核酸的生物合成

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1、第 十 一 章 核 酸 的 生 物 合 成 本 章 主 要 内 容DNA的 生 物 合 成RNA的 生 物 合 成 基 因 (gene)： 为 蛋 白 质 或 RNA编 码 的 DNA功 能 片段 ， 是 以 碱 基 排 列 顺 序 的 方 式 储 存 的 遗传 信 息 。基 因 组 （ genome)： 某 一 物 种 拥 有 的 全 部 遗 传 物 质 ， 从分 子 意 义 上 说 ， 是 指 全 部 DNA序 列 。 转 录 ： 遗 传 信 息 从 DNA传 递 给 mRNA的 过 程 。基 因 表 达 ： 是 指 将 遗 传 信 息 由 DNA转 录 为 RNA、 再 翻 译 成 蛋

2、白 质 。翻 译 ： mRNA链 上 的 遗 传 信 息 合 成 蛋 白 质 的 过 程 。 中 心 法 则 （ central dogma） 1958年 Crick将 生 物 遗 传 信 息 的 这 种 传 递 方 式 称 为 中 心 法 则 。 主 要 内 容 DNA的 生 物 合 成 复 制 RNA的 生 物 合 成 转 录 第 一 节 复 制 的 基 本 规 律 半 保 留 复 制 复 制 起 始 点 双 向 复 制 半 不 连 续 复 制DNA复 制 的 基 本 原 则 DNA生 物 合 成 时 ， 母 链 DNA解 开 为 两 股 单 链 ，各 自 作 为 模 板 (templat

3、e)按 碱 基 配 对 规 律 ， 合 成 与 模板 互 补 的 子 链 。 子 代 细 胞 的 DNA， 一 股 单 链 从 亲 代 完整 地 接 受 过 来 ， 另 一 股 单 链 则 完 全 重 新 合 成 。 两 个 子细 胞 的 DNA都 和 亲 代 DNA碱 基 序 列 一 致 。 这 种 复 制 方式 称 为 半 保 留 复 制 。一 半 保 留 复 制 的 概 念 半 保 留 复 制semiconservative replication AGAACTTAG TCTTGAATCAGAACT TAG TCTTGAATC AGAACTTAG TCTTGAATC亲 代子 代 A TG

4、 C C GT A 亲代 DNA TC GA A G C T A G C T TC GA 子代DNA DNA半 保 留 复 制 实 验 含 N15-DNA的 细 菌培 养 于 普通 培 养 液 第 一 代 继 续 培 养 于普 通 培 养 液 第 二 代 梯 度 离 心 结 果 DNA半 保 留 复 制 的 实 验 按 半 保 留 复 制 方 式 ， 子 代 DNA与 亲代 DNA的 碱 基 序 列 一 致 ， 即 子 代 保 留 了亲 代 的 全 部 遗 传 信 息 ， 体 现 了 遗 传 的 保守 性 。 半 保 留 复 制 的 意 义遗 传 的 保 守 性 ， 是 物 种 稳 定 性 的

5、 分 子基 础 ， 但 不 是 绝 对 的 。 二 、 复 制 的 起 始 点 和 方 向 复 制 起 始 点 ： 染 色 体 上 固 定 的 位 置 ， 由 100 200个 碱 基 对 组 成的 一 段 DNA。 方 向 ： 单 向 或 双 向 复 制 复 制 时 ， DNA从 起 始 点 向 两 个 方 向 解 链 ， 形 成 两 个 延伸 相 反 的 复 制 叉 复 制 时 双 链 打 开 ， 分 开 成 两 股 ， 各 自作 为 模 板 ， 子 链 沿 模 板 延 长 所 形 成 的 Y字形 的 结 构 称 为 复 制 叉 。 35 53 53 53 复 制 方 向 原 核 生 物

6、： 基 因 组 是 环 状 DNA：只 有 一 个 复 制 起 始 点DNA被 描 述 为 眼 睛 状 。 为 说 明方 便 而 做 的 图 为 形 。复 制 中 的 放 射 自 显 影 图 象 oriC 真 核 生 物 ： 染 色 体 DNA有 多 个 复 制 起 始 点 。 两 个 起 始 点 之 间 的 DNA片 段 称 为 复 制 子 。 复 制 子 是 独 立 完 成 复 制 的 功 能 单 位 。 真 核 生 物 多 个 复 制 起 始 点 、 复 制 子 与 复 制 叉 真 核 生 物 的 多 复 制 子 复 制 电 镜 图 三 半 不 连 续 复 制 （ semidiscont

