《医学生物化学》课件第11章-RNA的生物合成.ppt
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1、11.RNA转录体系:转录体系:DNA模板模板 RNA聚合酶聚合酶 2.转录转录基本基本过程过程:转录转录起始、链的延长、链的终止起始、链的延长、链的终止3.转录后加工过程转录后加工过程:信使信使RNA(mRNA)的加工的加工 转运转运RNA(tRNA)的加工的加工 核核糖糖体体RNA(rRNA)的加工的加工4.核酶核酶:具有催化功能的具有催化功能的RNA本章主要内容本章主要内容122RNARNA的生物合成的生物合成DNA 转录转录 RNA前体前体 加工加工 成熟成熟RNA 反转录反转录DNADNA复制复制DNA RNA 蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译转录转录:DNADNA指导的指导的 RNAR
2、NA合成合成33第一节第一节 RNA RNA 转录体系转录体系 在在RNARNA聚合酶催化下,以聚合酶催化下,以DNADNA为模板,为模板,4 4种三种三磷酸核苷(磷酸核苷(ATP,GTP,CTP,UTPATP,GTP,CTP,UTP)为原料进行的为原料进行的RNARNA聚合反应。聚合反应。一一 DNADNA是是RNARNA转录的模板转录的模板(一)不对称转录(一)不对称转录44原料原料:NTP(ATP,:NTP(ATP,UTPUTP,GTP,CTP),GTP,CTP)DNADNA合成原料合成原料:dNTP(dATP,dTTP,dGTP,dCTP):dNTP(dATP,dTTP,dGTP,dC
3、TP)模板模板:DNA:DNA转录时新链合成的方向:转录时新链合成的方向:5 5-3-355 DNA DNA A G C TA G C T 碱基配对规律碱基配对规律:RNA RNA U U C G A C G A RNARNA核苷酸连接方式:核苷酸连接方式:3 3,5 5-磷酸二酯键磷酸二酯键 方式方式:不对称转录不对称转录66 DNA片段转录时,双链片段转录时,双链DNA中只有一条链作中只有一条链作为转录的模板,这种转录方式称作为转录的模板,这种转录方式称作不对称转录不对称转录。不对称转录不对称转录77DNADNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNARN
4、A的的一一股单链,称为股单链,称为模板链模板链。相对的另一股单链相对的另一股单链,不作为转录模板是不作为转录模板是编码链编码链。88DNA编码链编码链DNA 模板链模板链5 TCAGCTCGCTGCTAATGGCC3 3 a gt cga gcg acg at t a ccgg5 双链双链DNA5 UCAGCUCGCUGCUAAUGGCC3 RNA transcript转录转录模板链模板链编码链编码链99Gene AGene BGene CGene D编码链编码链模板链模板链Double stand DNA编码链和编码链和模板链模板链是一个相对的概念是一个相对的概念 10(二)转录单位(二)转
5、录单位编码序列编码序列 启动序列启动序列 操纵序列操纵序列 其他调节序列其他调节序列(promoter)(operator)调节组件调节组件结构基因结构基因1111 启动子启动子(promoter):):位于转录起始点上游的一段位于转录起始点上游的一段核苷酸序列核苷酸序列,是是RNA聚合酶识别并结合聚合酶识别并结合模板模板DNA的特定的特定部位。部位。12125 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列1 1上游上游:基因调控区基因调控区(启动子、增强子、静息子启动子、增强子、静息子)下游下游:基因转录区(结构基因、终止子)基因转录区(结构基因、终止子)RNA-pol转录起始点转录起始点(
