分子生物学RNA的生物合成
RNA合成和修饰
RNA合成和修饰RNA合成和修饰是生物体内重要的分子生物学过程，其中包括RNA的合成过程以及各种修饰方式。
RNA合成由RNA聚合酶依据DNA模板合成RNA链，而RNA修饰则是对合成的RNA分子进行修饰，以增加其功能和稳定性。
本文将介绍RNA合成和修饰的过程和机制。
一、RNA合成过程RNA合成是由RNA聚合酶依据DNA模板合成RNA链的过程。
RNA聚合酶是一种特殊的酶，能够辨认DNA的核酸序列，并在DNA 模板上进行链式生长。
RNA合成分为以下几个步骤：1. 张开DNA双链：在RNA合成开始前，DNA双链需要被展开，形成单链模板。
这一过程由解旋酶完成，在DNA双链上生成一个开放的转录泡。
2. 初始结合：RNA聚合酶与DNA模板的初始结合是通过一种称为“盖帽”的结构实现的。
盖帽结构由甲基化的鸟苷三磷酸（m7GTP）组成，其被添加到RNA分子的5'端。
3. RNA链的合成：RNA聚合酶通过与模板DNA的碱基进行互补配对，将核苷酸单元逐一加入到合成的RNA链上。
RNA链的生长方向是从5'端向3'端。
4. 终止：RNA聚合酶在合成RNA链时，遇到终止信号会停止合成。
终止信号是一段特定的DNA序列，一旦RNA聚合酶碰到终止信号，合成过程就被中断。
二、RNA修饰方式RNA修饰是指通过化学修饰改变RNA分子的结构和功能。
常见的RNA修饰包括以下几种：1. 序列修饰：序列修饰是通过改变RNA分子中特定碱基的化学性质来实现的。
例如，RNA中的腺嘌呤（A）可以被甲基化，形成N6-甲基腺嘌呤（m6A），而腺嘌呤在RNA稳定性和翻译调控中起重要作用。
2. 5'端修饰：5'端修饰是指对RNA分子的5'端进行化学修饰。
常见的5'端修饰方式有加盖帽和三磷酸末端结构。
加盖帽是在RNA的5'端加上一段甲基化的鸟苷三磷酸（m7GTP），可以增加RNA的稳定性和翻译效率。
分子生物学基础-RNA的生物合成和损伤修复
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
21
目录
第一个内容
参与转录的主要物质
The reagent of transcription
22
目录
一、转录模板
• 结构基因：能转录出RNA的DNA区段 • 不对称转录（asymmetric transcription）：
在DNA双链分子上，一股链可转录，另一股链 不转录
26
目录
DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引 物存在，而RNA聚合酶不需要引物就能 直接启动RNA链的延长。
RNA聚合酶和DNA的特殊序列——启动 子(promoter)结合后，就能启动RNA合成。
27
目录
核心酶 (core enzyme) 全酶 (holoenzyme)
28
目录
真核生物的RNA聚合酶
调控序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
30
目录
调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模 板DNA的部位，也是控制转录的关键部位。 原核生物以RNA聚合酶全酶结合到DNA的 启动子上而起动转录，其中由σ亚基辨认启 动子，其他亚基相互配合。
对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法
即RNA聚合酶保护法。
31
茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构
46
目录
RNA-pol
5
3
3
5
5pppG
茎环结构使转录终止的机理
• 使RNA聚合酶变构，转录停顿； • 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。
47
目录
第三个内容 真核生物的转录过程
The Process of Transcription in Eukaryote
分子生物学讲义-8RNA的生物合成2
分子生物学Molecular Biology赵青天津科技大学生物工程学院Email: zhao_qing@前情回顾3. RNA的生物合成Transcription3.4 启动子和转录起始3.5 RNA转录的后加工3.6 RNA的编辑、再编码和化学修饰启动子（promoter ）是指RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列（它含有RNA 聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列）。
3.4 启动子和转录起始原核生物真核生物转录起点是指与新生RNA 链第一个核苷酸相对应DNA 链上的碱基（以数字+1表示）。