7、inous replication)冈 崎 片 段 3 535 3 535 解 链 方 向 领 头 链(leading strand)随 从 链(lagging strand)35 顺 着 解 链 方 向 生 成 的 子 链 ， 复 制 是 连 续进 行 的 这 股 链 称 为 前 导 链 。 另 一 股 链 因 为 复 制 的 方 向 与 解 链 方 向 相反 ， 不 能 顺 着 解 链 方 向 连 续 延 长 ， 这 股不 连 续 复 制 的 链 称 为 后 随 链 。 领 头 链 连 续 复 制 而 随 从 链 不 连 续 复 制 ，就 是 复 制 的 半 不 连 续 性 。 冈 崎 片

8、 段 ： 1968年 日 本 生 化 学 者 冈 崎 用 电 镜 及 放射 自 显 影 技 术 ， 观 察 到 DNA复 制 中 出现 一 些 不 连 续 的 片 段 ， 将 这 些 不 连 续 的片 段 称 为 冈 崎 片 段 。 原 核 生 物 : 10002000个 核 苷 酸 真 核 生 物 : 100200个 核 苷 酸 半 不 连 续 复 制 动 画 DNA复 制 的 酶 学The Enzymology of DNA Replication 第 二 节 DNA复 制 的 体 系 底 物 : dNTP (dATP、 dGTP 、 dCTP 、dTTP) 聚 合 酶 : 依 赖 DNA

9、的 DNA聚 合 酶 (DNA-pol) 模 板 : 解 开 成 单 链 的 DNA母 链 引 物 : 提 供 3-OH末 端 的 RNA短 片 断 其 他 酶 和 蛋 白 质 因 子 : 拓 扑 异 构 酶 、 解 螺 旋酶 、 单 链 DNA结 合 蛋 白 、 引 物 酶 、 连 接酶 一 、 复 制 的 化 学 反 应 (dNMP) n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 聚 合 反 应 的 特 点DNA 新 链 生 成 需 引 物 和 模 板 ； 新 链 的 延 长 只 可 沿 5 3方 向 进 行 。 二 DNA聚 合 酶全 称 ： 依 赖 DNA的 DNA聚 合 酶 (D

10、NA-dependent DNA polymerase)简 称 ： DNA-pol活 性 ： 1. 53 的 聚 合 活 性 2. 核 酸 外 切 酶 活 性 1959 年 获 诺 贝 尔 生 理 学 或 医 学 奖 奥 乔 亚 科 恩 伯 格 Severo Ochoa Arthur Kornberg 聚 合 反 应 机 理 3535 聚 合 反 应 的 特 点 以 单 链 DNA为 模 板 以 dNTP为 原 料 引 物 提 供 3-OH 聚 合 方 向 为 5 3 遵 守 碱 基 互 补 规 律 5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | |

11、 |3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5外 切 酶 活 性 5 3外 切 酶 活 性 ?能 切 除 引 物 和 突 变 的 DNA片 段 。能 辨 认 错 配 的 碱 基 对 ， 并 将 其 水 解 。 核 酸 外 切 酶 活 性 （ 一 ） 原 核 生 物 的 DNA聚 合 酶 DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 催 化 DNA聚 合参 与 DNA损 伤的 应 急 状 态 修复校 读 、 修 复 合成 、 切 除 引 物填 补 空 隙功 能 2040400分 子 数 /细 胞 1011亚 基 数 +5 外

12、切 酶 活 性 + 5外 切 酶 活 性 +5 聚 合 酶 活 性 pol IIIpol IIpol I E. Coli中 的 DNA聚 合酶 功 能 ： 校 读 ， 去 除 RNA引 物 ， 填 补 空 隙 ，参 与 DNA损 伤 修 复 。DNA-pol DNA聚 合 酶 II (DNA-pol II) 具 有 5 3的 聚 合 酶 活 性 。 只 是 在 无 pol 及 pol 的 情 况 下 暂 时 起 作 用 。 对 模 板 的 特 异 性 不 高 , 参 与 DNA损 伤 的 应 急 状 态 修 复 。 DNA聚 合 酶 III (DNA-pol III) 是 复 制 延 长 中

