RNA的生物合成(转录)
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。
基因操作中常用的生化技术—RNA的生物合成
2、RNA的延长： 5´ → 3´ RNA聚合酶沿模板链向前移动,使RNA链不断合成延长。
DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA 细 胞 核 中
DNA上游的离遗的传核信糖息核就苷传酸递(到原m料R）NA上
三、转录过程
mRNA在细胞核中合成
A A T C T A T A G DNA
细胞核
U U A G AU AUC
mRNA
核孔
细胞质
mRNA通过核孔进入细胞质
细胞核 A A T C T A T A G U U A G A U AUC mRNA U U A G A U A U C 细胞质 mRNARN源自的生物合成(转录)一、定义
转录:是遗传信息从DNA流向RNA的过程。即以双链DNA中的确定的一条链 （模板链用于转录，编码链不用于转录）为模板，以ATP、CTP、GTP、UTP四 种核苷三磷酸为原料，在RNA聚合酶催化下合成RNA的过程。进行转录时，一个 基因会被读取并被复制为mRNA，即特定的DNA片断作为遗传信息模板，以依赖 DNA的RNA聚合酶作为催化剂，通过碱基互补的原则合成前体mRNA。
合成部位：细胞核 合成原料：四种NTP
二、转录特点
1、转录单位：启动子
终止子
2、不对称转录：两条DNA链不同时进行转录的现象。
编码链或反意义链；模板链或有意义链
3、RNA聚合酶：
全酶：由 α2ββ'ω(核心酶、延长RNA链)+ σ(识别启动子，引发RNA的合成) 5个亚基 组成，
三、转录过程
1、转录的起始：σ因子识别DNA分子上的启动子并与之结合,将DNA双链局部解开,RNA合成开始,σ因
rna的合成名词解释
rna的合成名词解释RNA的合成（转录）是生物体内一个重要的分子合成过程。
RNA全称为核糖核酸（RiboNucleic Acid），是由核糖（ribose）和核苷酸（Nucleotide）组成的一种生物分子。
在细胞中，RNA扮演着多种功能，包括信息传递、调控基因表达、催化生化反应等。
相较于DNA（脱氧核糖核酸），RNA具有较小的分子结构和单链形式。
RNA可以分为多种类型，包括信使RNA（mRNA）、转运RNA（tRNA）、核糖体RNA（rRNA）和小核RNA（snRNA）、微小RNA（miRNA）等。
它们各自承担着不同的功能和生理作用。
RNA的合成过程称为转录（Transcription）。
转录是在细胞核内进行的，需要依赖核酸酶（RNA polymerase）的参与。
转录的基本步骤可以分为预转录、链式合成和终止三个阶段。
首先是预转录阶段，DNA解旋酶（DNA helicase）解开DNA双链的一部分，形成单链DNA模板。
然后，核酸酶结合到DNA模板上，寻找起始位置，这个位置称为启动子（promoter）。
启动子包含一段特定的DNA序列，作为转录起始的信号。
核酸酶与启动子结合形成一个复合物，准备开始转录。
接着是链式合成阶段，核酸酶开始将核苷酸加入单链DNA模板上，根据DNA模板的碱基序列合成RNA链。
在这个过程中，核糖核苷酸与DNA单链上的碱基按照互补配对原则结合。
例如，DNA上的腺嘌呤（adenine）与核糖核苷酸U （uracil）互补配对，胸腺嘧啶（thymine）与核糖核苷酸A互补配对。
这样，核糖核苷酸依次加入，逐渐构建起与DNA模板相互对应的RNA链。
最后是终止阶段，当核酸酶遇到特定的终止信号（terminator），转录过程停止。
终止信号通常是一段特定的DNA序列，它会导致核酸酶和转录复合物解离，从而结束转录过程。
此时，在DNA模板上形成的RNA链与模板分离，释放到细胞核质中。
转录过程后，合成得到的RNA链需要经过后续的修饰和加工，以发挥各自的功能。
rna生物合成
RNA生物合成介绍RNA（核糖核酸）是生物体内的一种重要的核酸分子，主要参与基因组转录、翻译和调控等生命活动。
RNA生物合成是指RNA从DNA 模板合成的过程，包括3个主要的步骤：转录初始化、RNA链延伸和终止。
转录初始化转录初始化是RNA生物合成的第一步，它涉及到转录的起始和RNA聚合酶的结合。
在细胞核中，DNA的双链被RNA聚合酶酶启动因子（TFs）识别和结合，形成转录前初始化复合体。
这些酶启动因子是一些特定的蛋白质，它们与DNA序列发生特异性相互作用，并招募RNA聚合酶。
一旦酶启动因子与DNA结合，RNA聚合酶就会在转录起始位点处结合，准备开始RNA合成。
RNA链延伸在转录初始化的阶段，RNA聚合酶结合并开始合成RNA链。
RNA链的合成是通过将合适的核苷酸三磷酸核苷酸与DNA模板上的互补碱基配对而实现的。
当RNA聚合酶酰化核苷酸与DNA模板上的首个核苷酸基对时，转录泡泡形成，并且转录复合物会从起始位点移开，保持转录链的延伸。
转录过程中，DNA的双链减速融解以供RNA聚合酶复制模板链，然后缓慢重组以恢复DNA双链。
与DNA复制不同，转录过程中只有一个DNA模板链被用来合成RNA链。
终止在RNA链延伸过程完成后，终止是RNA生物合成的最后一个步骤。
终止的发生是由一系列的终止信号和蛋白质因子的作用决定的。
当RNA聚合酶遇到终止信号时，它会停止RNA链的合成并与DNA分离。
终止信号通常是一些特定的序列，如终止密码子和转录终止序列。
一旦RNA链被释放，RNA聚合酶与DNA分离，RNA链可以被修饰和进一步加工，以在细胞质中发挥其功能。
RNA合成调控RNA生物合成的调控是细胞内基因表达的重要手段之一。
细胞可以通过多个途径调控RNA生物合成活性，从而控制基因表达的水平和模式。
例如，转录因子和辅助蛋白可以与RNA聚合酶和酶启动因子相互作用，影响转录的起始和效率。
另外，某些RNA分子本身也可以参与调控RNA合成的过程，形成正、负反馈回路，进一步调节基因表达。