3.4 启动子和转录起始原核生物真核生物聚合酶在此处与DNA结合成稳定的复合物，解开双链形成开放型起始结构。
聚合酶起始识别区，与σ因子相互作用。
TATA区---是转录精确地起始。
CAAT区和GC区---控制转录起始的频率，基本不参加起始位点的确定。
启动子预测软件有CpGPlot、CpGPrediction、Promoter 2.0、 Promotorscan等。
3.5 RNA转录的后加工原核生物RNA转录后的加工rRNA和tRNA在转录完成后，加工方式可分为3类：（1）rRNA及tRNA分子由某些新生RNA链的裂解形成。
（2）在tRNA链末端加上核苷酸（CCA）3’5’（3）碱基的修饰rRNA的碱基会被甲基化（如m C）。
tRNA分子中均含有稀有碱基，它们是由tRNA前体中的常见核苷酸经酶促修饰而成。
原核生物与真核生物mRNASD序列5’上游非编码区3’下游非编码区真核生物RNA 转录后的加工mRNA 的转录后加工： 1.加帽2.加尾3.剪接 磷酸酶 甲基化酶m 7GTP核酸外切酶RNA 末端腺苷酸转移酶RNA的剪接位点&方式I类自我剪接II类自我剪接剪接体催化的剪接5’剪接位点：内含子的5’末端3’剪接位点：内含子的3’末端分支点：位于3’剪接位点上游20－50个核苷酸之间，通常是A。
分子生物学-名词解释中文
第十章DNA的生物合成一、遗传学的中心法则和反中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。
二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。
在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。
3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。
4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。
但在低等生物中，也可进行单向复制。
5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。
分子生物学原理--RNA的生物合成
调控序列
结构基因
5
3
3
RNA-pol
5
RNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启
动子(promoter)。
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分子生物学原理
三、模板与酶的辨认结合
•启动区的保守序列 •原核生物有两个元件 -35bp的辨认位点：5’-TTGACA-10bp的Pribnow盒: 5’-TATAATPu •真核生物有多个元件(如-30的 Hogness或TATA盒)。
• 在模板链读码框架的3’端之后，常有一 组共同序列AATAAA，再下游还有相当 多的GT序列，这些序列称为转录终止的 修饰点。
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分子生物学原理
转录与复制的相似之处
• 都以DNA为模板 • 需要核苷酸作原料，从5’到3’延长；
生成磷酸二酯键以连接核苷酸 • 都遵从碱基配对规律 • 都需要依赖DNA的聚合酶 • 产物都是很长的多核苷酸
1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合
2. DNA双链解开
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
转录起始复合物:
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RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
分子生物学原理
3
模板链
转录方向
转录方向
模板链
3
编码链
5
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分子生物学原理
二、 RNA聚合酶
• 转录酶：依赖DNA的RNA聚合酶 DNA dependent RNA polymerase DDRP
分子生物学第16章 RNA的生物合成