13、真 正 起 催 化 作 用 的 酶 。 由 10种 亚 基 组 成 不 对 称 的 聚 合 体 。 ， ， 亚 基 组 成 核 心 酶 ， 亚 基 具 有5 3的 聚 合 活 性 ， 亚 基 具 有 3 5外 切酶 活 性 ， 亚 基 可 能 起 组 装 作 用 。 亚 基 (DNA夹 子 )能 夹 稳 模 板 链 ， 负 责 酶沿 DNA模 板 滑 动 的 作 用 。 其 余 亚 基 统 称 为 -复 合 物 , 是 DNA夹 子 加载 蛋 白 。 DNA-pol （ 二 ） 真 核 生 物 的 DNA聚 合 酶DNA-pol 起 始 引 发 ， 有 引 物 酶 活 性 。复 制 的 主 要

14、 酶 ， 有 解 螺 旋 酶 活 性 。参 与 低 保 真 度 的 复 制 。在 复 制 过 程 中 起 校 读 、 修 复 和 填 补 缺口 的 作 用 。在 线 粒 体 DNA复 制 中 起 催 化 作 用 。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 三 复 制 保 真 性 的 酶 学 依 据复 制 按 照 碱 基 配 对 规 律 进 行 ， 是 遗 传 信 息 能 准确 传 代 的 基 本 原 理 。复 制 保 真 性 的 酶 学 机 制 ：（ 一 ） DNA-pol的 核 酸 外 切 酶 活 性 和 即 时 校 读 （ 二 ） 复 制 的 保 真 性 和 碱 基

15、选 择 （ 一 ） DNA-pol的 核 酸 外 切 酶 活 性 和 即 时 校 读 1. 遵 守 严 格 的 碱 基 配 对 规 律 ；2. 聚 合 酶 在 复 制 延 长 时 对 碱 基 的 选 择 功 能 ；3. 复 制 出 错 时 DNA-pol的 即 时 校 读 功 能 。DNA复 制 的 保 真 性 至 少 要 依 赖 三 种 机 制 （ 二 ） 复 制 的 保 真 性 和 碱 基 选 择 四 复 制 中 的 分 子 解 链 及 DNA 分 子 拓 扑 学 变 化 DNA分 子 的 碱 基 埋 在 双 螺 旋 内 部 ， 只有 把 DNA解 成 单 链 ， 它 才 能 起 模 板

16、作 用 。 （ 一 ） 解 螺 旋 酶 、 引 物 酶 和 单 链 DNA结 合 蛋 白理 顺 DNA链拓 扑 异 构 酶 (gyrA, B) 稳 定 已 解 开 的 单 链单 链 DNA结 合 蛋 白SSB 催 化 RNA引 物 生 成引 物 酶DnaG(dnaG) 运 送 和 协 同 DnaBDnaC(dnaC) 解 开 DNA双 链解 螺 旋 酶DnaB(dnaB) 辨 认 起 始 点DnaA(dnaA)蛋 白 质 （ 基 因 ） 通 用 名 功 能原 核 生 物 复 制 起 始 的 相 关 蛋 白 质 解 螺 旋 酶 (helicase)又 称 解 链 酶 或 rep蛋 白 利 用 A

17、TP供 能 ， 作 用 于 氢 键 ， 使 DNA双 链解 开 成 为 两 条 单 链 。n每 解 开 一 对 碱 基 ， 需 消 耗 2分 子 ATP。Dna BDna C 解 链 方 向 单 链 DNA结 合 蛋 白 (single stranded DNA binding protein, SSB) 在 复 制 中 维 持 模 板 处 于 单 链 状 态 并 保 护单 链 的 完 整 性 。 解 链 过 程 中 ， DNA分 子 会 过 度 拧 紧 、 打 结 、 缠 绕 、连 环 等 现 象 。 （ 二 ） DNA拓 扑 异 构 酶 (DNA旋 转 酶 ） 拓 扑 异 构 酶 作 用

