框7070序列序列+1+1+1+1HognessHogness框框2525序列序列CAANCAAN序列序列生物生物组成组成( (二二).).转录因子转录因子转录因子转录因子：RNARNA聚合酶起转录需要的蛋白质辅助因子聚合酶起转录需要的

9、蛋白质辅助因子1.1.通用转录因子通用转录因子/ /基本转录因子（基本转录因子（GTFGTF）：）：识别起动子识别起动子 如：如：TFII-XTFII-X（ X= A-F X= A-F）6 6种种 IIII类启动必需类启动必需( (RNARNA聚合酶聚合酶IIII识别的识别的) )2.2.转录辅助因子：识别启动子上游元件转录辅助因子：识别启动子上游元件五五. .终止子和终止子和终止因子终止因子( (terminaterterminater/terminators)/terminators)终止子的结构终止子的结构( (二二).).转录的终止方式转录的终止方式1. 1. 弱终止子：弱终止子：依赖

10、依赖因子（终止因子因子（终止因子) ) 的终止的终止 NusANusA蛋白识别蛋白识别DNADNA链上的终止信号，在链上的终止信号，在因子帮助因子帮助终止。终止。 2. 2. 强终止子：强终止子：( 1 )( 1 )在终止点之前具有一段富含在终止点之前具有一段富含G-CG-C的回文区域。的回文区域。 （2 2）富含）富含G-CG-C的区域之后是一连串的的区域之后是一连串的dAdA碱基序列，它们碱基序列，它们转录的转录的RNARNA链的末端为一连串链的末端为一连串U U（连续连续6 6个）个）。转转录终止信号有两种情况录终止信号有两种情况RNARNA的过程的过程( (一一).).RNARNA的的

11、1.1.核心酶在核心酶在亚基参与下，辩别启动子的识别部位亚基参与下，辩别启动子的识别部位 2.2.全酶与识别部位结合，滑向结合部位与模板紧密结合全酶与识别部位结合，滑向结合部位与模板紧密结合, ,解链解链3.3.滑向起始点滑向起始点, ,转录从起始点开始，合成第一个三磷酸核苷转录从起始点开始，合成第一个三磷酸核苷. . ( (二二).).RNARNA的的1.1.亚基从全酶中解离亚基从全酶中解离 2.2.核心酶的构象发生变化，与模板核心酶的构象发生变化，与模板DNADNA的结合变得较为松弛，的结合变得较为松弛， 以一定速度沿以一定速度沿3 3，5 5，方向滑动方向滑动 3.3.NTPNTP为底物

12、，在为底物，在RNARNA链链3 3，OHOH末端上生成磷酸二酯键末端上生成磷酸二酯键 ( (三三).).RNARNA的的1.1.RNARNA聚合酶滑动到模板的终止部位时，酶的作用受阻聚合酶滑动到模板的终止部位时，酶的作用受阻2.2.RNARNA聚合酶核心酶模板上脱落聚合酶核心酶模板上脱落3. 3. RNARNA链释放链释放 -35-10pppG或pppA55553333模板链模板链E 原核生物原核生物的的mRNAmRNA转录后一般转录后一般不需要加工，转录的同时即不需要加工，转录的同时即进行翻译（半寿期短）。进行翻译（半寿期短）。第二节、第二节、RNARNA转录后加工修饰转录后加工修饰一一.

13、 . 真核真核mRNAmRNA前体的加工前体的加工I IIIII拼接去除内含子，连接外显子拼接去除内含子，连接外显子二二. . rRNArRNA前体的转录后加工前体的转录后加工rRNArRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列基因之间以纵向串联的方式重复排列。 加工过程：加工过程：1.1.剪切作用：剪切作用： 需核酸酶参与。需核酸酶参与。2.2.甲基化修饰：修饰在碱基上。甲基化修饰：修饰在碱基上。 原核原核rRNArRNA加工加工：rRNArRNA含非转录的间隔区，其产物中含含非转录的间隔区，其产物中含tRNAtRNA真核真核rRNArRNA加工加工： 1.51.5S S自成体系加工少无修饰和剪

14、接。自成体系加工少无修饰和剪接。 2.452.45S S加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶加工中含剪切和甲基化修饰，需核酸酶。1.1.原核生物原核生物rRNArRNA前体加工前体加工2.2.真核生物真核生物rRNArRNA前体加工前体加工三三. . tRNAtRNA前体的加工前体的加工tRNAtRNA前体在前体在tRNAtRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNAtRNA分子分子1.3-1.3-末端末端 5- 5-末端及间隔区切除末端及间隔区切除2. 3-2. 3-末端末端加上加上CCACCA3. 3. 碱基的修饰：碱基的修饰：甲基化、脱氨和还原作用甲基化、脱氨和还原作用某些某些RNARNA病毒可以以自身病毒可以以自身RNARNA为模板进行复制。为模板进行复制。不同的不同的RNARNA病毒复制方式不同病毒复制方式不同5 -RNA5 3 3 + RNA释放释放释放释放35 3 3 5 5 + RNA+ RNA- RNA-RNA及及 + RNA的合成方向均为的合成方向均为5 3第三节、第三节、RNARNA的复制合成（的复制合成（RNARNA指导的指导的RNARNA合成）合成）如：如：+ +RNARNA的复制的复制