第16章 RNA的生物合成一、选择题A型题1.除RNA复制外，属于RNA生物合成的还有 CA．半保留复制 B．半不连续复制 C．不对称转录 D．反转录 E．翻译2.真核细胞的转录发生在 DA．细胞浆 B．内质网 C．线粒体 D．细胞核 E．核蛋白体3.转录的模板链是 EA．编码链 B．前导链 C．DNA的两条链D．基因组DNA中的一条链 E．基因DNA中的一条链4.转录需要的原料为 BA．NMP B．NTP C．dNMP D．dNDP E．dNTP 5.转录需要的酶有 CA．引物酶 B．依赖DNA的DNA聚合酶(DDDP) C．依赖DNA的RNA聚合酶(DDRP) D．依赖RNA的DNA聚合酶(RDDP) E．依赖RNA的RNA聚合酶(RDRP) 6.以下关于转录的概念，不正确的是 BA．以DNA为模板合成RNA的过程 B．RNA的生物合成过程叫做转录C．将染色体DNA分子中储存的遗传信息转为RNA碱基排列顺序的过程D．转录在遗传信息传递中起中介作用E．遗传信息的表达包括转录形成RNA及由mRNA指导的蛋白质生物合成7 .以下有关转录叙述，不正确的是 DA．DNA双链中指导RNA合成的链是模板链 B．DNA双链中不指导RNA合成的链是编码链C．能转录出RNA的DNA序列称为结构基因 D．染色体DNA双链中仅一条链可转录E．基因DNA双链中一条链可转录，另一条链不转录8.原核生物体内催化RNA延长的是 DA.σ因子B.α、β亚基C.α、β、β′亚基D.α2、β、β′亚基E.RNA-pol全酶9.利福平(或利福霉素)抑制结核菌的机制是 DA．抑制细胞DNA聚合酶 B．抑制细菌DNA聚合酶 C．抑制细胞RNA聚合酶D．抑制细菌RNA聚合酶 E．抑制细菌蛋白质合成10.利福平(或利福霉素)抗结核菌的机制是它抑制了菌体RNA聚合酶中的 BA．α亚基 B．β亚基 C．β′亚基 D．σ亚基 E．ρ因子11.在DNA分子中，转录起始的5′上游端 BA．原核生物-35区存在TATA盒是RNA-pol识别的位点B．原核生物-10区存在TATA盒是RNA-pol结合的位点C．原核生物-35区存在TTGACA序列是RNA-pol结合的位点D．原核生物-10区存在TTGACA序列是RNA-pol识别的位点E．真核生物不存在TATA盒12.哪项不是原核生物转录终止可依赖的因素 BA．ρ因子 B．σ因子 C．转录产物RNA3′端出现可对折互补序列，形成茎环结构D．转录产物RNA3′端出现寡聚U，与模板DNA结合力小E．终止因子与产物RNA结合促使其与DNA分离13.真核细胞中由RNA-polⅢ催化生成的产物是 AA．tRNA前体 B．mRNA C．hnRNA D．snRNA E．45sRNA14.真核细胞中mRNA前体由哪种酶催化生成 BA.RNA-polⅠB.RNA-polⅡC.RNA-polⅢD.RNA-polMtE.核心酶+σ因子15.RNA为5′-UGACGA-3′，它的模板链是 DA．5′-ACUGCU-3′ B．5′-UCGUCA-3′ C．5′-ACTGCU-3′D．5′-TCGTCA-3′ E．5′-UCGTCA-3′16.RNA链为5′-AUCGAUC-3′，它的编码链是 AA．5′-ATCGATC-3′ B．5′-AUCGAUC-3′ C．3′-ATCGATC-5′D．5′-GATCGAT-3′ E．5′-GAUCGAU-3′17.DNA聚合酶与RNA聚合酶相比 DA.均可利用核糖核苷三磷酸合成多核苷酸B.均需要DNA的两条链为模板C.均需引物D.均催化3′，5′磷酸二酯键形成E.催化多核苷酸链合成的方向均为3′→5′18.转录与复制有许多共同点，下列叙述不正确的是 EA．真核生物的转录与复制均在细胞核内进行 B．合成新链的方向均为5′→3′C．均需DNA为模板 D．原料均为三磷酸核苷E．两类核酸聚合酶均能催化两个核苷酸以3′，5′磷酸二酯键相连19.核酶是 EA.特异水解核酸的酶B.水解核糖核酸的酶C.具有特殊结构的核糖核酸D.具有催化活性的RNA与蛋白质复合体E.具有特殊结构并具有催化活性的一类RNA20.真核细胞mRNA转录后加工修饰，不正确的是 BA．5′端加m7Gppp帽 B．加-CCA尾 C．切除内含子D．连接外显子 E．3′端加polyA21.下列叙述中正确的是 DA．T只存在于DNA分子中 B．原核生物的转录与翻译被核膜隔开C．指导RNA合成的DNA链叫做编码链D．DNA聚合酶不能催化两个dNTP之间形成磷酸二酯键故需引物E．RNA聚合酶不能催化两个与模板互补、相邻的NTP之间形成磷酸二酯键22.tRNA转录后加工修饰形成稀有碱基，其中没有 CA．胸腺嘧啶 B．次黄嘌呤 C．γ-甲基鸟嘌呤 D．二氢尿嘧啶 E．假尿苷23.RNA复制中不正确的是 BA．是RNA病毒在宿主细胞内扩增的一种方式 B．原料为dNTP C．是以RNA为模板合成RNA的过程 D．需要依赖RNA的RNA聚合酶E．新链合成方向为5′→3′24.核酶RNA是在研究哪种RNA的前体中首次发现的 EA．hnRNA B．tRNA前体 C．snRNA D．scRNA E．rRNA前体25.下列关于DNA指导RNA合成的叙述中错误的是 BA．只有在DNA存在时，RNA聚合酶才能催化生成磷酸二酯键B．转录过程中RNA聚合酶需要引物 C．