[医学]生物化学 第9章、核酸代谢课件.ppt

1、第九章、核酸代谢第九章、核酸代谢Nucleic Acid MetabolismNucleic Acid Metabolism生物合成生物合成降解降解核酸的代谢核酸的代谢核酸（核酸（DNA和和RNA）的生物合成的的生物合成的实质就是实质就是DNA复制和复制和RNA的转录。的转录。第一节：核酸的降解第一节：核酸的降解一、核酸的酶促降解一、核酸的酶促降解按作用底物分：按作用底物分：RNase、DNase；按作用方式分：按作用方式分：外切酶、外切酶、内切酶；内切酶；1、核酸外切酶（核酸外切酶（exonulease）从核酸链的末端开始逐个顺次水解下核从核酸链的末端开始逐个顺次水解下核苷酸的酶。苷酸的酶。

2、产物为单核苷酸。产物为单核苷酸。牛脾磷酸二脂酶：作用牛脾磷酸二脂酶：作用5/-端，产物端，产物3/-核苷酸核苷酸蛇毒磷酸二脂酶：作用蛇毒磷酸二脂酶：作用3/-端，产物端，产物5/-核苷酸核苷酸2 2、核酸内切酶、核酸内切酶(endonuclease)能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶能够水解核酸分子内磷酸二酯键的酶一般的核酸内切酶专一性不强（专一性一般的核酸内切酶专一性不强（专一性强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷强的不多，如，牛胰核酸酶：嘧啶核苷酸酸嘧啶核苷嘧啶核苷-3-磷酸），磷酸），限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶限制性内切酶(restrie

3、tion endonuclease)概念：原核生物体内一类能识别双链概念：原核生物体内一类能识别双链DNADNA上特定的一段核苷酸序列并在特定上特定的一段核苷酸序列并在特定位点切断位点切断DNADNA两条链的核酸内切酶。两条链的核酸内切酶。限制性内切酶具有很强的碱基专一性。限制性内切酶具有很强的碱基专一性。识别位点：个碱基的回文序列识别位点：个碱基的回文序列切割结果：切割结果：平头末端平头末端(cohesive end)cohesive end)：切口齐的切口齐的粘性末端粘性末端(blunt end)blunt end)：切口交错切口交错 生物学功能：降解外面侵入的生物学功能：降解外面侵入的D

4、NADNA，而不降解自身细胞中的而不降解自身细胞中的DNADNA。应用：基因工程的工具酶应用：基因工程的工具酶分子手术刀分子手术刀中心法则中心法则翻译复制RNA复制蛋白质蛋白质DNARNA逆转录逆转录逆转录逆转录第二节、第二节、DNA的生物合成的生物合成DNA的生物的生物合成方式合成方式DNA的复制的复制（以（以DNA为模板合成为模板合成DNA）RNA的逆转录的逆转录（以（以RNA为模板合成为模板合成DNA）n一、一、DNA的半保留复制的半保留复制n二、大肠杆菌二、大肠杆菌DNA复制需要的酶及蛋白因子复制需要的酶及蛋白因子n三、三、原核生物原核生物DNA的复制（大肠杆菌）的复制（大肠杆菌）n四

5、、真核生物的四、真核生物的DNA复制复制n五、逆转录五、逆转录n六、六、DNA的损伤和修复的损伤和修复n七、七、PCR(聚合酶链式反应聚合酶链式反应)技术技术一、一、DNA的半保留复制的半保留复制1、概念概念：复制时，复制时，DNA两条两条链解开，以每条链为模板，按碱链解开，以每条链为模板，按碱基互补配对原则合成互补链。形基互补配对原则合成互补链。形成的两个子代成的两个子代DNA分子与原来的分子与原来的亲代亲代DNA分子完全相同，每个子分子完全相同，每个子代代DNA分子中一条链来自亲本，分子中一条链来自亲本，一条链为新合成的。一条链为新合成的。2、实验依据：、实验依据：1958，Meselso

6、n和和Stahl用同位素用同位素（15N）标记结合标记结合CsCl密度梯度离心法密度梯度离心法二、参与大肠杆菌二、参与大肠杆菌DNA辅助的酶及蛋白质因子辅助的酶及蛋白质因子n1dATPn2dGTPn3dCTPn4dTTPDNA聚合酶聚合酶模板、模板、RNA引物、引物、Mg2+DNA+n PPi(n=n1+n2+n3+n4)（一）、总反应（一）、总反应：底物底物:dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)模板模板:单链的单链的DNA母链母链DNA聚合酶聚合酶:RNA引物引物:寡核苷酸寡核苷酸(10nt60nt)其它酶和蛋白因子其它酶和蛋白因子:引物酶、解链酶，解引物酶、解链酶，解旋酶，单

