生物化學(xué)課件13第十三章 RNA的合成

第十三章

RNA生物合成

（RNA

Biosynthesis）

大連醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)教研室崔秀云

生物化學(xué)課件13第十三章RNA的合成1轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)真核生物RNA聚合酶及轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄過程：起始：（啟動子），延長，終止轉(zhuǎn)錄后的加工：剪切，添加及修飾原核生物的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)2第一節(jié)參加RNA合成的酶類與蛋白因子

一．DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶

（DNAdirectedRNApolymerase，DDRP）是RNA合成中最主要的酶類,RNA聚合酶催化如下反應(yīng)：1.

雙鏈DNA中的一條鏈作為RNA合成的模板。2．四種核糖核苷三磷酸（即ATP、GTP、CTP和UTP）是該酶的底物。3．

需要二價金屬離子，如Mg2+和Mn2+。n(NTP)pppN(pN)n+(n-1)PPi

DNARNA聚合酶第一節(jié)參加RNA合成的酶類與蛋白因子

一．DNA指導(dǎo)的R3表13-1真核生物RNA聚合酶的種類和性質(zhì)

種類I型（或A）II型（或B）III型（或C）線粒體（Mt型）分子量5.5×1056×1056×1056.4～6.8×104分布核仁核質(zhì)核質(zhì)線粒體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5.8S、18S、mRNA前體tRNA前體線粒體RNA28SrRNA前體5SrRNA對利福平不敏感不敏感不敏感敏感敏感性對鵝膏蕈堿不敏感非常敏感敏感不敏感的敏感性

表13-1真核生物RNA聚合酶的種類和性質(zhì)

種類4二．轉(zhuǎn)錄因子

分類I型轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactorI，TFl）能夠促進(jìn)RNA聚合酶l轉(zhuǎn)錄。

Il型轉(zhuǎn)錄因子（TFll）促進(jìn)RNA聚合酶ll轉(zhuǎn)錄.包括TFIIA，B，D，E，F(xiàn)，H等。III型轉(zhuǎn)錄因子（TFIII）促進(jìn)RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄。

真核生物轉(zhuǎn)錄過程還需要一些蛋白質(zhì)因子參與，這些因子能結(jié)合到DNA的特殊序列并且與RNA聚合酶結(jié)合,促進(jìn)轉(zhuǎn)錄,這些蛋白因子稱轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors)二．轉(zhuǎn)錄因子

分類真核生物轉(zhuǎn)錄過程還需要一些蛋白質(zhì)因子參與，5三．終止蛋白

終止蛋白能與RNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA聚合酶越過終止信號而使轉(zhuǎn)錄終止。

三．終止蛋白終止蛋白能與RNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA聚6第二節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

一．轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)RNA的合成與DNA的合成有相似之處，其合成的方向均為5’→3’,聚合反應(yīng)均是通過核苷酸之間形成的3’,5’-磷酸二酯鍵，使核苷酸鏈延長，同時釋放出焦磷酸。第二節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

一．轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)7圖13-1RNA鏈中3’,5’-磷酸二酯鍵的形成圖13-1RNA鏈中3’,5’-磷酸二酯鍵的形成8RNA合成不同于DNA合成之處主要有：1.RNA聚合酶不需要引物。2.RNA聚合酶沒有核酸酶的活性，在RNA合成過程不起校對作用。3．轉(zhuǎn)錄是不對稱的，即僅用DNA雙鏈中某一條鏈作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。有時是這條鏈的某區(qū)段，有時是另一條鏈的某區(qū)域具有模板作用。通常將模板鏈稱為有意義鏈，將其互補(bǔ)鏈稱為反意義鏈或編碼鏈。4．轉(zhuǎn)錄后DNA模板成分無改變。5.

對于一個基因組來講，轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在一部分基因，而且每一個基因的轉(zhuǎn)錄都受到相對獨(dú)立的控制。RNA合成不同于DNA合成之處主要有：9二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程轉(zhuǎn)錄過程可分為三個階段：起始、延長和終止。1．起始階段（initiation）

啟動子（promoter）是DNA上的特殊的序列，它包括一些保守順序，其中最重要的順序稱TATA(box)盒子。

二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程10圖13-2某些真核啟動子區(qū)TATA保守序列真核生物一些啟動子順序，同源順序用陰影表示.兔β-珠蛋白小鼠β-珠蛋白圖13-2某些真核啟動子區(qū)TATA保守序列兔β-珠蛋白小11

圖13-3真核啟動子區(qū)示意圖轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以“+1”表示，在其上游的核苷酸序列以“—”表示。啟動子區(qū)框內(nèi)表示與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的保守順序。

CAAT盒子GC盒子TATA盒子啟動子區(qū)結(jié)構(gòu)基因25bp+1轉(zhuǎn)錄初級轉(zhuǎn)錄物RNA加工m7GpppAAAAn成熟的mRNA圖13-3真核啟動子區(qū)示意圖12

2.RNA鏈的延長（elongation）

（A)

RNA聚合酶復(fù)合物識別DNA模板上的啟動子序列，并與其結(jié)合。（B）

RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄因子的輔助下，將雙鏈DNA解開一段，形成轉(zhuǎn)錄泡。在聚合酶的作用下以NTP為底物，與模板鏈的堿基互補(bǔ)開始合成RNA。（C）

RNA聚合酶繼續(xù)合成RNA，以U替代T，A-U、C-G配對。（D）

隨著RNA鏈的延長，RNA聚合酶沿著模板鏈不斷滑動，直到遇到終止信號合成則停止。DNA雙螺旋重新形成。圖13-4RNA鏈的延長-OH-OH-OHPPPPPPPPPbcda2.RNA鏈的延長（elongation）