18、特 点既 能 水 解 、 又 能 连 接 磷 酸 二 酯 键克 服 解 链 过 程 中 的 打 结 、 缠 绕 现 象 拓 扑 异 构 酶 拓 扑 异 构 酶 分 类 拓 扑 异构 酶 切 断 DNA双 链 中 一 股 链 ， 使 DNA解 链 旋 转 不 致 打 结 ； 适 当 时 候 封闭 切 口 ， DNA变 为 松 弛 状 态 。反 应 不 需 ATP。拓 扑 异构 酶 切 断 DNA分 子 两 股 链 ， 断 端 通 过 切口 旋 转 使 超 螺 旋 松 弛 。利 用 ATP供 能 ， 连 接 断 端 ， DNA分子 进 入 负 超 螺 旋 状 态 。 （ 主 要 ）作 用 机 制

19、解 旋 解 链 酶 类 的 作 用 解 链 酶 DNA拓 朴 异 构 酶 单 链 DNA结 合 蛋 白 SSB解 开 、 理 顺 DNA链 、 维 持 DNA单 链 状 （ 三 ） 引 物 酶 (primase) 依 赖 DNA的 RNA聚 合 酶 。 可 以 催 化 游 离 NTP聚 合 。 催 化 RNA引 物 的 生 成 。 五 、 DNA连 接 酶连 接 DNA链 3-OH末 端 和 相 邻 DNA链5-P末 端 ， 使 二 者 生 成 磷 酸 二 酯 键 ， 从 而把 两 段 相 邻 的 DNA链 连 接 成 一 条 完 整 的 链 。 PO O-O-O HO 5PO O-O-O33

20、 5DNA连 接 酶 ATP（ NAD+）AMP5 3 5 3 在 复 制 中 起 接 合 双 链 中 单 链 缺 口 的 作 用 。在 DNA修 复 、 重 组 及 剪 接 中 也 起 缝 合 缺 口作 用 。是 基 因 工 程 的 重 要 工 具 酶 之 一 。DNA连 接 酶 的 功 能 DNA生 物 合 成 过 程The Process of DNA Replication第 三 节 （ 一 ） 复 制 的 起 始需 要 解 决 两 个 问 题 ：1. DNA解 开 成 单 链 ， 提 供 模 板 。2. 合 成 引 物 ， 提 供 3-OH末 端 。一 、 原 核 生 物 的 DNA

21、生 物 合 成 DNA解 成 单 链 由 拓 扑 异 构 酶 松 弛 超 螺 旋 ， 解 螺 旋 酶 解 开 双 链 ， SSB结 合 到 单 链 上 使 其 稳 定 。 35 35引 物 是 由 引 物 酶 催 化 合 成 的 短 链 RNA分 子 。 引 物3 HO 5 引 物酶 Dna A Dna B、 Dna CDNA拓 扑 异 构 酶 引 物酶SSB35 35引 物 体 和 引 物含 有 解 螺 旋 酶 、 DnaC蛋 白 、 引 物 酶 和 DNA复 制 起 始 区 域 的 复 合 结 构 称 为 引 物 体 。 DNA复 制 示 意 图 拓 扑 异 构 酶解 链 酶 5/ 3/3

22、 / 5/ 3/ 5/DNA聚 合 酶 单 链 结 合 蛋 白DNA聚 合 酶 前 导 链 随 后 链 DNA连 接 酶冈 崎 片 段 引 物 酶 （ 二 ） 复 制 的 延 长复 制 的 延 长 指 在 DNA-pol催 化 下 ，dNTP以 dNMP的 方 式 逐 个 加 入 引 物 或 延 长中 的 子 链 上 ， 其 化 学 本 质 是 磷 酸 二 酯 键 的不 断 生 成 。 5 3 5 dATPdGTP dTTP dCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 3 3DNA-pol 领 头 链 的 合 成 随 从 链 的 合 成 复制过程简图 原 核 生 物 基 因 是 环 状 DN

23、A， 双 向 复 制 的 复 制片 段 在 复 制 的 终 止 点 (ter)处 汇 合 。 E.coliori ter82 32 ori terSV40 500（ 三 ） 复 制 的 终 止 55 5DNA-pol OH P5 DNA-pol dNTP 55 PATP AMP+PPi 55 DNA连 接 酶 随 从 链 上 不 连 续 性 片 段 的 连 接 DNA的 复 制 过 程 模 板 DNA解 旋 与 解 链 ， 形 成 复 制 叉 ； 形 成 引 发 体 ， 合 成 RNA引 物 ； 按 A=T、 G=C碱 基 配 对 规 则 ， 合 成 DNA； 切 除 引 物 、 填 补 空