7、链结合蛋白，连接酶旋酶，单链结合蛋白，连接酶（二）（二）E.coliDNA复制需要的酶和蛋白因子复制需要的酶和蛋白因子n1.DNA聚合酶聚合酶:n2.引物酶引物酶n3.连接酶连接酶n4.解链酶解链酶n5.单链结合蛋白单链结合蛋白n6.拓扑异构酶拓扑异构酶、DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶以四种聚合酶以四种NTP为底物，在为底物，在DNA模板的指令下，按照碱基互补配模板的指令下，按照碱基互补配对的原则，把脱氧核糖核苷酸逐个添对的原则，把脱氧核糖核苷酸逐个添加到加到引物或延伸链的引物或延伸链的OH末端末端，形成形成3,5磷酸二酯键。磷酸二酯键。新合成的链按新合成的链按5 3方向进行延伸。方向进行延伸

8、。DNA polDNA pol DNA pol 相对分子质量相对分子质量/10 310913040053聚合活聚合活性性53外切活外切活性性35外切活外切活性性聚合速度聚合速度(nt/min)10001200240015 00060 000持续合成能力持续合成能力nt32001500500 000主要功能主要功能修复、切除引物、修复、切除引物、填补缺口填补缺口修复修复复制复制q大肠杆菌三种大肠杆菌三种DNA聚合酶的比较聚合酶的比较5至至3 的聚合活性（的聚合活性（5 3 ）：）：3OH对对dNTP的的磷酸进行亲核攻击，形磷酸进行亲核攻击，形成成3 ，5 磷酸二酯键。磷酸二酯键。3 5 外切酶活

9、性：外切酶活性：正常复制时该活性很正常复制时该活性很低，一旦出现错配的碱基，聚合反应停止，低，一旦出现错配的碱基，聚合反应停止，3535外切活性将错配的核苷酸切除外切活性将错配的核苷酸切除-校正作用；校正作用；5 3 外切酶活性外切酶活性533535外切酶活性53外切酶活性3 5 外切酶活性外切酶活性 5 3 外切酶活性外切酶活性vDNA聚合酶聚合酶：真正起复制作用的酶：真正起复制作用的酶10种种22个亚基组成个亚基组成核心酶：核心酶：亚基有聚合活性亚基有聚合活性;亚基有亚基有35外切酶活性；外切酶活性；组建核心酶组建核心酶2、引物酶：、引物酶：DNA的合成需要一段引物。的合成需要一段引物。大

10、多数细胞中引物为大多数细胞中引物为RNA。合成合成DNA 复制所需引物的酶统称为引物酶复制所需引物的酶统称为引物酶引物酶以单链引物酶以单链DNA为模板，为模板，NTP为底物合为底物合成成RNA。、连接酶、连接酶35535353HOP DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+连接酶连接酶DNA连接酶在连接酶在DNA复制、修复和重组过程均起重要作用。复制、修复和重组过程均起重要作用。催化双链催化双链DNA切口上切口上5P与与3OH的的共价连接。共价连接。连接反应需要能量。连接反应需要能量。不催化二条游离单链的结合。不催化二条游离单链的结合。通过水解通过水解ATP获得能量打开获得能量打

11、开DNA双链。每解开双链。每解开一对碱基需要水解一对碱基需要水解2个个ATP分子。分子。35rep蛋白解链酶5353SSB领头链随从链4、解螺旋酶（解链酶）：、解螺旋酶（解链酶）：SSB与分开的单链与分开的单链DNA结合，阻止复性结合，阻止复性和保护单链部分不被核酸酶降解。和保护单链部分不被核酸酶降解。5、单链结合蛋白（、单链结合蛋白（SSB）(SSB-single-strand binding protein)SSB-single-strand binding protein)6、拓扑异构酶拓扑异构酶兼有内切酶和连接酶的活力兼有内切酶和连接酶的活力,既能水解，又能连接既能水解，又能连接磷酸二

