生物信息的传递 －－从 DNA 到 RAN （ RNA 的生物合成）

1. 生物信息的传递－－从DNA到RAN（RNA的生物合成）生物信息的传递－－从DNA到RAN（RNA的生物合成）

2. ◆ 转录在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录。 ◆ 经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA、tRNA、mRNA、snRNA和HnRNA。

3. 一、RNA合成的特点 1、转录的不对称性 以双链DNA中的一条链作为模板进行转录。 ♣ 有意义链（sense strand）：正链（+）， 编码链（coding strand），和RNA同义。 ♣反意义链（antisense strand）：负链（-）， 模板链（template strand），和RNA反义。

5. ♣有意义链与反义链并非固定不变。 无意链 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 有意链

6. 2、转录的连续性且不需要引物 ♣RNA转录合成时，以DNA作为模板，在RNA聚合酶的催化下，连续合成一段RNA链，各条RNA链之间无需再进行连接。 ♣ 合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。

7. 3、转录的单向性 ♣RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为3'→5'，而RNA链的合成方向为5'→3'。

8. 4、有特定的起始和终止位点 ♣RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点，特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。

10. RNA合成不同于DNA合成之处 ♣不需要引物 ♣ RNA聚合酶没有核酸酶的活性，在RNA合成过程不起校对作用 ♣ 转录是不对称的 ♣ 转录后DNA模板成分没有改变

11. 二、参与 RNA转录合成的物质 1、底物 ◆ 四种核糖核苷酸:即ATP,GTP,CTP,UTP. 2、模板 ◆ 以一段单链DNA作为模板

12. 3、依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP） 1) RNA聚合酶的特点： ◆以DNA为模板； ◆以四种三磷酸核苷为底物（原料）； ◆遵循DNA与RNA之间的碱基配对； ◆RNA链的延长方向是5’→3’的连续合成； ◆需要Mg2+或Mn2+离子； ◆并不需要引物； ◆5’末端具有三磷酸

13. 3´ 5´ RNA聚合酶催化的反应 U 5´ A C G G C U A 3´ 模板DNA 新合成RNA

14. 功能 亚基 与模板DNA结合（开链） 起始和催化合成（催化） 识别起始点，稳定全酶 决定哪些基因被转录, (转录的特异性) β’ β σ α 2）大肠杆菌的RNA聚合酶 （7000个分子/细胞） ◆全 酶：α2ββ’ωσ，465kD，与RNA链的起始有关 ◆核心酶:α2ββ’ω，与RNA链的延长有关 ◆σ亚基与转录起始点的识别有关

17. 类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 定 位 核 仁 核基质 核基质 转录产物 rRNA:18S,5.8S,28S hnRNA(snRNA) tRNA ,5SrRNA 对鹅膏蕈碱的反应 不敏感 高度敏感 中度敏感 3) 真核生物RNA聚合酶 ◆ 按其对α-鹅膏蕈碱敏感性而分为三种； ◆ 均由10～12个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。

19. 4）终止因子 ◆ρ蛋白： 一种六聚体的蛋白质 亚基的分子量为50kd 能识别终止信号 与RNA紧密结合 ATP酶活性 导致RNA的释放。

20. 三、原核生物RNA转录合成的基本过程 1）启动子（promoter) 位于结构基因5’上游，活化RNA聚合酶，使之结合DNA并起始转录的一段DNA序列。 转录可分为识别、起始、延长和终止几个阶段。 1、识别：即RNA聚合酶全酶识别启动子

21. 2）几个概念 ♣转录单元（transcription unit）:一段从启动子开始到终止子（terminator）结束的DNA序列。 在细菌中，一个转录单元可以是一个基因，也可以是几个基因。 ♣转录起点：指与新生RNA链第一个核苷酸相对应DNA链上的碱基，通常为一个嘌呤。 ♣上游（upstream）：起点前面，即5’末端的序列。 ♣下游（downstream）:起点后面即3’末端序列。 碱基的位置一般用数字表示，起点为＋1，下游依次为＋ 2、＋3……，上游依次为－1、－2……