（A)RN133.RNA合成的終止（termination）

RNA生成后，暫時與DNA模板鏈形成DNA-RNA雜交體（長度約12個堿基對），此雜交體結(jié)合不緊密，RNA很容易從模板DNA上脫落。于是，DNA模板鏈與編碼鏈又重新形成雙鏈。DNA模板上的終止信號是由于DNA特殊的結(jié)構(gòu)而起作用，此處DNA多存在著反向重復(fù)順序。此區(qū)域容易形成發(fā)夾形結(jié)構(gòu)，有助于轉(zhuǎn)錄的終止。5`-----GCCGCCAG-------CTGGCGGC------3`3`-----CGGCGGTC-------GACCGCCG------5`

DNA反向重復(fù)順序

3.RNA合成的終止（termination）R14（二）幾種RNA的合成特點(diǎn)

1．mRNA的合成

BEHAFRNA聚合酶IITATATFIID45bp+1+30bpDNA圖13-5mRNA轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合體RNA聚合酶II與其轉(zhuǎn)錄因子組成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物。深色的大圓表示RNA聚合酶II與DNA模板相結(jié)合，其它小圓表示各種II型轉(zhuǎn)錄因子。按其組成順序排列為：D、A、B、F、Pol、E、H（Pol代表RNA聚合酶II）。覆蓋DNA模板大約70bp.（二）幾種RNA的合成特點(diǎn)

1．mRNA的合成

BEHAFR152.rRNA的合成

rRNA基因位于染色體的特殊區(qū)域稱核仁組織者（nucleolarorganizer）。每一個轉(zhuǎn)錄單位包括28S，5.8S及18SrRNA。RNA聚合酶I識別位于非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)上的啟動子，其序列大約位于-40到+10和-150到-110。首先TFI結(jié)合到啟動子上，為此，導(dǎo)致RNA聚合酶I識別啟動子。當(dāng)RNA聚合酶I達(dá)到下一個轉(zhuǎn)錄單位的啟動子時，轉(zhuǎn)錄便在非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)終止。

2.rRNA的合成rRNA基因位于染色體的特殊區(qū)163.5SRNA和tRNA的合成

+1+47+47+1+96+96+121+121RNA聚合酶IIITFIIIATFIIIA

圖13-6RNA聚合酶III與其轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子IIIA（TFIIIA）首先與DNA模板的特定部位相結(jié)合。然后RNA聚合酶III與該因子結(jié)合，并啟動轉(zhuǎn)錄。圖上的數(shù)字為聚合酶及轉(zhuǎn)錄因子與DNA模板結(jié)合的核苷酸的位置。3.5SRNA和tRNA的合成

+1+47+47+17第三節(jié)轉(zhuǎn)錄后核糖核酸的加工過程

幾乎所有真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的初級產(chǎn)物都需經(jīng)過一系列變化后才能生成具有生物活性的RNA分子。這一系列變化過程稱為轉(zhuǎn)錄后的RNA加工(RNAprocessing)。加工過程包括核苷酸部分水解、連接反應(yīng)、末端核苷酸“戴帽”、“接尾”，以及核苷的修飾。第三節(jié)轉(zhuǎn)錄后核糖核酸的加工過程

幾乎所有真核生物RNA18一、信使RNA的加工

真核生物mRNA的前體是核不均一RNA（heterogenousnuclearRNA,hnRNA），其核苷酸順序中約有50～75%不出現(xiàn)在成熟的mRNA中。此部分在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工過程中被切除。被切除的部分稱為內(nèi)含子（intron）。內(nèi)含子是不編碼蛋白質(zhì)的核苷酸序列。未被切除的部分稱外顯子(exon)，是編碼蛋白質(zhì)的部分。

一、信使RNA的加工真核生物mRN19圖13-7mRNA的剪接機(jī)制

一些小核核蛋白（snRNP）與RNA前體形成剪接體（spliceosome）。U1RNA和U2RNA分別為snRNP的組份。U1RNA的核苷酸序列與mRNA前體內(nèi)含子中的GU順序（稱連接供體位點(diǎn)）相配對。U2RNA識別內(nèi)含子3`端連接受體位點(diǎn)。拼接體利用ATP做能量，除去內(nèi)含子。

拼接體U1U2PPPG3mPPPG3mUCCAUACAUAAUGAUGUAGRNA5'3'5‘供體連接處3‘受體連接處外顯子外顯子內(nèi)含子UACUACAAGGUAUGU圖13-7m20圖13-8mRNA5’帽端的結(jié)構(gòu)5‘端第一個核苷酸是7-甲基鳥嘌呤核苷三磷酸,第二個和第三個核苷酸的核糖2’羥基甲基化。mRNA加工:5’端帽子結(jié)構(gòu)圖13-8mRNA5’帽端的結(jié)構(gòu)mRNA21DNA轉(zhuǎn)錄單位RNA聚合酶IIm7Gpppm7Gpppm7Gpppm7Gpppm7Gppp剪切及加入3’多聚AAAAnAAAnAAAnAAAnCH3CH3甲基化修飾RNA拼接轉(zhuǎn)移到胞漿成熟mRNA細(xì)胞核細(xì)胞漿外顯子1內(nèi)含子外顯子2RNA初級轉(zhuǎn)錄物成熟的mRNA圖13-9mRNA的加工過程示意圖DNA轉(zhuǎn)錄單位RNA聚合酶IIm7Gpppm7Gpppm7G2232S20S5.8S18S圖13-10rRNA前體的轉(zhuǎn)換二.核糖體RNA的加工45S41S28S32S20S5.8S18S圖13-10rRNA前體的轉(zhuǎn)23核糖體RNA轉(zhuǎn)錄及甲基化前rRNA45S28S5.8S18S35切割前rRNA41S前rRNA32S前rRNA20S切割切割28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA圖13-11rRNA的加工過程示意圖核糖體RNA轉(zhuǎn)錄及甲基化前rRNA45S28S24內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)切核酸酶外切核酸酶PPP53-OH3’RNA酶PDNA內(nèi)含子初級轉(zhuǎn)錄物3端加CCA-OHCCA-OH3P除去內(nèi)含子（內(nèi)切酶與連接酶）CCA-OH3P成熟tRNA5轉(zhuǎn)錄圖13-12tRNA的加工示意圖tRNA的初級轉(zhuǎn)錄物被RNaseP和3’外切核酸酶切除部分核苷酸。CCA末端是由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化加入的。內(nèi)含子被內(nèi)切酶除去后，經(jīng)連接酶連接為成熟的tRNA。三.轉(zhuǎn)移RNA的加工內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)切核酸酶外切核酸酶PPP53-OH3’R25一.原核生物RNA聚合酶