6、start site)(start site)以以+1+1表示,一般为表示,一般为A A或或G G,方向:,方向:5 5 33-10bp处处1313原核生物启动子保守序列原核生物启动子保守序列开始转录开始转录T T G A C AA A C T G T-35 区区RNA-pol 结合位点结合位点(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 区区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 RNA-pol 辨认位点辨认位点5 5 结构基因结构基因3 3 1414二二 RNARNA聚合酶聚合酶是转录的主要酶是转录的主要酶 全称:依赖全称:依赖DN
7、A的的RNA聚合酶聚合酶DNARNARNA pol简称:简称:RNA pol1515全酶全酶(一)原核生物(一)原核生物RNA聚合酶聚合酶结构结构:2 核心酶核心酶 2 161636512 参与核心酶的装配参与核心酶的装配 150618 催化催化RNA链延伸链延伸155613 结合结合DNA模板模板70263 辨认起始点(转录起始后脱落)辨认起始点(转录起始后脱落)亚基亚基分子量分子量功功 能能 亚基数亚基数2 1 1 1 功能功能:可能参与酶的组装可能参与酶的组装100001 1717+1 1.辨别转录起始位点辨别转录起始位点2.促使促使DNA双链打开双链打开17bp3.催化催化NTP以以3
8、,5 磷酸二酯键相连,磷酸二酯键相连,方向方向5 3 4.识别转录终止信号识别转录终止信号活性活性:TATAAT TTGACA-35+20ds DNA 1818 特点:特点:1.1.聚合速率慢,聚合速率慢,30308585 nt/nt/秒秒2.2.缺乏缺乏3 3 5 5 外切酶活性,有一定校对功能外切酶活性,有一定校对功能3.3.利福平与利福平与RNARNA聚合酶的聚合酶的 亚基专一性结合,可抑制亚基专一性结合,可抑制结核菌的结核菌的RNARNA合成,而对真核合成,而对真核RNARNA聚合酶不敏感。聚合酶不敏感。利用此特点可研制杀菌药物利用此特点可研制杀菌药物1919(二)真核生物的(二)真核
9、生物的RNA聚合酶聚合酶 种类种类5.8s/18s/28s rRNA hnRNAsnRNA前体前体转录产物转录产物Mt定位定位核仁核仁核质核质核质核质线粒体线粒体 tRNA前体前体5srRNA前体前体snRNA前体前体 线粒体线粒体 RNAs酶活性酶活性/细胞细胞 5070 2040 10利福平利福平 不敏感不敏感 不敏感不敏感 不敏感不敏感 敏感敏感2020第二节第二节 RNA RNA 转录的基本过程转录的基本过程转录过程可以分为三个阶段:转录过程可以分为三个阶段:1.1.转录起始(转录起始(InitiationInitiation)2.2.链的延长(链的延长(ElongationElong
10、ation)3.3.链的终止(链的终止(TerminationTermination)原核生物的转录过程原核生物的转录过程2121一、转录起始一、转录起始(Initiation)RNA聚合酶必须准确结合转录模板的起始区域聚合酶必须准确结合转录模板的起始区域DNA双链解开,使其中的一条链作为转录的模板双链解开,使其中的一条链作为转录的模板?转录起始需解决两个问题转录起始需解决两个问题2222RNA聚合酶聚合酶-识别识别DNA启动子启动子(35区区)核心酶与启动子结合核心酶与启动子结合(10区区)DNA构象改变,启动构象改变,启动子子10区处打开双链区处打开双链DNA分子(约分子(约17bp)转录
11、起始过程转录起始过程2323DNA构象改变,启动构象改变,启动子子10区处打开双链区处打开双链DNA分子(约分子(约17bp)转录开始,形成第一个转录开始,形成第一个3,5磷酸二酯键(磷酸二酯键(不需引不需引物物)以核心以核心酶形式沿酶形式沿 DNA滑动滑动(循环使用)(循环使用)2424核心酶核心酶沿沿DNA模板链向下游方向滑动模板链向下游方向滑动 核心酶核心酶 滑过的部位,滑过的部位,DNA链很快恢复双螺旋结构链很快恢复双螺旋结构RNA链延长,暂时形成链延长,暂时形成DNARNA杂交体(约杂交体(约12bp)RNA逐步脱离模板链逐步脱离模板链NTPNTP以以3 3,5,5-磷酸二酯键逐个相
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