12、酯键磷酸二酯键.型型拓扑异构酶拓扑异构酶：使使DNA一条链发生断裂和再连接。一条链发生断裂和再连接。II型拓扑异构酶型拓扑异构酶：使使DNA两条链发生断裂和再连接。两条链发生断裂和再连接。参与参与DNA复制的酶与蛋白因子总览图复制的酶与蛋白因子总览图三、三、原核生物原核生物DNA的复制（大肠杆菌）的复制（大肠杆菌）1、复制的起始复制的起始(initiation)复制起点处双复制起点处双链的解开，链的解开，RNA引物的合成引物的合成2、复制的延长复制的延长(elongation)DNA聚合酶聚合酶III向向RNA引物或延伸链的引物或延伸链的3端添加端添加dNTP，包括前导链的合成和滞后链的合成包

13、括前导链的合成和滞后链的合成3、复制的终止复制的终止(termination)DNA复制的起始位点，叫做复制原点（复制的起始位点，叫做复制原点（ori）原核生物只有一个复制起点；原核生物只有一个复制起点；真核生物有多个复制起点。真核生物有多个复制起点。1、复制的起始、复制的起始许多生物的复制原点都是富含许多生物的复制原点都是富含A、T的区段。的区段。q起始过程起始过程553353OK!35How?(1)1968日本冈崎日本冈崎发现发现了了DNA半不连续复制半不连续复制2、复制的延长半不连续复制、复制的延长半不连续复制DNA聚合酶聚合酶III向引物向引物RNA的的3端逐个添加核苷端逐个添加核苷酸

14、酸(2)、半不连续复制、半不连续复制概念：概念：DNA复制时，前导链的合成是连续的复制时，前导链的合成是连续的,而后随链的合成是不连续的，这种复制方式称而后随链的合成是不连续的，这种复制方式称为半不连续复制。为半不连续复制。前导链连续复制前导链连续复制后随链不连续复制后随链不连续复制555533335533前导链前导链DNA复制时，合成方向与复制复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链。叉移动的方向一致并连续合成的链。冈崎片段：冈崎片段：DNA复制过程中，由复制过程中，由DNA聚合酶合聚合酶合成的可连接为后随链的成的可连接为后随链的DNA短片段。短片段。后随链后随链DNA复制时，由

15、许多不连续的冈复制时，由许多不连续的冈崎片段连成的崎片段连成的DNA链。链。n滞后链的模板绕滞后链的模板绕DNA聚合酶向后回折成聚合酶向后回折成环，复制叉上的环，复制叉上的DNA聚合酶聚合酶III全酶同时全酶同时合成前导链和滞后链。合成前导链和滞后链。primosome(3)、后随链的生物合成后随链的生物合成pppRNA as primerDNA polymerase IIIpppDNA polymerase IDNA polymerase IDNAligase3、复制的终止、复制的终止两个复制叉从两个复制叉从ori 开始反向至约开始反向至约180的对面终止区相遇；的对面终止区相遇；终止蛋白结

16、合到终止位点上，阻止复制叉继续前移。终止蛋白结合到终止位点上，阻止复制叉继续前移。拓扑异构酶拓扑异构酶 IV分开连锁体，分开连锁体，DNA聚合酶聚合酶I填补空隙，连填补空隙，连接酶连接封口。接酶连接封口。总结：总结：DNA复制的高保真因素复制的高保真因素 DNADNA聚合酶对底物的选择作用；聚合酶对底物的选择作用；DNADNA聚合酶聚合酶3 53 5核酸外切酶的校对作用；核酸外切酶的校对作用；修复系统对错配碱基的检查和修复系统对错配碱基的检查和DNADNA各种损伤的修复各种损伤的修复 复制体的复杂结构进一步提高了复制的精确性；复制体的复杂结构进一步提高了复制的精确性；n1、真核生物、真核生物D

17、NA聚合酶聚合酶n2、真核生物的、真核生物的DNA复制的过程复制的过程n3、端粒的复制、端粒的复制四、真核生物的四、真核生物的DNA复制复制1、真核生物、真核生物DNA聚合酶聚合酶 DNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶DNA聚合聚合酶酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚聚合酶合酶定位定位细胞核细胞核细胞核细胞核线粒体线粒体细胞核细胞核细胞核细胞核3 5外切外切活性活性无无无无有有有有有有引物合成活性引物合成活性有有无无无无无无无无持续合成能力持续合成能力中等中等低低高高高高（PCNA）高高功能功能引物引物合成合成修复修复线粒体线粒体DNA合成合成核核DNA合成合成修复修复2、真核生物的、真核生物的DN