原核生物RNA聚合酶是多亞基的酶。從大腸桿菌提取的RNA聚合酶有五個亞基組成，分子量為500000。兩個α亞基，一個β亞基，和一個β’亞基組成核心酶（coreenzyme），核心酶（α2ββ’）能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但是沒有RNA合成的特異性。第五個蛋白質(zhì)亞基稱σ因子，這五種亞基構(gòu)成全酶（holoenzyme）,在體內(nèi)及體外只有全酶（α2

ββ’σ）才能特異的合成RNA。σ因子參與識別特異的啟動子。原核生物RNA聚合酶能被利福平（rifampicin）所抑制。利福平與β亞基相結(jié)合，從而抑制酶的活性。第四節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄一.原核生物RNA聚合酶

第四節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄26編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Pribnow盒子啟動子3510+1轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’RNA圖13-13細(xì)菌轉(zhuǎn)錄的啟動子二.原核生物的轉(zhuǎn)錄過程編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT27圖13-13原核生物啟動子區(qū)同源序列圖13-13原核生物啟動子區(qū)同源序列28起始位點(diǎn)PPPPPP終止位點(diǎn)RNADNA3535NTPPPPPPP酶酶酶酶酶酶的釋放與循環(huán)識加起始位點(diǎn)3553與酶結(jié)合RNA聚合酶NTPPPPPPP轉(zhuǎn)錄開始RNA鏈延長與RNA結(jié)合RNA、及酶的釋放PPPPPP圖13-14原核RNA的轉(zhuǎn)錄過程圓圈表示RNA聚合酶的核心酶部分（α2ββ’）。σ因子參與識別特異的啟動子，它與核心酶一起結(jié)合到DNA模板的起始位置上。以NTP為原料，全酶催化合成RNA合成。當(dāng)RNA鏈延長到大約10核苷酸時，σ因子從全酶上脫離，參與另外一次循環(huán)。核心酶沿著DNA模板移動，繼續(xù)延長RNA鏈。當(dāng)RNA聚合酶遇到了終止信號不能再繼續(xù)前進(jìn)，便在ρ因子作用下與模板鏈脫離，RNA合成終止。核心酶參與另外一次循環(huán)。

起始位點(diǎn)PPPPPP終止位點(diǎn)RNADNA3535NT29圖13-15RNA轉(zhuǎn)錄的終止(因子不依賴性的)A：DNA模板有特殊的序列，富含GC和AT區(qū)，反轉(zhuǎn)重復(fù)順序（陰影所示）。B：RNA轉(zhuǎn)錄物可形成莖、環(huán)結(jié)構(gòu)。

AB圖13-15RNA轉(zhuǎn)錄的終止(因子不依賴性的)30RNA聚合酶PPPPPP5蛋白ATPADP＋Pi圖13-16轉(zhuǎn)錄終止因子的作用ρ因子是由6個亞基組成的蛋白質(zhì)，它具有ATP酶的活性，能將RNA-DNA雜交雙鏈解開，使RNA脫離模板，從而終止RNA轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶PPPPPP5蛋白ATPADP＋Pi31rRNA基因轉(zhuǎn)錄和剪刀前rRNA23S23SrRNA前rRNA16S16SrRNA剪刀圖13-17原核生物rRNA的加工示意圖（四）轉(zhuǎn)錄后的加工原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯過程是偶聯(lián)的。即mRNA在轉(zhuǎn)錄過程中即進(jìn)行翻譯。原核生物mRNA初級轉(zhuǎn)錄物沒有內(nèi)含子，故沒有剪接過程。核糖體RNA轉(zhuǎn)錄時即刻被剪切成23S及16SrRNA（圖13-17）。tRNA也進(jìn)行一些剪接及修飾。

rRNA基因轉(zhuǎn)錄和剪刀前rRNA23S23SrRN32三、RNA的復(fù)制

有些病毒或噬菌體的基因組是由RNA而不是由DNA組成的。病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后，還可以進(jìn)行復(fù)制生成RNA。催化此種RNA復(fù)制的酶為RNA復(fù)制酶，是一種RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶(RNAdirectedRNApolymerase)。RNA復(fù)制酶催化的合成反應(yīng)是以RNA為模板，由5’→3’方向進(jìn)行RNA鏈的合成。反應(yīng)機(jī)理與DNA作模板合成RNA反應(yīng)相似。RNA復(fù)制酶僅對特異的病毒RNA起作用，對宿主細(xì)胞的RNA一般不進(jìn)行復(fù)制。為此當(dāng)病毒侵入宿主細(xì)胞后，病毒的RNA能大量復(fù)制。

三、RNA的復(fù)制33多選題

A型題1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和A.半保留復(fù)制B.不對稱轉(zhuǎn)錄C.逆轉(zhuǎn)錄D.翻譯E.半不連續(xù)復(fù)制多選題

A型題34多選題

A型題

2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMP多選題

A型題2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:35多選題

A型題3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:A.細(xì)胞漿B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C.細(xì)胞核D.線粒體E.核蛋白體多選題