22. 3）原核生物启动子的特点: (1) DNA序列在转录起始点的5’端区(上游区) (2) -10区：TATAAT(pribnow box)，与DNA结合部位，解链区 (3) -35区：TTGACA(sextama box)，与模板初始识别位点，σ因子识别位点 (4) 相距16-19bp：为聚合酶提供合适的空间结构

23. 一个典型的启动子含有三个部分，由在-35、-10 和起始原点的共有序列组成。

24. × × × × × × × × × × AAT× AAT× × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × × ×AAT × × × × × × × × × × × × × ×TTA × × × × 大肠杆菌启动子共有序列的功能 起点 Pribnow 框 5-9bp 16-19bp 识别区 A G × × × × TTGACA × × × × AACTGT T C -10 -35

27. 4）CAP位点（Catabolite Activator Protein binding site） 在启动子上游，可与cAMP形成复合物，提高RNA聚合酶与启动子区结合或诱导解链，促进转录进行。

30. 5）不同σ因子识别不同的启动子 ① 启动子尽管均有保守序列，但不同类在结构上仍有 不同。② 不同σ识别不同启动子，如： σ32可识别热休克蛋白。 ③ 某些蛋白因子参与σ识别（如Cad)。6）影响启动子启动的因素 ① 不同启动子有不同启动效率。 ∴ 可分为强启动子和弱启动子。② 某些调控蛋白。③ 启动子保守序列以外的序列，主要是上游序列。

32. 7）识别过程 全酶与DNA分子随机结合，形成松弛复合物 σ因子在DNA双链寻找启动子 σ因子识别转录起始点（-35区），促使形成封闭复合物，并滑动到-10区 ，启动转录。

34. 在延伸以前，RNA聚合酶要通过若干步。一个紧密的二聚体复合物被转变成一种开放形式，然后变成三聚体复合物。在延伸以前，RNA聚合酶要通过若干步。一个紧密的二聚体复合物被转变成一种开放形式，然后变成三聚体复合物。

35. RNA聚合酶起始时与-55到+20区结合。当 σ 因子脱落时，核心酶紧缩在-30区；当酶移动少数几个碱基对时，它变的更加紧密，组织成普通的延长复合体。

36. 核心酶和全酶被分布在DNA上，不多的RNA聚合酶是游离的。核心酶和全酶被分布在DNA上，不多的RNA聚合酶是游离的。

37. 在转录作用中，σ 因子和核心酶在不同的位点再循环。

39. 2、起始 ◆σ因子识别、控制，使RNA聚合酶全酶结合于DNA的启动子，形成封闭的二元复合物 ◆酶结合的DNA序列上溶解一个短的区域，使“关闭”复合体转变为“开放”复合体 ◆ 催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形 成第一个3‘,5’-磷酸二酯键，产生三元复合物：RNA／DNA／酶，即开始转录。

40. GpN Transcription bubble （转录泡） transcription complex (转录复合物), including core enzyme, template, and transcripts.

42. pppG 3、延长 ◆ σ因子从全酶上脱离； ◆ 余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原 则，不断聚合RNA（40个核苷酸/秒，但不匀速）；

46. 随着σ 和Nus因子在核心酶上交替，RNA聚合酶在起始作用适应形式和终止作用形式之间交替。

47. 4、终止 ◆ 终止子：一段停止转录信号的序列(terminator) ，一般为回文结构，复含GC，下游为6－8个AU对。 1）不依赖ρ因子的终止子:内在终止子（intrinsic terminator ）。 DNA顺序有双重对称(dyad)，富含GC，可形成茎环结构。对称结构下游DNA模板链中有一串约6个A，转录为RNA3‘端的U，这种结构特征决定了转录的终止。

48. 二重对称体 5’-CCCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA-3’ 3’-GGGTCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-5’ 5’-CCCAGCCCGCCUAAUGAGCGGGCUUUUUUUU-OH3’ 模板 DNA 转录体 （RNA）

49. 3’ 5’

50. 不依赖于Rho（）的终止子