24、隙 ； DNA连 接 酶 连 接 封 口 ， 形 成 长 链 DNA； 逆 转 录 和 其 他 复 制 方 式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways第 四 节 逆 转 录 (reverse transcription) 在 逆 转 录 酶 的 催 化 下 ， 以 RNA为 模板 合 成 DNA的 过 程 ， 又 称 反 转 录 。 逆 转 录 酶一 、 逆 转 录 病 毒 和 逆 转 录 酶 逆 转 录 酶 (reverse transcriptase) 从 RNA病 毒 中 发 现 ， 能 催 化 以 RNA为 模 板合 成

25、双 链 DNA的 酶 ， 全 称 为 依 赖 RNA的DNA聚 合 酶 。 有 三 种 活 性 ： RNA指 导 的 DNA聚 合 活 性 RNase H活 性 （ 水 解 RNA-DNA杂 交 链 ） DNA指 导 的 DNA聚 合 活 性 逆 转 录 病 毒 细 胞 内 的 逆 转 录 现 象RNA 模 板逆 转 录 酶 DNA-RNA 杂 化 双 链RNA酶 单 链 DNA逆 转 录 酶 双 链 DNA DNA损 伤 （ 突 变 ） 与 修 复DNA Damage (Mutation) and Repair第 五 节 突 变 (mutation)： 是 由 遗 传 物 质 结 构 改 变

26、 而 引 起 的 遗 传信 息 的 改 变 。 从 分 子 水 平 来 看 ， 突 变 就 是DNA分 子 上 碱 基 的 改 变 。 DNA损 伤 (DNA damage)： 泛 指 一 切 DNA结 构 和 功 能 的 变 化 。 包括 各 种 突 变 类 型 、 碱 基 的 损 伤 和 DNA链 的断 裂 。 一 、 突 变 的 意 义（ 一 ） 突 变 是 进 化 、 分 化 的 分 子 基 础（ 二 ） 突 变 导 致 基 因 型 改 变（ 三 ） 突 变 导 致 死 亡（ 四 ） 突 变 是 某 些 疾 病 的 发 病 基 础 二 、 引 发 突 变 的 因 素 自 发 性 : 自

27、 然 错 配 率 约 为 10-9 10-10 左 右 。 物 理 因 素 : 如 UV (ultra violet)、 各 种 辐 射 。 化 学 因 素 : 烷 化 剂 、 碱 基 类 似 物 、 以 及 其 他一 些 人 工 合 成 或 环 境 中 存 在 的 化 学 物 质 ， 这些 诱 发 突 变 的 化 学 物 质 ,称 为 致 癌 剂 。 生 物 因 素 : 抗 菌 素 类 、 黄 曲 霉 素 和 病 毒 等 。 物 理 因 素 化 学 因 素 常 见 的 化 学 诱 变 剂化 合 物 类 别 作 用 点 分 子 改 变碱 基 类 似 物如 ： 5-BU A 5-BU G - A

28、 - T - - G - C -羟 胺 类 （ NH2OH） T C - T - A - - C - G -亚 硝 酸 盐 （ NO 2） C U - G - C - - A - T -烷 化 剂如 ： 氮 芥 类 ， Nitromins G mG DNA缺 失 G 四 、 DNA损 伤 的 修 复修 复 (repairing) 是 对 已 发 生 分 子 改 变 的 补 偿 措 施 ， 使 其回 复 为 原 有 的 天 然 状 态 。光 修 复 (light repairing)切 除 修 复 (excision repairing)修 复 的 主 要 类 型 （ 一 ） 光 修 复 光 复

29、 活 酶 （ 二 ） 切 除 修 复是 细 胞 内 最 重 要 和有 效 的 修 复 机 制 ， 主 要由 DNA-pol 和 连 接 酶完 成 。 UvrA UvrBUvrCOH PDNA聚 合 酶 OHPDNA连 接 酶 NAD+E.coli的 切除 修 复 机 制 基 因 克 隆 克 隆 DNA克 隆 PCR 基 因 克 隆 的 基 本 原 理 RNA 生 物 合 成 (转 录 )第 六 节 转 录 （ transcription） 生 物 体 以 DNA为 模 板 合 成 RNA的 过 程 。 转 录 RNADNA 转 录 与 复 制 的 相 似 点 ： 1. 模 板 均 为 DNA；