《生物化学》-RNA的生物合成
6-9bp
AATXXX...XXXAXX
转录泡 XXXX 3′
′3 XXXXAACTGTXXXX...XXXXATA
XXXX 5′
-35序列
TTAXXX...XXXTXX
σ亚基识别
-10序列
Pribnow框（普里布诺框）
起点+1
2.延伸：σ因子脱落，核心酶继续沿DNA滑动，催化
链的延伸，直到转录终点
2.在真核细胞中，对α-鹅膏蕈碱不敏感的RNA合成是（ ）：
a.r-RNA b.hnRNA c.snRNA d.tRNA
二、RNA的转录过程（以原核生物为例）
RNA转录由起始、延伸、终止三个阶段组成
1.转录起始
启动子：是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段 DNA序列。它包括σ亚基的识别部位、RNA聚合酶的紧 密结合部位和转录起点三个部位
05 第五章 RNA的生物合成(转录)
启动子(promoter)研究：
基因 + RNA-pol + 核酸外切酶,DNA上大多
核苷酸被水解，但总有40～60bp片段完整受到
RNA-pol保护，说明被酶所结合的那一片段的模
板不被核酸外切酶所水解。被RNA-pol辩认和结
合的区域位于结构基因上游，其中含A-T配对较 多。—— 启动子区
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RNA-pol则停留在起始位置，转录不继续进行。
推论：σ亚基可反复使用于起始过程。
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（二）转录延长
转录起始复合物形成后，σ 亚基即脱落。RNA–pol
核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移
，进入延长阶段。
转录空泡和5′－pppG„结构依然保留，核心酶DNA-RNA形成转录复合物。
T A T A A T Pu A T A T T A Py (Pribnow box)
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RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合:
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推论：-35区是RNA-pol对转录起始的辨认位点 (recognition site)，辨认结合后，酶向下游移动到
达-10区（Pribnow box），酶已跨入了转录起始
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转录空泡(transcription bubble)：
RNA-pol（核心酶） ··DNA ··RNA · · · ·
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原核生物的转录空泡
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转录的过程
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电子显微镜下观察原核生物的转录现象
名词解释rna的生物合成
名词解释rna的生物合成RNA（Ribonucleic Acid）是一种生物分子，是DNA的近亲，也是生物中一种重要的核酸。
与DNA不同，RNA在细胞内起着多种关键的功能，参与到生物体的生物合成中。
RNA的生物合成通常包括三个主要过程：转录、剪接和翻译。
一、转录（Transcription）转录是指在细胞核内，DNA通过RNA聚合酶的作用，将其中一条基因上的信息转录成RNA分子的过程。
转录过程分为启动、加工和终止三个阶段。
转录的启动是通过DNA上特定区域的结构和一些特殊信号以及转录因子的作用来实现的。
一旦启动，RNA聚合酶开始将DNA解旋，并将以RNA单链形式合成的RNA链沿DNA模板复制。
此过程中，RNA分子与DNA模板通过碱基互补配对而合成。
在RNA合成过程中，还存在着转录因子帮助RNA合成酶定位于启动子区域并识别起始点。
剪接是指在合成过程中，不同的外显子和内含子之间的“剪接”过程。
最后，转录会在特定的终止位点上停止，并释放出产生的RNA分子。
二、剪接（Splicing）在转录产生的RNA分子中，存在一些内含子部分。
这些内含子在基因表达过程中会被剪接掉，成为成熟的RNA分子。
这一过程称为剪接。
剪接的过程由剪接酶、snRNP等核酸分子参与，这些核酸分子将内含子部分剪除，将外显子拼接在一起，使得RNA转录产物具有良好的稳定性和功能。
在这个过程中，剪接有多种方式，包括单内含子剪接、多内含子剪接、选择性剪接等。
剪接的错误会导致产生错误的蛋白质，甚至造成一些遗传疾病的发生。
因此，剪接的研究对于我们理解基因表达的精细调控以及疾病的形成具有重要意义。
三、翻译（Translation）转录合成的RNA（称为mRNA）通过翻译过程转化为蛋白质。
翻译过程是将RNA中的编码信息翻译成蛋白质结构的过程，需要mRNA、tRNA和核糖体等多种分子的参与。
翻译分为三个主要阶段：起始、延伸和终止。
翻译开始时，小核糖体亚基与mRNA的起始信号结合，然后带有特定氨基酸的tRNA与该起始信号结合。
10-1RNA的生物合成-转录
10-1RNA的生物合成-转录一、参与转录的主要物质生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。
转录合成的RNA是各种RNA的前体，称为初级转录产物，经过进一步加工成熟后才具有生物学功能，其中如tRNA和rRNA 等已经是相应基因表达的终产物，而mRNA则是编码蛋白质的基因表达的中间产物，mRNA 翻译后才表达出其基因编码的终产物—蛋白质。