18、A复制的过程复制的过程sG2MG1多起点，双向多起点，双向3、端粒的复制、端粒的复制伊丽莎白伊丽莎白布莱克本及丈夫布莱克本及丈夫卡罗尔卡罗尔格雷德格雷德杰克杰克绍斯塔克绍斯塔克2009年度诺贝尔生理学或医学奖年度诺贝尔生理学或医学奖 发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理 n端粒（端粒（telomere）n真核生物真核生物染色体染色体末端的末端的DNA重复序列。重复序列。端粒的作用：端粒的作用：保护染色体末端不被酶降解；保护染色体末端不被酶降解；解决染色体复制时末端丢失的问题；解决染色体复制时末端丢失的问题；可能与细胞衰老有关。可能与细胞衰老有关。n端粒酶（端粒酶

19、（telomerase）：）：含有含有RNA（即即端粒重复单位的模板端粒重复单位的模板）和蛋白质的酶。和蛋白质的酶。兼有模板和逆转录酶两方面的作用。兼有模板和逆转录酶两方面的作用。n功能：端粒的复制功能：端粒的复制总结：总结：DNA复制的基本规律复制的基本规律：半保留复制半保留复制半不连续复制：前导链连续合成，后随链不半不连续复制：前导链连续合成，后随链不连续合成，由许多冈崎片段连接而成。连续合成，由许多冈崎片段连接而成。复制必需在特点的复制起始开始：复制必需在特点的复制起始开始：复制方向复制方向有单向或双向（更常见）有单向或双向（更常见）前导链和冈崎片段的合成都需要前导链和冈崎片段的合成都需

20、要RNARNA引物；引物；DNADNA链的合成方向：都是链的合成方向：都是5 35 3DNADNA复制的高度精确性复制的高度精确性五五.逆转录逆转录1、逆转录、逆转录2、逆转录酶的性质、逆转录酶的性质3、逆转录酶的生物学意义、逆转录酶的生物学意义1、逆转录、逆转录:以以RNA为模板，按照碱基互补配为模板，按照碱基互补配对原则，由逆转录酶催化，合成对原则，由逆转录酶催化，合成DNA的过程。的过程。逆转录酶的发现：逆转录酶的发现：1970,Temin和和Baltimore分别从劳氏肉瘤病毒和小白鼠白血病分别从劳氏肉瘤病毒和小白鼠白血病David BaltimoreRenato DulbeccoHo

21、ward Martin Temin1975年诺年诺贝尔贝尔生理生理学与学与医学医学n2、逆转录酶的性质、逆转录酶的性质 依赖于依赖于RNA的的DNA聚合酶活性，聚合酶活性，DNA-RNA；核糖核酸酶核糖核酸酶H的活性的活性,水解杂交双链中的水解杂交双链中的RNA；DNA指导的指导的DNA聚合酶活性聚合酶活性,DNA-DNADNA的合成为的合成为5-3方向，需要引物方向，需要引物胞膜胞膜蛋白蛋白双分子层双分子层衣壳衣壳蛋白蛋白RNA (病病毒基因）毒基因）逆转录酶逆转录酶HIV(human immune deficience virus)人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒侵染侵染DNA-RNA D

22、NA DNA-DNA整合整合 转转录和翻译录和翻译 组装组装释放释放n逆转录病毒免疫系统的敌免疫系统的敌我识别机制失我识别机制失效！效！切割形成病毒切割形成病毒蛋白蛋白组合成组合成新病毒新病毒并攻击并攻击下一个下一个目标目标指导形成病毒蛋白原链指导形成病毒蛋白原链n逆转录的生物学意义逆转录的生物学意义 扩充了中心法则扩充了中心法则 对对RNA病毒致癌机制的了解，对防治肿瘤病毒致癌机制的了解，对防治肿瘤提供了线索；提供了线索；分子生物学和基因工程中常用的工具酶。分子生物学和基因工程中常用的工具酶。六、六、DNADNA的损伤、修复与突变的损伤、修复与突变1、DNA的损伤的损伤2、DNA损伤的修复损