30、 2. 延 长 机 理 都 是 形 成 磷 酸 二 酯 键 ； 3. 方 向 均 为 53。 转 录 和 复 制 的 区 别复 制 转 录模 板 DNA双 链 DNA的 一 条 链原 料 dNTP (N=A、 G、 C、 T) NTP(N=A、 G、 C、 U)引 物 需 要 不 需 要酶 DNA聚 合 酶 RNA聚 合 酶产 物 DNA RNA配 对 A-T、 G-C A-U、 T-A、 G-C 参 与 转 录 的 物 质原 料 : NTP（ ATP, UTP, GTP, CTP）模 板 : DNA酶 : RNA聚 合 酶 （ RNA polymerase, RNA-pol）其 他 蛋 白

31、质 因 子 第一节转录的模板和酶Templates of Transcription and Enzymes 一 、 转 录 模 板 53 35 结构基因（structural gene） 双 链 DNA分 子 中 能 作 为 模 板 转 录 出RNA的 那 条 链 ， 称 为 模 板 链 。 又 叫 有 义链 。 另 一 条 互 补 链 称 为 编 码 链 ， 又 叫 反义 链 。 对 转 录 起 调 节 作 用 。 转 录 产 物 RNA的 碱 基 序 列 ， 除 了 T 变 U 外 ， 其 余 与 编 码 链 相 同 。 G C A G T A C A T G T C5 33 C G T

32、 C A T G T A C A G 5DNA 模板链编码链 转录RNA G C A G U A C A U G U C5 3 不 对 称 转 录 (asymmetric transcription) 在 DNA分 子 双 链 上 某 一 区 段 ， 一 股 链可 转 录 ， 另 一 股 链 不 转 录 ； 模 板 链 并 非 永 远 在 同 一 单 链 上 。 二 、 RNA聚 合 酶 （ DDRP）1. 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶E.coli的 RNA聚 合 酶 是 由 四 种 亚 基组 成 的 六 聚 体 （ 2 ） 核心酶（core enzyme）全酶（holoenzyme）

33、 2 E. coli RNA聚 合 酶 组 分亚 基 分 子 量 功 能 36512 决 定 哪 些 基 因 被 转 录 150618 催 化 功 能 155613 结 合 DNA模 板 70263 辨 认 起 始 点终 止 转 录 其 他 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶 ， 在 结 构 、组 成 、 功 能 上 均 与 E.coli相 似 。 原 核 生 物 的 RNA聚 合 酶 都 受 一 类 抗结 核 药 利 福 平 或 利 福 霉 素 的 特 异 性 抑 制 。这 类 药 物 能 与 RNA聚 合 酶 的 亚 基 特 异 结合 ， 从 而 影 响 酶 的 活 性 。 RNA聚 合

34、 酶 全 酶 在 转 录 起 始 区 的 结 合 2. 真 核 生 物 的 RNA聚 合 酶种 类 I II III转 录 产 物 rRNA mRNA 5S-RNAtRNA, RNA聚 合 酶 、 、 都 由 多 个亚 基 组 成 。 有 些 亚 基 是 三 种 酶 所 共 有 。 这 些 聚 合 酶 都 有 类 似 的 起 始 因 子 和与 E. coli RNA聚 合 酶 类 似 的 RNA链 延 伸方 式 。 对 DNA的 终 止 子 所 知 甚 少 。 三 、 酶 与 模 板 的 辨 认 结 合 RNA聚 合 酶 结 合 模 板 DNA的 部 位 称 为启 动 子 (promoter)

35、。 是 调 控 转 录 的 关 键 部 位 。 53 35调控序列 结构基因启动子RNA-pol 第二节转录过程The Process of Transcription 分 为 三 个 阶 段 ：起 始 (initiation)延 长 (elongation)终 止 (termination) 一 、 原 核 生 物 的 转 录 过 程（ 一 ） 转 录 起 始 1. RNA聚 合 酶 结 合 在 转 录 模 板 的 起 始 区域 。 2. DNA双 链 解 开 ， 以 一 条 链 为 模 板 ， 合成 第 一 个 磷 酸 二 酯 键 。 2. DNA双 链 解 开 。1. RNA聚 合 酶