RNA的转录合成过程需要DNA模板、NTP 底物、RNA聚合酶和Mg2+或Mn2+。
（一）模板转录以DNA为模板，但细胞内DNA的全长不是同时被转录，而是按不同的发育阶段、生存条件和生理需要，有选择地转录部分基因。
那些能转录生成RNA的DNA区段，称为结构基因。
结构基因的DNA双股链中只有一股链可被转录，转录的这种方式称为不对称转录。
能够转录出RNA的一股链称为模板链或负链。
与模板链相对应的另一条链称为编码链或正链，编码链不被转录。
模板链并非总是在同一股链上。
在一个双链DNA分子中有很多基因，每个基因的模板并不是全在同一股链上，对于某个基因是编码链的那股链，对于另一个基因可能是模板链。
编码链和转录产物RNA均与模板链互补，因此编码链的碱基序列与RNA的碱基序列一致，只是RNA中以U取代了DNA中的T。
所以为了避免烦琐，能方便查对遗传密码，在书写DNA碱基序列时一般只写出编码链。
（二）原料转录所需要的原料为四种三磷酸核糖核苷：ATP、GTP、CTP、UTP（NTP）。
（三）RNA聚合酶RNA聚合酶是参与转录的关键物质，催化核苷酸通过3',5'-磷酸二酯键相连合成RNA，合成方向为5'→3'。
真核生物的RNA聚合酶有三种：RNA聚合酶ⅠI、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶Ⅲ，它们分别识别并转录不同的基因，得到不同的转录产物，如表所示。
表真核生物的RNA聚合酶RNA聚合酶缩写符号定位转录产物对鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶ⅠPolⅠ核仁28S、5.8S、18S rRNA前体极不敏感RNA聚合酶ⅡPolⅡ核质mRNA、snRNA前体非常敏感RNA聚合酶ⅢPolⅢ核质5S rRNA、tRNA和snRNA前体中等敏感真核生物RNA聚合酶的组成和结构比原核生物RNA聚合酶复杂，但功能相同。
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ATGC
转录
生物体以DNA的一条链为模板，以 NTP为原料合成RNA的过程
转 录
DNA
RNA
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）
A
B
编码区 A、B、C、D
C
D
非编码区
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RNA 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
肝脏
apo B100 （分子量为500 000）
肠道细胞 apo B48
（分子量为240 000）
• RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录 后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分 化加工
二、tRNA的转录后加工
DNA
TGGCNNAGTGC
RNA pol Ⅲ
GGTTCGANNCC
tRNA前体
TAF** TFⅡA 12，19，35 TFⅡB 33
TFⅡF TFⅡE TFⅡH
30，74 57（） 34（）
功能 结合TATA盒 辅助TBP-DNA结合 稳定TFⅡD-DNA复合物 促进RNA-polⅡ结合及作 为其他因子结合的桥梁 解螺旋酶
ATPase 蛋白激酶活性，使CTD磷 酸化
3. 转录起始前复合物 (pre-initiation complex, PIC)
5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`
RNA
UUUU...…
UUUU...…
茎环/发夹结构
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。
RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和 解聚现象。
（三）转录终止
—— 和转录后修饰密切相关
AAAAAAA······3
3加尾
核酸酶
mRNA
3
5
5
AATAAA GTGTGTG
转录终止的修饰点
RNA-pol
3
第三节真核生物的转录后修饰
一、真核生物mRNA的转录后加工
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
模板与酶的辨认结合
原核生物一个转录区段可视为一个转录单 位，称为操纵子，包括若干个结构基因及 其上游的调控序列
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
A-T，G-C
A-U，T-A，G-C
第一节转录的模板和酶
转录以在DNA的一条链为模板，另一条链 为编码链（不转录），这样模板链不总在 同一条链上，这种转录方式称为不对称转 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，也称作 有意义链或Watson链。相对的另一股单 链是编码链，也称为反义链或Crick链
核内的初级mRNA称为杂化核RNA (heteronuclear RNA, hnRNA)
snRNA (small nuclear RNA)
snRNA 小分子核糖核蛋白体 核内的蛋白质 （snRNP）所RNA剪接场
断裂基因(splite gene)
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 的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。
（一）首、尾的修饰
• 5端形成 帽子结构(m7GpppGp —) • 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)