23、伤的修复3、突变突变紫外线紫外线电离辐射电离辐射化学诱变化学诱变DNA受损受损1、DNA的损伤的损伤2、DNA损伤的修复损伤的修复复制前修复复制前修复光复活修复光复活修复切除修复切除修复先补后切先补后切先切后补先切后补错配修复错配修复SOS修复修复重组修复重组修复（染色体片断交换）（染色体片断交换）复制后修复复制后修复（1）光修复）光修复紫外光照射紫外光照射可使相邻的两个嘧啶可使相邻的两个嘧啶形成嘧啶二聚体形成嘧啶二聚体；光修复酶在光修复酶在400-500nm波长可见光激活下，可使二聚波长可见光激活下，可使二聚体解聚为单体状态，体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。完全恢复正常。NNCH3OO

24、RHPHROOCH3NNNNCH3OORHHNNCH3OORPUVTT光修复酶NNOCH3ONNOOCH3PNNOCH3ONNOOCH3PT(胸腺嘧啶）二聚体胸腺嘧啶）二聚体只有高等哺乳动物该功能退化掉了。只有高等哺乳动物该功能退化掉了。例例 对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。（2）切除修复）切除修复参与的酶有：参与的酶有：核酸内切酶核酸内切酶，D聚合酶聚合酶，DNA连接酶连接酶特异核酸内切酶pol DNA连接酶特异核酸内切酶pol DNA连接酶切开切开切除切除聚合聚合连接连接切开切开聚合聚合切除切除连接连接切除修复切除修复属于属于复制前的修复。复制前

25、的修复。（3）重组修复）重组修复属于属于复制后的修复复制后的修复*在后代中只有一个个体含有该条在后代中只有一个个体含有该条DNA，后代后代越多，影响比例越小，等于消除影响。越多，影响比例越小，等于消除影响。n突变：核酸水平上发生的永久性的，可遗传突变：核酸水平上发生的永久性的，可遗传的变异的变异n突变类型：突变类型：置换（点突变）：置换（点突变）：插入（或缺失）：插入（或缺失）：DNA链上插入或缺失一个链上插入或缺失一个或几个碱基或几个碱基3.突变突变七、七、PCR(聚合酶链式反应聚合酶链式反应)技术技术PCR(Polymerase chain reaction)：体外模拟自然体外模拟自然DN

26、A复制过程的核酸扩增技术。复制过程的核酸扩增技术。逶迤崎岖的山路DNA双螺旋 行驶的汽车一小段DNA引物 1988年发明了PCR技术 1993年获得诺贝尔奖 PCR的发明是DNA操作技术的革命 美国Mullis教授 开汽车时的联想PCR反应体系的组分：反应体系的组分：DNA模板、引物、模板、引物、dNTP、DNA聚合酶、聚合酶、Mg 2+PCR技术中每轮循环包括：技术中每轮循环包括：变性（变性（94）：双链双链DNADNA解链成为单链解链成为单链DNADNA复性（复性（3772 ）：部部分引物与单链分引物与单链DNADNA的特的特定部位配对和结合定部位配对和结合延伸（延伸（72 ）：合成合成互

27、补的新互补的新DNADNA链链l每一轮聚合酶链式反应可使目每一轮聚合酶链式反应可使目的基因片段增加一倍的基因片段增加一倍l30轮循环可获得轮循环可获得230个片段个片段第三节第三节 RNA的生物合成的生物合成RNA生物生物合成方式合成方式转录转录（DNA指导的指导的RNA合成）合成）RNA复制复制（RNA指导的指导的RNA合成）合成）n一、一、DNA指导的指导的RNA合成合成n二、二、原核生物转录产物的加工原核生物转录产物的加工n三、三、真核生物的转录真核生物的转录n四、四、RNA的复制的复制n五、五、转录的选择性抑制转录的选择性抑制一、一、DNA指导的指导的RNA合成合成n1.转录转录n2.