RNA链的合成方向是5′→3′D．大多数情况下只有一股DNA作为RNA的模板 E．合成的RNA链没有环状的26.真核剪接体由以下哪些成分组成 CA．大肠杆菌mRNA B．seRNA C．UsnRNP D．5SrRNA E．mtRNA 27.以下对tRNA合成的描述错误的是 DA．RNA聚合酶Ⅲ参与tRNA前体的生成 B．tRNA前体在酶作用下切除5′和3′末端处多余的核苷酸 C．tRNA前体中含有内含子 D．tRNA3′末端需加上ACC-OHE．tRNA前体还需要进行化学修饰加工28.以下对rRNA的转录加工的描述，错误的是 BA．染色体DNA中rRNA基因是多拷贝的B．真核生物的5SrRNA自成独立的体系，不进行修饰和剪切C．真核生物45SrRNA前体中包括18S，5．8S及28SrRNAD．原核生物30SrRNA前体中含有16S，23S及5SrRNAE．真核生物45SrRNA前体经一次剪切成为41SrRNA中间前体29.哺乳动物的载脂蛋白B mRNA的编辑是 EA．U→C的取代 B．A→G的取代 C．U的插入 D．U的删除 E．C→U的取代30．RNA的转录过程分为 BA．解链、引发、链的延长和终止 B．转录的起始、延长和终止C．核蛋白体循环的启动、肽链的延长和终止D．RNA的剪切和剪接，末端添加核苷酸、修饰及RNA编辑 E．以上都不是31．原核生物中DNA指导的RNA聚合酶核心酶的组成是AA．α2ββ′ B．α2ββ′σ C．ααβ D．ααβ′ E．αββ′32．真核细胞中参与复制与转录的聚合酶对利福平敏感的是DA．RNA聚合酶Ⅱ B．RNA聚合酶Ⅲ C．RNA聚合酶ⅠD．mtRNA聚合酶 E．RNA指导的DNA聚合酶33．真核细胞中经RNA聚合酶Ⅰ催化转录的产物是 EA．hnRNA B．tRNA C．5SrRNAD．U4snRNA及UssnRNA E．5．8S，18S，28SrRNA前体34．原核mRNA转录后需要进行的5′端加工过程是 EA．加帽子 B．加聚A帽 C．剪切和剪接 D．RNA编辑 E．无特殊加工35．催化RNA病毒合成的酶是 AA．RNA复制酶 B．RNA聚合酶Ⅰ C．RNA聚合酶ⅡD．RNA聚合酶Ⅲ E．RNA聚合酶C 36．原核生物经转录作用生成的mRNA是 CA．内含子 B．单顺反子 C．多顺反子 D．间隔区序列 E．插入子37．真核生物经转录作用生成的mRNA是 BA．内含子 B．单顺反子 C．多顺反子 D．间隔区序列 E．插入序列B型题A．mtRNA聚合酶 B．RNA聚合酶C C．RNA聚合酶ⅠD．RNA聚合酶Ⅱ E．RNA聚合酶Ⅲ1．真核生物催化线粒体RNA转录生成的聚合酶是2．真核生物催化转录生成rRNA的聚合酶是3．真核生物催化转录生成mRNA的聚合酶是4．真核生物催化转录生成tRNA的聚合酶是A．切除部分肽链 B．3′末端加CCA C．3′末端加polyA D．5′末端糖基化 E．30S经RNaseⅢ催化切开5．tRNA的加工是6．mRNA的加工是7．原核rRNA的加工是A．内含子 B．外显子 C．多顺反子 D．单顺反子 E．UsnRNP8．基因中有表达活性的编码序列是9．真核生物转录生成的mRNA属于10．原核生物转录生成的mRNA属于11．基因中被转录的非编码序列附:近年研考及执考试题A型题1.关于真核生物RNA聚合酶叙述正确的是(2004执考)AA.真核生物RNA聚合酶有3种B.由4个亚基组成的复合物C.全酶中包括一个δ因子D.全酶中包括两个β因子E. 全酶中包括一个α因子2.DNA分子上能够被RNA聚合酶特异结合的部位为(2000执考)EA.外显子B.增强子C.密码子D.终止子E.启动子3.基因启动子是指(2007 研考 2006执考) DA.编码mRNA的DNA序列的第一个外显子B. 编码mRNA的DNA序列的第一个内含子C.开始转录生成RNA的那段DNA序列D.RNA聚合酶最初与DNA结合的那段DNA序列E.阻遏蛋白结合的DNA序列4.原核生物中识别DNA模板上转录起始点的是(2002研考 2005执考)BA.RNA聚合酶的核心酶B. RNA聚合酶的σ因子C. RNA聚合酶的α亚基D. RNA聚合酶的β亚基E.ρ因子5.原核生物的mRNA转录终止需要下列哪种因子(2005研考 2001执考)BA.释放因子B.Rho因子C.信号肽D.σ因子E.DnaB6.真核生物转录生成的mRNA前体的加工过程不包括(1999研考 2005执考)DA.5/末端加帽B.3′末端加多聚A尾C.甲基化修饰D.磷酸化修饰E.剪接去除内含子并连接外显子7.下列关于转录过程的叙述，正确的是(2011研考)DA.以RNA为模板合成cDNAB.需要4种dNTP为原料C.合成反应的方向为3/→5/D.转录起始不需要引物参与8. RNA转录与DNA复制中的不同点是(2007研考)DA.遗传信息储存于碱基排列顺序中B.