A型題3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:36多選題

A型題4.轉(zhuǎn)錄需要:A.引物酶B.RDRPC.DDDPD.DDRPE.RDDP多選題

A型題4.轉(zhuǎn)錄需要:37多選題

A型題5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’E.5’-TAAGTC-3’多選題

A型題5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-338多選題

A型題6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描述哪項(xiàng)是錯誤的?A.轉(zhuǎn)錄以DNA一條鏈為模板,而以DNA兩條鏈為模板進(jìn)行復(fù)制B.在這兩個過程中合成均為5`-3`方向C.復(fù)制的產(chǎn)物通常情況下大于轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物D.兩過程均需RNA引物E.DNA聚合酶和RNA聚合酶均需要Mg2+多選題

A型題6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列39多選題

A型題7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?A.mRNA開始被翻譯的那段DNA序列B.開始轉(zhuǎn)錄生成mRNA的那段DNA順序C.RNA聚合酶最初與DNA結(jié)合的那段DNA順序D.開始生成的mRNA順序E.調(diào)節(jié)基因結(jié)合的部位多選題

A型題7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?40多選題

A型題8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:A.5`端加入7-甲基鳥苷三磷酸B.3`端加polyAC.切除內(nèi)含子,連接外顯子D.堿基修飾E.加CCA尾多選題

A型題8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:41多選題

A型題9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:A.ααββˊB.ααββ`σ

C.ααβ`D.ααβE.αββ`多選題

A型題9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:42多選題

A型題10．原核RNA聚合酶σ亞基A.是核心酶的一部分B.與抗生素利福平相結(jié)合C.被α-鵝膏蕈堿所抑制D.大多存在于轉(zhuǎn)錄的開始E.特異性識別啟動子位點(diǎn)多選題

A型題10．原核RNA聚合酶σ亞基43多選題

A型題11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的，但除外A.通常比有功能的RNA長B.許多核苷酸序列不存在于有功能的RNA中C.全部不含有修飾的堿基D.可能含有一個以上的RNA信息E.含有TATA盒子多選題

A型題11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確44多選題

A型題12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，A.在5`末端加入甲基化的鳥苷B.從3`及5`端均出去多余的堿基C.核苷酸序列特異的堿基甲基化D.有時從反密碼環(huán)去掉內(nèi)含子E.通過核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用加入CCA順序多選題

A型題12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，45B型題

A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶

1.催化逆轉(zhuǎn)錄過程需要:B型題

A.DDDPB.DDRPC.RDDP46B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶2.催化轉(zhuǎn)錄過程需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD47B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶3.促進(jìn)細(xì)胞增殖需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD48B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶4.催化RNA病毒需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD49A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRP

E.核心酶

5.催化轉(zhuǎn)錄的RNA鏈5`-3`延伸需要:

B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDR50B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA6.哪一種RNA修飾的百分比最多？

B型題A.HnRNAB.mRNAC.51B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA7.哪一種穩(wěn)定存在的RNA從重量看在細(xì)胞中百分比最多？

B型題A.HnRNAB.mRNAC.r52B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA8.哪一種RNA既含有7-甲基鳥苷三磷酸，又含有多聚腺苷酸的末端？B型題53多選題A型答案1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和B.不對稱轉(zhuǎn)錄

即僅用DNA雙鏈中某一條鏈作為模板鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。有時是這條鏈的某區(qū)段，有時是另一條鏈的某區(qū)域具有模板作用。通常將模板鏈稱為反(意)義鏈，將其互補(bǔ)的另一條鏈稱為有(意)義鏈或編碼鏈。多選題A型答案1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和54多選題A型答案2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:D.NTP（核苷三磷酸）RNA聚合酶需要以四種核苷三磷酸，即ATP，GTP，UTP和CTP為原料。RNA的合成反應(yīng)是一個消耗能量的過程，釋放出焦磷酸驅(qū)動反應(yīng)的進(jìn)行。多選題A型答案2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:55多選題A型答案3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:C.細(xì)胞核

RNA轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下進(jìn)行的。DNA位于細(xì)胞核內(nèi)，故轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)。多選題A型答案3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:56多選題A型答案4.轉(zhuǎn)錄需要:D.DDRP

DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（DNAdirectedRNApolymerase，DDRP）是RNA合成中最主要的酶類。

多選題A型答案4.轉(zhuǎn)錄需要:57多選題A型答案5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是:

D.5’-CUGAAU-3’

RNA轉(zhuǎn)錄物與DNA模板的堿基互補(bǔ)，而且方向相反，U取代T與A配對。多選題A型答案5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’58多選題A型答案6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描述哪項(xiàng)是錯誤的?D.兩過程均需RNA引物DNA復(fù)制需要引物，RNA轉(zhuǎn)錄不需要引物，故這兩個過程均需RNA引物是錯誤的。多選題A型答案6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描59多選題A型答案7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?C.RNA聚合酶最初與DNA結(jié)合的那段DNA順序

轉(zhuǎn)錄開始時，RNA聚合酶結(jié)合于DNA模板的特定部位，此部位稱啟動子區(qū)。啟動子（promoter）是DNA上的特殊的序列

多選題A型答案7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?60多選題A型答案8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:E.加CCA尾tRNA3’-末端的CCA順序是轉(zhuǎn)錄后加上去的。mRNA的3’末端是多聚A，而不包括加CCA尾。

多選題A型答案8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:61多選題A型答案9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:B.ααββ`σ這五種亞基構(gòu)成全酶核心酶的組成為（α2ββ’）

多選題A型答案9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:62多選題A型答案10．原核RNA聚合酶σ亞基E.特異性識別啟動子位點(diǎn)RNA轉(zhuǎn)錄起始時，σ因子參與識別DNA模板上特異的啟動子，它與核心酶一起結(jié)合到DNA模板的起始位置上。以NTP為原料，全酶催化合成RNA合成。當(dāng)RNA鏈延長到大約10核苷酸時，σ因子從全酶上脫離，參與另外一次循環(huán)。多選題A型答案10．原核RNA聚合酶σ亞基63多選題A型答案11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的，但除外E.含有TATA盒子

此盒子是位于DNA上啟動子區(qū)的特殊序列，它不是RNA初級轉(zhuǎn)錄物的組分。多選題A型答案11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的64多選題A型答案12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，A.在5`末端加入甲基化的鳥苷tRNA的加工過程中5’末端要切除一些核苷酸。在mRNA的加工中5’端加入甲基化的鳥苷。多選題A型答案12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，65多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶

1.催化逆轉(zhuǎn)錄過程需要:

C.