28、模板链和编码链模板链和编码链n3.转录的总反应转录的总反应n4.DNA指导的指导的RNA 聚合酶聚合酶n5.原核生物的转录过程原核生物的转录过程n6.转录与复制的区别转录与复制的区别n7.转录的基本规律转录的基本规律1、转录：在、转录：在DNA指导的指导的RNA聚合酶催化下，生聚合酶催化下，生物体以物体以DNA链的一条链为模板，按照碱基配对链的一条链为模板，按照碱基配对原则，以原则，以NTP为原料，合成一条与为原料，合成一条与DNA链的一链的一定区段互补的定区段互补的RNA链，这个过程称为转录。链，这个过程称为转录。转录单位：从启动子到终止子的一段转录单位：从启动子到终止子的一段DNA序列序列

29、转录过程中，按碱基配对原则转录过程中，按碱基配对原则（dA-U、dT-A、dG-C、dC-G)。n启动子：启动子：RNARNA聚合酶识别，结合和开始转录的聚合酶识别，结合和开始转录的一段一段DNADNA序列。序列。n转录因子转录因子：RNARNA聚合酶转录时需要的一些辅助聚合酶转录时需要的一些辅助因子因子(蛋白质蛋白质)。n终止子终止子：提供转录终止信号的提供转录终止信号的DNADNA序列。序列。n终止因子：终止因子：协助协助RNARNA聚合酶识别终止信号的辅聚合酶识别终止信号的辅助因子助因子(蛋白质蛋白质)。2.2.DNADNA的编码链和模板链的编码链和模板链n模板链：模板链：基因上可作为模

30、板转录成基因上可作为模板转录成RNA的一条的一条DNA链。链。（负链、无意义链）。（负链、无意义链）。n编码链：编码链：基因上不能作为模板转录成基因上不能作为模板转录成RNA的一的一条条DNA链。链。（正链、有意义链）。（正链、有意义链）。n RNA产物和编码链之间只有产物和编码链之间只有U与与T的区别；的区别；它们都与模板链反向平行，碱基互补；它们都与模板链反向平行，碱基互补；GCAGTACATGTC5533DNACGTCATGTACAG编码链模板链GCAGUACAUGUCmRNA转录n染色体上各个基因的编码链不一定都在染色体上各个基因的编码链不一定都在同一同一DNA单链上。即一条链上具有某

31、些单链上。即一条链上具有某些基因的模板链和另一些基因的非模板链。基因的模板链和另一些基因的非模板链。n不对称转录：对于一个特定的基因，双不对称转录：对于一个特定的基因，双链链DNA中仅有一条链被转录。中仅有一条链被转录。条件：条件：（1）四种核糖核苷酸）四种核糖核苷酸（NTP）（2）DNA指导的指导的RNA聚合酶聚合酶（3）DNA模板模板RNA聚合酶聚合酶DNA模板、模板、Mg2+RNA+n PPi(n=n1+n2+n3+n4)n1ATPn2GTPn3CTPn4TTP3、转录的总反应、转录的总反应：4、DNA指导的指导的RNA聚合酶（转录酶）聚合酶（转录酶）以以NTP为底物，双链为底物，双链D

32、NA的一条链为模的一条链为模板，按碱基配对原则催化聚合与模板链互板，按碱基配对原则催化聚合与模板链互补的补的RNA链。链。反应需要反应需要Mg2+或或Mn2+RNA聚合酶按聚合酶按5 3方向延长方向延长RNA链。链。RNA聚合酶催化的反应不需要引物。聚合酶催化的反应不需要引物。q作用特点：作用特点：q大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶的组成及作用聚合酶的组成及作用:由五个亚基组成由五个亚基组成2(全酶全酶)去掉去掉亚基称为亚基称为核心酶（核心酶（2）原核细胞中只有一种原核细胞中只有一种RNA聚合酶，其转录聚合酶，其转录产物包括产物包括mRNA，rRNA前体和前体和t前体前体启动子启动子：-35box

33、:RNA-35box:RNA聚合酶的识别位点聚合酶的识别位点-10box-10box：RNARNA聚合酶的紧密结合位点。聚合酶的紧密结合位点。-10box-10box富含富含AT,AT,有助于有助于DNADNA双链的局部解链。双链的局部解链。因子辨认启动子，因子辨认启动子，RNA聚合聚合酶全酶结合到酶全酶结合到-35box上，形成上，形成闭合二元复合物；闭合二元复合物；当当-10box，DNA双链部分解开，双链部分解开，形成开放二元复合物；形成开放二元复合物；开放的三元复合物（开放的三元复合物（DNARNARNA聚合酶）；聚合酶）；在在RNA合成了合成了89nt后，后，因因子解离，转录进入延伸