新生链的合成以碱基配对的原则进行C.合成方向为5/→ 3/D.RNA聚合酶缺乏校正功能9.下列关复制和转录过程异同点的叙述，错误的是(2004研考)BA.复制和转录的合成方向均为5/→3/B.复制和转录过程均需以RNA为引物C.复制的原料为dNTP，转录的原料为NTPD.二者的聚合酶均催化形成3/，5/磷酸二酯键E.DNA双链中只有一条链转录，两条链均可被复制10.以5/-ACTAGTCAG-3/(DNA链)为模板合成相应mRNA链的核苷酸序列为(1994研考) DA.5/-TGATCAGCA-3/B.5/-UGAUCAGUC-3/C.5/-CTGACTAGT-3/D.5/-CUGACUAGU-3/E.5/-CAGCUGACU-3/11.真核生物RNA聚合酶II催化转录后的产物是(2009研考)BA.tRNAB.hnRNAC.5.8S-rRNAD.5S-rRNA12.真核生物中，催化转录产物为 hnRNA 的 RNA 聚合酶是(2003研考)CA．RNA 聚合酶核心酶 B．RNA 聚合酶 I C．RNA 聚合酶 IID．RNA 聚合酶 III E．RNA 聚合酶β亚基13.真核生物 RNA 聚合酶I转录后可产生的是(2004研考)BA．hnRNA B．45S-rRNA C．tRNA D．5S-rRNA E．snRNA14.hnRNA转变成mRNA的过程是(2011研考)CA.转录起始B.转录终止C.转录后加工D.翻译起始15.RNA编辑所涉及的反应过程是(2013研考)AA.RNA合成后的加工过程B.DNA指导的RNA合成过程C.RNA聚合酶识别模板的过程D.tRNA反密码对密码的识别过程16.下列RNA中，参与形成小分子核糖核蛋白体的是(2008研考)CA.hnRNAB.mRNAC.snRNAD.tRNA17.DNA上的外显子是(1993研考)CA.不被转录的序列B.被转录但不被翻译的序列C.被转录但也被翻译的序列D.编码序列E.以上都不对18.DNA上的内含子是(1991研考)BA.不被转录的序列B.被转录但不被翻译的序列C.被转录但也被翻译的序列D.编码序列E.以上都不对B型题A．RNA聚合酶的核心酶 B．RNA聚合酶的σ因子 C．RNA聚合酶的α亚基D．RNA聚合酶的β 亚基 E. ρ因子1.原核生物中识别DNA模板上转录起始点的是(2008研考)2.原核生物中决定转录基因类型的亚基是(2008研考)A.TATA盒B.GC盒C.CAAT盒AAT盒3.TF II D的结合位点是(2010研考)4.转录因子Sp1的结合位点是(2010研考)A．rRNA B．mRNA C．tRNA D．hnRNA E．SnRNA5.含稀有碱基最多的 RNA 是(2003研考)6.既含内显子又含外显子的 RNA 是(2003研考)X型题1.RNA转录时碱基的配对原则是(1992研考)ABCA.A-UB.T-AC.C-GD.G-A2.参与真核生物hnRNA转录起始前复合物形成的因子有(2009研考)ABCA.TF II DB.TF II AC.TBPD.TF III3.真核生物mRNA合成后的加工有(2013研考)ABCA.mRNA编辑B.3/-末端加多聚AC.前体mRNA剪接去除内含子D. 在分子伴侣协助下折叠成天然构象4. tRNA的前体加工包括(2007研考)ABCDA.剪切5′和3/末端的多余核苷酸B.去除内含子C. 3/末端加CCA-OHD.化学修饰二、名词解释1.结构基因2.不对称转录3.外显子4.内含子5.转录空泡6.断裂基因7.转录终止修饰点三、填空题1．在RNA聚合酶全酶中，识别转录起始位点的是，催化核苷酸之间形成3/,5/磷酸二酯键的是，结合DNA模板的是，决定哪些基因被转录的是。
医学分子生物学——RNA的生物合成
医学分子生物学名词解释——RNA的生物合成1、转录：生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。
2、结构基因：基因组中，能转录出RNA的DNA区段。
3、不对称转录：在双链DNA分子上，一股链用作模板，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条DNA单链上。
4、TATA盒：基因的转录起始点上游多具有典型的TATA序列，通常认为是启动子的核心序列。
5、Pribnow盒：原核生物中，在起始密码子上游有一个由5-6个核苷酸组成的共有序列，以其发现者的名字命名为Pribnow盒，这个框的中央位于起点上游10bp处，所以又称—10序列，是转录的解旋功能部位，一般较保守。
6、内含子：真核生物中隔断基因的线性表达，而在剪切过程中被除去的核酸序列。
7、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。
8、转录前复合物：真核生物转录前，RNA-pol通过众多的TF与DNA相结合。