RDDP（RNAdirectedDNApolymerase)即RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDP66多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶2.催化轉(zhuǎn)錄過程需要:

B.DDRP（DNAdirectedDNApolymerase)即DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDP67多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶3.促進(jìn)細(xì)胞增殖需要:A.DDDP（DNAdirectedDNApolymerase)即DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDP68多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶4.催化RNA病毒需要:D.RDRP（RNAdirectedRNApolymerase)即RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDP69多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶5.催化轉(zhuǎn)錄的RNA鏈5`-3`延伸需要:E.核心酶

在原核生物中RNA聚合酶的核心酶在RNA鏈的延伸過程中起作用。兩個α亞基，一個β亞基，和一個β’亞基組成核心酶（α2ββ’）。多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDP70多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA6.哪一種RNA修飾的百分比最多？

EtRNA所有核酸中，tRNA分子是高度甲基化的。大約有60多種堿基及核糖被修飾。

多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.r71多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA7.哪一種穩(wěn)定存在的RNA從重量看在細(xì)胞中百分比最多？

C.rRNA

．rRNA的穩(wěn)定性對核糖體的重復(fù)功能是必須的.多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.r72多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA8.哪一種RNA既含有7-甲基鳥苷三磷酸，又含有多聚腺苷酸的末端？

B.mRNA在真核生物mRNA的加工過程中既含有7-甲基鳥苷三磷酸，又含有多聚腺苷酸的末端。這種加工對mRNA的功能是必須的.

多選題B型答案A.HnRNAB.mRNAC.73歷史故事一.斷裂基因的發(fā)現(xiàn)1977年，在寒春港會議上，來自寒春港實(shí)驗(yàn)室的羅伯茨（RicharlJ.Roberts）和麻省理工學(xué)院癌癥研究中心的夏普（PilipA.sharp）報(bào)道了他們關(guān)于真核生物斷裂基因的發(fā)現(xiàn)。因?yàn)檫@一發(fā)現(xiàn)，他們分享了1993年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎歷史故事一.斷裂基因的發(fā)現(xiàn)74英國科學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)斷裂基因于1993年獲諾貝爾獎羅伯茨（RicharlJ.Roberts）1943年出生于英格蘭的得拜。1968年獲得謝菲爾大學(xué)的哲學(xué)博士學(xué)位。（生物化學(xué)專業(yè)），其后，他到美國哈佛大學(xué)做博士后。他曾在桑格實(shí)驗(yàn)室做過短期訪問。學(xué)習(xí)RNA指紋技術(shù)和測序技術(shù)。1972-1992年，他在寒春港實(shí)驗(yàn)室工作。他對腺病毒Ad2進(jìn)行了精細(xì)的研究。羅伯茨與其同事在實(shí)驗(yàn)室里分離和鑒定了許多限制酶。并用這些酶作Ad2DNA限制酶圖譜。1974年，他們對這些片段進(jìn)行測序。其中有一個小片段包含Ad2mRNA的末端和一個啟動子。正是對這個包含啟動子片段的搜索，導(dǎo)致對RNA剪切及斷裂基因的發(fā)現(xiàn)?？梢哉f，斷裂基因的發(fā)現(xiàn)是羅伯茨測序研究的意外發(fā)現(xiàn)英國科學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)斷裂基因于1993年獲諾貝爾獎羅伯茨（Ri75美國科學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)mRNA的剪接于1993年獲諾貝爾獎夏普于（PilipA.sharp）1944年出生在美國肯塔基州。60年代，他獲得肯塔基聯(lián)合學(xué)院的文學(xué)士學(xué)位（化學(xué)與數(shù)學(xué)專業(yè)）。而后獲得伊利諾伊大學(xué)博士學(xué)位。他先后在加州理工學(xué)院的戴維森和寒春港實(shí)驗(yàn)室watson(沃森)手下做過博士后。1974年，他來到麻省理工學(xué)院的癌癥研究中心。他集中于腫瘤病毒的分子生物學(xué)和RNA剪接研究。夏暜關(guān)注腺病毒的基因表達(dá)過程。他想看看hnRNA和mRNA有什么不同。他利用DNA和RNA雜交的方法找到了二者的不同。他們發(fā)現(xiàn)hnRNA明顯長于mRNA.mRNA不能與DNA全部雜交。在電子顯微鏡下發(fā)現(xiàn)有三個環(huán)。這表明mRNA比DNA小了許多；一個連續(xù)的DNA分子包含了沒有反映在mRNA中的信息。夏普認(rèn)為hnRNA中的內(nèi)含子片斷被切除，而外顯子片斷拼接起來。斷裂基因的發(fā)現(xiàn)揭示了真核生物不同于原核生物。其次，這一過程體現(xiàn)了生物進(jìn)化中的自然選擇機(jī)制的美妙。第三，它成為生物研究的一個重要生長點(diǎn)。為此。他們獲得了1993年諾貝爾獎。美國科學(xué)家，因發(fā)現(xiàn)mRNA的剪接于1993年獲諾貝爾獎夏普于76霍利1922年出生于美國伊利諾斯州。1942年，他以優(yōu)異成績畢業(yè)于伊利諾斯大學(xué)。1947年在康內(nèi)爾大學(xué)獲有機(jī)化學(xué)博士學(xué)位?；衾谘芯縯RNA之前，就已經(jīng)取得了不少優(yōu)秀成果。例如分離青霉素結(jié)晶。首先合成芐基青霉素，分析了植物生長素吲哚乙酸。首次合成組氨酰肽等等。1957-1964年，霍利在美國農(nóng)業(yè)部紐約州伊太卡“植物、土壤和營養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室工作。1964年，他受聘于康內(nèi)爾大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授。從1957年起，他的研究方向便集中精力在細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的分析及其合成方面。由于tRNA是核酸中分子最小、結(jié)構(gòu)最簡單的一種，因此他首先選擇這種核糖核酸。1957年，他從大鼠肝臟分離和鑒定出各種攜帶不同氨基酸的tRNA。并發(fā)現(xiàn)所有的氨基酸首先要和ATP結(jié)合。形成有活性的氨基酸后才能與相應(yīng)的tRNA結(jié)合。然后，他應(yīng)有重組實(shí)驗(yàn)，將從酵母提取的并濃縮500倍的活性的丙氨酸，與其相應(yīng)的微量的tRNA結(jié)合起來。發(fā)現(xiàn)它們的結(jié)合能力很高。為了深入研究tRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用，1963年霍利從100磅酵母中提取出65克tRNA。利用各種分離技術(shù)，最終得到了高純度的酵母丙氨酸t(yī)RNA。并分析了全部化學(xué)結(jié)構(gòu)。為此，1968年，霍利獲得諾貝爾獎。