34、阶段子解离，转录进入延伸阶段转录起始不需引物；转录起始不需引物；RNA的的第一个核苷酸一般为第一个核苷酸一般为A或或G。（2）转录的延伸）转录的延伸 亚基脱落，亚基脱落，核心酶核心酶构象改变，构象改变，沿模板链沿模板链3 5移动，碱基配对原则移动，碱基配对原则，RNA链以链以5 3方向延方向延伸伸。RNA聚合酶不具备聚合酶不具备3 5 的外切酶活性，故转录的外切酶活性，故转录的保真度不的保真度不DNA复制低。复制低。17bp螺旋解开长度螺旋解开长度12bpDNA-RNA复合体长度复合体长度（3）转录的终止）转录的终止 转录终止，释放出产物转录终止，释放出产物RNA，核心酶从核心酶从DNA上上脱

35、落，并与脱落，并与因子再结合成全酶，重复使用。因子再结合成全酶，重复使用。依赖于依赖于因子的终止子（弱终止子），因子的终止子（弱终止子），不依赖于不依赖于因子的终止子（强终止子）因子的终止子（强终止子）终止子：为终止子：为RNA转录提供终止信号的一段转录提供终止信号的一段DNA序列序列6、转录与复制的区别、转录与复制的区别引物需要不需要引物需要不需要7、转录的基本规律、转录的基本规律基因的转录是有选择性的，局部转录；基因的转录是有选择性的，局部转录；RNA的合成是不对称转录；的合成是不对称转录；RNA的合成方向：的合成方向：5 3；RNA的合成不需要引物。的合成不需要引物。n加工加工使粗品使粗

36、品RNA（没有功能）没有功能）成品成品n方法方法剪切、拼接，修饰，添加甲基剪切、拼接，修饰，添加甲基1、mRNA：原核生物的原核生物的mRNA不需要转录后加工，就不需要转录后加工，就可作为蛋白质合成的模板。可作为蛋白质合成的模板。n甲基化；专一内切酶切开；专一内切酶切除边缘序列。甲基化；专一内切酶切开；专一内切酶切除边缘序列。、rRNA前体的加工前体的加工3、tRNA前体的加工前体的加工三、真核生物的转录三、真核生物的转录u真核生物与原核生物转录的区别真核生物与原核生物转录的区别不同点不同点原核生物原核生物真核生物真核生物转录与翻译转录与翻译偶联偶联不偶联不偶联RNA聚合酶聚合酶一种一种RNA

37、聚合酶聚合酶转录三种转录三种RNA三种三种RNA聚合酶聚合酶分别转录三种分别转录三种RNA启动子启动子较简单较简单（-10区和区和-35区）区）较复杂较复杂mRNA加工加工一般不需要加工一般不需要加工经过复杂的加工过程经过复杂的加工过程(加帽加帽,加尾加尾,剪接剪接,甲基化）甲基化）有三种有三种RNA聚合酶聚合酶,，它们专一地，它们专一地转录不同的基因。转录不同的基因。q真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶RNA聚合酶聚合酶细胞定位细胞定位所合成的所合成的RNA（前体）前体）RNA pol I核仁核仁rRNA前体前体RNA pol II核质核质mRNA前体前体RNA pol III核质核质t

38、RNA和和 5S rRNA前体前体细胞器：细胞器：线粒体和叶绿体也有各自的线粒体和叶绿体也有各自的RNA pol，催化细胞器中所有种类催化细胞器中所有种类RNA的生物合成。的生物合成。u真核真核mRNA前体的加工前体的加工n原核：原核：mRNA大多一经转录即可直接进行翻译。大多一经转录即可直接进行翻译。n真核：真核：5端形成特殊的帽子结构端形成特殊的帽子结构m7G5PPP5NmpNp-；3端切断并加上端切断并加上poly(A)尾巴；尾巴；mRNA前体剪接除去内含子前体剪接除去内含子,连接外显子；连接外显子；链内特定核苷酸进行甲基化修饰。链内特定核苷酸进行甲基化修饰。33加尾巴加尾巴原核原核mRNA真核生物真核生物mRNA多顺反子结构多顺反子结构单顺反子结构单顺反子结构5端没有帽子端没有帽子5端有帽子端有帽子3端不含端不含polyA尾尾巴巴3端有端有polyA尾巴尾巴四、四、RNA的复制的复制如如QQ病毒病毒RNA复制：以复制：以RNA为模板，在为模板，在RNA复制酶的催复制酶的催化下，按照碱基配对的原则合成化下，按照碱基配对的原则合成RNA的过程。的过程。RNA复制酶具有很强的模板专一性。复制酶具有很强的模板专一性。