包括：TF ⅡD,A ,B,E,F,H,RNA-polⅡ和TATA序列形成的复合结构。
9、断裂基因：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，可翻译出完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
10、转录终止修饰点：真核生物读码框架的下游，常存在共同序列AATAAA，再下游还有相当多的GT序列，在该处对应的mRNA被切断并加polyA。
被称为转录终止修饰点。
11、转录因子：反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子。
12、转录空泡：也称转录复合物，在转录过程中由RNA聚合酶的核心酶、DNA和转录产物RNA三者结合形成的复合体。
13、CTD：羧基末端结构域，RNA聚合酶Ⅱ最大亚基的羧基末端有一段共有序列为yr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser的重复序列片段，称为羧基末端结构域。
14、核酶：具有催化活性的核糖核酸（RNA）称为核酶。
第十六章 RNA的生物合成
第十六章RNA的生物合成一、内容提要（一）RNA转录基本规律与体系1．RNA生物合成的概念转录是以DNA单链为模板，在DNA指导的RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。
2．不对称转录在结构基因的DNA双链中，只有一条链可以作为模板，通常将这条能指导转录的链称为模板链或有意义链；与其互补的另一条链则称为编码链或反意义链，模板链并非总在一条链上。
转录的这种选择性称不对称转录。
3．RNA聚合酶原核生物中只有一种RNA聚合酶，由4个亚基αββ′σ组成五聚体（α2ββ′σ）蛋白质。
α2ββ′亚基合称核心酶，σ亚基加上核心酶称为全酶，转录起始需要全酶。
σ亚基的作用是能够识别不同基因的启动序列，从而使RNA聚合酶能特异地启动不同基因的转录。
真核生物有三种RNA聚合酶，分别为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，RNA聚合酶Ⅰ的转录产物是45S rRNA，聚合酶Ⅱ的转录产物是hnRNA，RNA聚合酶Ⅲ的转录产物是5S rRNA、tRNA、snRNA。
（二）转录的过程1．原核生物RNA的转录过程（1）起始首先由RNA聚合酶的σ亚基辨认启动子，并以RNA聚合酶全酶的形式与启动子结合，形成酶-启动子开链复合物，使DNA 模板链暴露，启动转录。
（2）延伸链的延伸有核心酶催化，核心酶在DNA模板上沿3′→5′方向以屈伸交替状移行，一面使双股DNA解链，一面催化4种NTP按模板链互补的核苷酸序列逐个连接，使RNA按5′→3′方向不断延伸，直至转录终止处。
新合成的RNA链与模板形成RNA-DNA的杂交双链，当新生的RNA链离开模板DNA后，两条DNA链则重新形成双股螺旋结构。
（3）终止①依赖ρ因子转录终止：ρ因子在终止点处与转录产物结合，使RNA-DNA双螺旋解开，释放RNA，并和RNA聚合酶一起从模板上脱落。
②非依赖ρ因子的转录终止：DNA 模板上靠近转录终止部位有特殊的核苷酸序列，转录生成的RNA 产物可形成特殊的发夹结构，发夹结构可以阻止RNA聚合酶继续沿DNA模板向前移动，而终止转录。
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近终止区的转录产物形成发夹(hairpin)结构 是非依赖ρ因子终止的普遍现象。
RNA-pol
5
3
3
5
5´pppG
茎环结构使转录终止的机理： ➢ 使RNA聚合酶变构，转录停顿； ➢ 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。
目录
目录
第三节
真核生物的转录过程
目录
RNA聚合酶Ⅰ:催化RNA合成,转录产物为45S- rRNA (rRNA 的前体),经剪接修饰成除5S-RNA外的各种 rRNA RNA聚合酶II:在核内转录生成hnRNA,加工修饰成 mRNA , RNA聚合酶II是真核生物中最活跃的RNA-pol
RNA聚合酶III: 转录产物为小分子量的RNA , 5S- rRNA ,snRNA, tRNA .
目录
（二） 非依赖 Rho因子的转录终止
DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱 基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊 的结构（发夹结构）来终止转录。
目录
DNA
5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT... 3