二.轉(zhuǎn)移核糖核酸的發(fā)現(xiàn)霍利1922年出生于美國伊利諾斯州。1942年，他以優(yōu)異成績77第十三章

RNA生物合成

（RNA

Biosynthesis）

大連醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)教研室崔秀云

生物化學(xué)課件13第十三章RNA的合成78轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)真核生物RNA聚合酶及轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄過程：起始：（啟動子），延長，終止轉(zhuǎn)錄后的加工：剪切，添加及修飾原核生物的轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)79第一節(jié)參加RNA合成的酶類與蛋白因子

一．DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶

（DNAdirectedRNApolymerase，DDRP）是RNA合成中最主要的酶類,RNA聚合酶催化如下反應(yīng)：1.

雙鏈DNA中的一條鏈作為RNA合成的模板。2．四種核糖核苷三磷酸（即ATP、GTP、CTP和UTP）是該酶的底物。3．

需要二價金屬離子，如Mg2+和Mn2+。n(NTP)pppN(pN)n+(n-1)PPi

DNARNA聚合酶第一節(jié)參加RNA合成的酶類與蛋白因子

一．DNA指導(dǎo)的R80表13-1真核生物RNA聚合酶的種類和性質(zhì)

種類I型（或A）II型（或B）III型（或C）線粒體（Mt型）分子量5.5×1056×1056×1056.4～6.8×104分布核仁核質(zhì)核質(zhì)線粒體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物5.8S、18S、mRNA前體tRNA前體線粒體RNA28SrRNA前體5SrRNA對利福平不敏感不敏感不敏感敏感敏感性對鵝膏蕈堿不敏感非常敏感敏感不敏感的敏感性

表13-1真核生物RNA聚合酶的種類和性質(zhì)

種類81二．轉(zhuǎn)錄因子

分類I型轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactorI，TFl）能夠促進(jìn)RNA聚合酶l轉(zhuǎn)錄。

Il型轉(zhuǎn)錄因子（TFll）促進(jìn)RNA聚合酶ll轉(zhuǎn)錄.包括TFIIA，B，D，E，F(xiàn)，H等。III型轉(zhuǎn)錄因子（TFIII）促進(jìn)RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄。

真核生物轉(zhuǎn)錄過程還需要一些蛋白質(zhì)因子參與，這些因子能結(jié)合到DNA的特殊序列并且與RNA聚合酶結(jié)合,促進(jìn)轉(zhuǎn)錄,這些蛋白因子稱轉(zhuǎn)錄因子（transcriptionfactors)二．轉(zhuǎn)錄因子

分類真核生物轉(zhuǎn)錄過程還需要一些蛋白質(zhì)因子參與，82三．終止蛋白

終止蛋白能與RNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA聚合酶越過終止信號而使轉(zhuǎn)錄終止。

三．終止蛋白終止蛋白能與RNA聚合酶結(jié)合，阻止RNA聚83第二節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

一．轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)RNA的合成與DNA的合成有相似之處，其合成的方向均為5’→3’,聚合反應(yīng)均是通過核苷酸之間形成的3’,5’-磷酸二酯鍵，使核苷酸鏈延長，同時釋放出焦磷酸。第二節(jié)真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

一．轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)84圖13-1RNA鏈中3’,5’-磷酸二酯鍵的形成圖13-1RNA鏈中3’,5’-磷酸二酯鍵的形成85RNA合成不同于DNA合成之處主要有：1.RNA聚合酶不需要引物。2.RNA聚合酶沒有核酸酶的活性，在RNA合成過程不起校對作用。3．轉(zhuǎn)錄是不對稱的，即僅用DNA雙鏈中某一條鏈作為模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。有時是這條鏈的某區(qū)段，有時是另一條鏈的某區(qū)域具有模板作用。通常將模板鏈稱為有意義鏈，將其互補(bǔ)鏈稱為反意義鏈或編碼鏈。4．轉(zhuǎn)錄后DNA模板成分無改變。5.