帽
子 5 pppGp… 磷酸酶 5 ppGp…
结
Pi
构
的 生
pppG
ppi
鸟苷酸 转移酶
成
5 GpppGp…
甲基化酶
5 m7GpppGp…
帽子结构
（二）mRNA的剪接
1. hnRNA 和 snRNA
成锤头结构
• 核酶研究的意义
核酶的发现，对中心法则作了重要补 充；
核酶的发现是对传统酶学的挑战； 利用核酶的结构设计合成人工核酶
人工设计的核酶
• 粗线表示合成的核酸分子 • 细线表示天然的核酸分子 • X 表示一致性序列 • 箭头表示切断点
转录答案更正
P112 A1型选择题：20、C X型选择题：3、BD
5′···GCAGTACATGTC ···3′ 编码链 3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′ 模板链
转录 5′···GCAGUACAUGUC ···3′
翻译
mRNA
N······Ala ·Val ·His ·Val ······C蛋白质
结构基因
5
编码链
3
模板链
转录方向
二、真核生物的转录过程
（一）转录起始
真核生物的转录起始上游区段比原核生物 多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模 板，其起始过程比原核生物复杂。
1. 转录起始前的上游区段
顺式作用元件(cis-acting element)
修饰点 切离加尾
AATAAA
翻译起始点
外显子
增强子 OCT-1
转录起始点
内
含
TATA盒
子
CAAT盒
转录终止点
GC盒
OCT-1：ATTTGCAT八聚体
2. 转录因子
能直接、间接辨认和结合转录上游区段 DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反 式作用因子
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(TF)
参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ
转录因子 亚基组成，分子量(kD) TFⅡD TBP* 38
E2
外显子1
内含子
UpA •剪接过程的二次转酯反应
pG-OH (ppG-OH, pppG-OH)
外显子2 GpU
第一次转酯反应
U-OH
pGpA pGpA
GpU 第二次转酯反应
G-OH UpU
5. mRNA的编辑(mRNA editing)
人类apo B基因
mRNA（14500个核苷酸）
mRNA编辑
分类
依赖Rho (ρ)因子的转录终止 非依赖Rho因子的转录终止
1. 依赖 Rho因子的转录终止
ATP
2. 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 形成特殊的结构来终止转录。
DNA
5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT... 3
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。07:11:5507 :11:550 7:11Th ursday , December 17, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 1720.1 2.1707:11:5507 :11:55 December 17, 2020
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月17 日上午7 时11分 20.12.1 720.12. 17
18S 内含子 5.8S 内含子 28S
转录
剪接
rDNA 45S - rRNA
18S - rRNA
5.8S和28S-rRNA
四、核 酶
核酶(ribozyme)
具有酶促活性的RNA称为核酶
• 核酶作用的基础——锤头结构
• 通常为60个核苷酸左右 底物部分 • 同一分子上包括有催化
部份和底物部份 • 催化部份和底物部份组
1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合-35区， 酶移向－10区，跨入转录起始点
2. DNA双链解开，20bp以下，通常是 （17±1）bp
转录起始过程
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- 端GTP、ATP）
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 2月17 日星期 四上午7 时11分 55秒07 :11:552 0.12.17
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020 年12月 上午7时 11分20 .12.170 7:11De cember 17, 2020
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2 020年1 2月17 日星期 四7时11 分55秒 07:11:5 517 December 2020
4. 拼板理论(piecing theory)
一个真核生物基因的转录需要3至5个转 录因子。转录因子之间互相结合，生成有活 性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭 配而有针对性地结合、转录相应的基因。
（二）转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大致相 似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的 现象。
RNA聚合酶保护区 结构基因
5
3
3