5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`
转录延长阶段
全酶 (holoenzyme)
转录起始阶段
目录
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。
目录
三、RNA聚合酶结合到DNA的启动子 上起动转录
一、转录起始需要RNA聚合酶全酶
转录起始需解决两个问题： ➢ RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的 起始区域。 ➢ DNA双链解开，使其中的一条链作为转录 的模板。
目录
转录起始过程：
1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合，形成闭 合转录复合体(closed transcription complex) ；
开始转录 -10 区
T A T A A T Pu A T A T T A Py (Pribnow box)
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原核生物启动子
－35区：一致性序列为TTGACA 是RNA-pol的辨认位点
－10区：一致性序列为TATAAT 又叫Pribnow盒 是RNA-pol的结合位点
RNA-pol保护区结构特征
目录
➢ 第一个磷酸二酯键生成后，σ亚基即从转录起 始复合物上脱落，核心酶连同四磷酸二核苷酸， 继续结合于DNA模板上，酶沿DNA链前移， 进入延长阶段。
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二、 原核生物的转录延长时蛋白质 的翻译也同时进行
1. 亚基脱落，RNA–pol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。 (NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi
这些研究表明： 受保护的DNA区域位于结构基因上游，约40——60bp长度（ 40bp 相当于约14nm，4个螺距）的DNA片段，结构上有一致性； 大肠杆菌及噬茵体DNA的启动子有两个A-T配对比较集中的区域：
在mRNA开始点（第一核苷酸位置为+1）前的10个碱基对左 右，有一致性序列为TATAAT（Pribnow box）。此序列是识别 信号的关键部分。 另一识别部位距mRNA起始点前约35bp处，可能与RNA聚合酶 的开始结合有关。一致性序列为TTGACA。 序列分析还证明起始密码子在转录起始点下游，说明翻译起始点在 转录起始点之后。 RNA-Pol结合-10区v较结合-35区相对牢固。 推论： -35区是RNA-Pol对转录起始的辨认点（recognition site）； 辨认结合后酶向下游移动，达到Pribnow box ，酶已经跨入转 录起始点，形成相对稳定的酶-DNA复合物，就可以开始转录。
➢ RNA 聚 合 酶 和 DNA 的 特 殊 序 列 —— 启 动 子 (promoter)结合后，就能启动RNA合成。
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（二）RNA聚合酶由多个亚基组成
亚基
分子量
36512 150618 155613 70263
功能
决定哪些基因被转录 催化功能
结合DNA模板 辨认起始点
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核心酶 (core enzyme)
目录
转录 (transcription) 是生物体以DNA为 模板合成RNA的过程 。
DNA
转 录
RNA
目录
复制和转录的区别
模板 原料 酶 产物
配对
复制
转录
两股链均复制 模板链转录（不对称转录）
dNTP
NTP
DNA聚合酶
RNA聚合酶（RNA-pol）
子代双链DNA mRNA，tRNA，rRNA （半保留复制）
2. DNA 双 链 局 部 解 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体 (open transcription complex) ；
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
转录起始复合物:
目录
一、原核生物转录的模板
➢ DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因 (structural gene)。