對于一個基因組來講，轉(zhuǎn)錄只發(fā)生在一部分基因，而且每一個基因的轉(zhuǎn)錄都受到相對獨(dú)立的控制。RNA合成不同于DNA合成之處主要有：86二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程轉(zhuǎn)錄過程可分為三個階段：起始、延長和終止。1．起始階段（initiation）

啟動子（promoter）是DNA上的特殊的序列，它包括一些保守順序，其中最重要的順序稱TATA(box)盒子。

二、真核生物的轉(zhuǎn)錄過程

（一）轉(zhuǎn)錄的基本過程87圖13-2某些真核啟動子區(qū)TATA保守序列真核生物一些啟動子順序，同源順序用陰影表示.兔β-珠蛋白小鼠β-珠蛋白圖13-2某些真核啟動子區(qū)TATA保守序列兔β-珠蛋白小88

圖13-3真核啟動子區(qū)示意圖轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)以“+1”表示，在其上游的核苷酸序列以“—”表示。啟動子區(qū)框內(nèi)表示與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的保守順序。

CAAT盒子GC盒子TATA盒子啟動子區(qū)結(jié)構(gòu)基因25bp+1轉(zhuǎn)錄初級轉(zhuǎn)錄物RNA加工m7GpppAAAAn成熟的mRNA圖13-3真核啟動子區(qū)示意圖89

2.RNA鏈的延長（elongation）

（A)

RNA聚合酶復(fù)合物識別DNA模板上的啟動子序列，并與其結(jié)合。（B）

RNA聚合酶在轉(zhuǎn)錄因子的輔助下，將雙鏈DNA解開一段，形成轉(zhuǎn)錄泡。在聚合酶的作用下以NTP為底物，與模板鏈的堿基互補(bǔ)開始合成RNA。（C）

RNA聚合酶繼續(xù)合成RNA，以U替代T，A-U、C-G配對。（D）

隨著RNA鏈的延長，RNA聚合酶沿著模板鏈不斷滑動，直到遇到終止信號合成則停止。DNA雙螺旋重新形成。圖13-4RNA鏈的延長-OH-OH-OHPPPPPPPPPbcda2.RNA鏈的延長（elongation）

（A)RN903.RNA合成的終止（termination）

RNA生成后，暫時與DNA模板鏈形成DNA-RNA雜交體（長度約12個堿基對），此雜交體結(jié)合不緊密，RNA很容易從模板DNA上脫落。于是，DNA模板鏈與編碼鏈又重新形成雙鏈。DNA模板上的終止信號是由于DNA特殊的結(jié)構(gòu)而起作用，此處DNA多存在著反向重復(fù)順序。此區(qū)域容易形成發(fā)夾形結(jié)構(gòu)，有助于轉(zhuǎn)錄的終止。5`-----GCCGCCAG-------CTGGCGGC------3`3`-----CGGCGGTC-------GACCGCCG------5`

DNA反向重復(fù)順序

3.RNA合成的終止（termination）R91（二）幾種RNA的合成特點(diǎn)

1．mRNA的合成

BEHAFRNA聚合酶IITATATFIID45bp+1+30bpDNA圖13-5mRNA轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合體RNA聚合酶II與其轉(zhuǎn)錄因子組成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物。深色的大圓表示RNA聚合酶II與DNA模板相結(jié)合，其它小圓表示各種II型轉(zhuǎn)錄因子。按其組成順序排列為：D、A、B、F、Pol、E、H（Pol代表RNA聚合酶II）。覆蓋DNA模板大約70bp.（二）幾種RNA的合成特點(diǎn)

1．mRNA的合成

BEHAFR922.rRNA的合成

rRNA基因位于染色體的特殊區(qū)域稱核仁組織者（nucleolarorganizer）。每一個轉(zhuǎn)錄單位包括28S，5.8S及18SrRNA。RNA聚合酶I識別位于非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)上的啟動子，其序列大約位于-40到+10和-150到-110。首先TFI結(jié)合到啟動子上，為此，導(dǎo)致RNA聚合酶I識別啟動子。當(dāng)RNA聚合酶I達(dá)到下一個轉(zhuǎn)錄單位的啟動子時，轉(zhuǎn)錄便在非轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)終止。

2.rRNA的合成rRNA基因位于染色體的特殊區(qū)933.5SRNA和tRNA的合成

+1+47+47+1+96+96+121+121RNA聚合酶IIITFIIIATFIIIA

圖13-6RNA聚合酶III與其轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子IIIA（TFIIIA）首先與DNA模板的特定部位相結(jié)合。然后RNA聚合酶III與該因子結(jié)合，并啟動轉(zhuǎn)錄。圖上的數(shù)字為聚合酶及轉(zhuǎn)錄因子與DNA模板結(jié)合的核苷酸的位置。3.5SRNA和tRNA的合成

+1+47+47+94第三節(jié)轉(zhuǎn)錄后核糖核酸的加工過程

幾乎所有真核生物RNA轉(zhuǎn)錄的初級產(chǎn)物都需經(jīng)過一系列變化后才能生成具有生物活性的RNA分子。這一系列變化過程稱為轉(zhuǎn)錄后的RNA加工(RNAprocessing)。加工過程包括核苷酸部分水解、連接反應(yīng)、末端核苷酸“戴帽”、“接尾”，以及核苷的修飾。第三節(jié)轉(zhuǎn)錄后核糖核酸的加工過程

幾乎所有真核生物RNA95一、信使RNA的加工

真核生物mRNA的前體是核不均一RNA（heterogenousnuclearRNA,hnRNA），其核苷酸順序中約有50～75%不出現(xiàn)在成熟的mRNA中。此部分在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工過程中被切除。被切除的部分稱為內(nèi)含子（intron）。內(nèi)含子是不編碼蛋白質(zhì)的核苷酸序列。未被切除的部分稱外顯子(exon)，是編碼蛋白質(zhì)的部分。

一、信使RNA的加工真核生物mRN96圖13-7mRNA的剪接機(jī)制

一些小核核蛋白（snRNP）與RNA前體形成剪接體（spliceosome）。U1RNA和U2RNA分別為snRNP的組份。U1RNA的核苷酸序列與mRNA前體內(nèi)含子中的GU順序（稱連接供體位點(diǎn)）相配對。U2RNA識別內(nèi)含子3`端連接受體位點(diǎn)。拼接體利用ATP做能量，除去內(nèi)含子。