36、全 酶 (2)与 模 板 结 合 。 3. 在 RNA聚 合 酶 作 用 下 发 生 第 一 次 聚 合 反应 ， 形 成 转 录 起 始 复 合 物 。5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + PPi转 录 起 始 过 程 RNApol ( 2) - DNA - pppGpN- OH 3转 录 起 始 复 合 物 （ 二 ） 转 录 延 长1. 亚 基 脱 落 ， RNApol聚 合 酶 核 心 酶 变构 ， 与 模 板 结 合 松 弛 ， 沿 着 DNA模 板 前移 ； 2. 在 核 心 酶 作 用 下 ， NTP不 断 聚 合 ，RNA链 不 断 延 长 。(

37、NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi 转 录 的 起 始 及 延 长 过 程 (三 ) 转 录 终 止 RNA聚 合 酶 在 DNA模 板 上 停 顿 下来 ， 转 录 产 物 RNA链 从 转 录 复 合 物 上 脱落 下 来 。 依 赖 Rho ()因 子 的 转 录 终 止 第三节真核生物的转录后修饰Post-transcriptional Modification 一 、 mRNA的 转 录 后 加 工(一 )首 尾 的 修 饰1. 5-端 加 帽 :m7GpppG(甲 基 双 鸟 苷 三 磷 酸 ) 2. 3-端 加 尾 ： 多 聚 腺 苷 酸 (poly A)聚

38、 合 酶 催 化 帽 子 结 构 5 pppGp 5 GpppGppppG PPi 鸟 苷 酸转 移 酶5 m 7GpppGp甲 基 转 移 酶SAM 帽 子 结 构 的 生 成 5 ppGp磷 酸 酶 Pi 加 帽 过 程 （ 二 ） mRNA的 剪 接 hnRNA 许 多 极 长 RNA分 子 构 成 的 混 合 物 。 是 细 胞 质 mRNA的 前 体 。 真 核 生 物 结 构 基 因 ， 由 若 干 个 编 码 区 和 非编 码 区 互 相 间 隔 开 但 又 连 续 镶 嵌 而 成 ， 去 除 非编 码 区 再 连 接 后 ， 可 翻 译 出 由 连 续 氨 基 酸 组 成的 完

39、 整 蛋 白 质 ， 这 些 基 因 称 为 断 裂 基 因 。 断 裂 基 因 (splite gene)非 编 码 区 AG 编 码 区 17 A B C D E F GL 1 2 3 4 5 6 77 700 bp 2. 外 显 子 (exon)和 内 含 子 (intron) 外 显 子在 断 裂 基 因 及 其 初 级 转 录 产 物 上 出现 ， 并 表 达 为 成 熟 RNA的 核 酸 序 列 。 内 含 子隔 断 基 因 的 线 性 表 达 而 在 剪 接 过 程中 被 除 去 的 核 酸 序 列 。 鸡 卵 清 蛋 白 成 熟 mRNA与 DNA杂 交 电 镜 图 鸡 卵 清

40、 蛋 白基 因hnRNA首 、 尾 修 饰hnRNA剪 接成 熟 的 mRNA 鸡卵清蛋白基因及其转录 、转录后修饰 Unit of transcription in a DNA strandTranscript modification3 5 3. mRNA的 剪 接 除 去 hnRNA中 的 内 含 子 ， 将 外 显 子 连 接 。 二 次 转 酯 反 应 二 、 tRNA的 转 录 后 加 工tRNA前 体TGGCNNAGTGC GGTTCGANNCCDNA RNAaseP、内 切 酶连 接 酶 tRNA核 苷 酸转 移 酶 碱 基 修 饰（ 2） 还 原 反 应 如 ： U DHU （ 3） 核 苷 内 的 转 位 反 应 如 ： U （ 4） 脱 氨 反 应 如 ： A I 如 ： A Am（ 1） 甲 基 化（ 1）（ 1） （ 3）（ 2） （ 4） 三 、 rRNA的 转 录 后 加 工转 录剪 接18S - rRNA 5.8S和 28S-rRNA rDNA内 含 子 内 含 子 28S5.8S18S 45S - rRNA