➢ 转录的这种选择性称为不对称转录(asymmetric transcription) ， 它 有 两 方 面 含 义 ： 在 DNA 分 子 双链上，一股链用作模板指引转录，另一股链不 转录；其二是模板链并非总是在同一单链上。
目录
➢ DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA 的一股单链，称为模板链(template strand)，也称 作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编 码链(coding strand)，也称为反义链或Crick链。
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′
➢ 转录是不连续、分区段进行的。 ➢ 每一转录区段可视为一个转录单位，称为操纵
子(operon)。操纵子包括若干个结构基因及其上 游(upstream)的调控序列。
调控序列
结构基因
5
RNA-pol
3
3
5
目录
RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合:
目录
目录
➢ 调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模板DNA 的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物以 RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转 录，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。
转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停 顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复 合物上脱落下来。
依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物 转录终止分为： ➢ 依赖Rho 因子的转录终止 ➢ 非依赖Rho因子的转录终止
目录
（一）依赖ρ因子的转录终止
ρ因子：以控制转录终止的蛋白质
➢ ρ因子是由相同亚基组成的六聚体蛋白质， 亚基分子量46kD。
编码链 模板链
转录
5′···GCAGUACAUGUC ···3′ mRNA
翻译
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C 蛋白质
目录
不对称转录 结构基因
5
编码链
3
模板链
转录方向
转录方向
模板链
3
编码链
5
目录
二、RNA合成由RNA聚合酶催化
（一）RNA聚合酶能直接启动RNA链的合成
➢ DNA依赖的RNA聚合酶催化合成RNA； ➢ RNA合成的化学机制与DNA依赖的DNA聚合酶
催化DNA合成相似。
( NMP )n + NTP → ( NMP ) n+1 + PPi
RNA
延长的RNA
目录
➢ DNA聚合酶在启动DNA链延长时需要引物存 在，而RNA聚合酶不需要引物就能直接启动 RNA链的延长。
The Process of Transcription in Eukaryote
目录
➢ 真核生物的转录过程比原核复杂。二者的转录 起始过程有较大区别，转录终止也不相同。
目录
一、 真核生物有三种DNA依赖性 RNA聚合酶
真核生物具有3种不同的RNA聚合酶: ➢ RNA聚合酶Ⅰ（RNA PolⅠ） ➢ RNA聚合酶Ⅱ（RNA PolⅡ） ➢ RNA聚合酶Ⅲ（RNA Pol Ⅲ）
snRNA小分子核内核糖核酸
目录
真核生物的RNA聚合酶
种类 转录产物
Ⅰ 45S-rRNA
对鹅膏蕈碱 的反应
耐受
Ⅱ hnRNA
极敏感
Ⅲ 5S-rRNA
tRNA snRNA 中度敏感
RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ转录产物不同对amanitin 敏感性不同，科学研究时，以此选择的酶的抑制剂。
目录
RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都由多个 亚基组成。有些亚基是三种酶所共有。
➢ ρ因子能结合RNA，又以对poly C的结合力 最强。
➢ ρ因子还有ATP酶活性和解螺旋酶(helicase) 的活性。
目录
ρ因子的作用原理：
目录
目录
➢ 目前认为，ρ因子终止转录的作用是： ρ与RNA转录产物结合，结合后ρ因子和RNA
聚合酶都可发生构象变化，从而使RNA聚合酶 停顿，解螺旋酶的活性使DNA/RNA杂化双链拆 离，利于产物从转录复合物中释放 。
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C