拼接體U1U2PPPG3mPPPG3mUCCAUACAUAAUGAUGUAGRNA5'3'5‘供體連接處3‘受體連接處外顯子外顯子內(nèi)含子UACUACAAGGUAUGU圖13-7m97圖13-8mRNA5’帽端的結(jié)構(gòu)5‘端第一個核苷酸是7-甲基鳥嘌呤核苷三磷酸,第二個和第三個核苷酸的核糖2’羥基甲基化。mRNA加工:5’端帽子結(jié)構(gòu)圖13-8mRNA5’帽端的結(jié)構(gòu)mRNA98DNA轉(zhuǎn)錄單位RNA聚合酶IIm7Gpppm7Gpppm7Gpppm7Gpppm7Gppp剪切及加入3’多聚AAAAnAAAnAAAnAAAnCH3CH3甲基化修飾RNA拼接轉(zhuǎn)移到胞漿成熟mRNA細(xì)胞核細(xì)胞漿外顯子1內(nèi)含子外顯子2RNA初級轉(zhuǎn)錄物成熟的mRNA圖13-9mRNA的加工過程示意圖DNA轉(zhuǎn)錄單位RNA聚合酶IIm7Gpppm7Gpppm7G9932S20S5.8S18S圖13-10rRNA前體的轉(zhuǎn)換二.核糖體RNA的加工45S41S28S32S20S5.8S18S圖13-10rRNA前體的轉(zhuǎn)100核糖體RNA轉(zhuǎn)錄及甲基化前rRNA45S28S5.8S18S35切割前rRNA41S前rRNA32S前rRNA20S切割切割28SrRNA5.8SrRNA18SrRNA圖13-11rRNA的加工過程示意圖核糖體RNA轉(zhuǎn)錄及甲基化前rRNA45S28S101內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)切核酸酶外切核酸酶PPP53-OH3’RNA酶PDNA內(nèi)含子初級轉(zhuǎn)錄物3端加CCA-OHCCA-OH3P除去內(nèi)含子（內(nèi)切酶與連接酶）CCA-OH3P成熟tRNA5轉(zhuǎn)錄圖13-12tRNA的加工示意圖tRNA的初級轉(zhuǎn)錄物被RNaseP和3’外切核酸酶切除部分核苷酸。CCA末端是由tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化加入的。內(nèi)含子被內(nèi)切酶除去后，經(jīng)連接酶連接為成熟的tRNA。三.轉(zhuǎn)移RNA的加工內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)切核酸酶外切核酸酶PPP53-OH3’R102一.原核生物RNA聚合酶

原核生物RNA聚合酶是多亞基的酶。從大腸桿菌提取的RNA聚合酶有五個亞基組成，分子量為500000。兩個α亞基，一個β亞基，和一個β’亞基組成核心酶（coreenzyme），核心酶（α2ββ’）能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄，但是沒有RNA合成的特異性。第五個蛋白質(zhì)亞基稱σ因子，這五種亞基構(gòu)成全酶（holoenzyme）,在體內(nèi)及體外只有全酶（α2

ββ’σ）才能特異的合成RNA。σ因子參與識別特異的啟動子。原核生物RNA聚合酶能被利福平（rifampicin）所抑制。利福平與β亞基相結(jié)合，從而抑制酶的活性。第四節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄一.原核生物RNA聚合酶

第四節(jié)原核生物的轉(zhuǎn)錄103編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Pribnow盒子啟動子3510+1轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’RNA圖13-13細(xì)菌轉(zhuǎn)錄的啟動子二.原核生物的轉(zhuǎn)錄過程編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT104圖13-13原核生物啟動子區(qū)同源序列圖13-13原核生物啟動子區(qū)同源序列105起始位點(diǎn)PPPPPP終止位點(diǎn)RNADNA3535NTPPPPPPP酶酶酶酶酶酶的釋放與循環(huán)識加起始位點(diǎn)3553與酶結(jié)合RNA聚合酶NTPPPPPPP轉(zhuǎn)錄開始RNA鏈延長與RNA結(jié)合RNA、及酶的釋放PPPPPP圖13-14原核RNA的轉(zhuǎn)錄過程圓圈表示RNA聚合酶的核心酶部分（α2ββ’）。σ因子參與識別特異的啟動子，它與核心酶一起結(jié)合到DNA模板的起始位置上。以NTP為原料，全酶催化合成RNA合成。當(dāng)RNA鏈延長到大約10核苷酸時，σ因子從全酶上脫離，參與另外一次循環(huán)。核心酶沿著DNA模板移動，繼續(xù)延長RNA鏈。當(dāng)RNA聚合酶遇到了終止信號不能再繼續(xù)前進(jìn)，便在ρ因子作用下與模板鏈脫離，RNA合成終止。核心酶參與另外一次循環(huán)。

起始位點(diǎn)PPPPPP終止位點(diǎn)RNADNA3535NT106圖13-15RNA轉(zhuǎn)錄的終止(因子不依賴性的)A：DNA模板有特殊的序列，富含GC和AT區(qū)，反轉(zhuǎn)重復(fù)順序（陰影所示）。B：RNA轉(zhuǎn)錄物可形成莖、環(huán)結(jié)構(gòu)。

AB圖13-15RNA轉(zhuǎn)錄的終止(因子不依賴性的)107RNA聚合酶PPPPPP5蛋白ATPADP＋Pi圖13-16轉(zhuǎn)錄終止因子的作用ρ因子是由6個亞基組成的蛋白質(zhì)，它具有ATP酶的活性，能將RNA-DNA雜交雙鏈解開，使RNA脫離模板，從而終止RNA轉(zhuǎn)錄。RNA聚合酶PPPPPP5蛋白ATPADP＋Pi108rRNA基因轉(zhuǎn)錄和剪刀前rRNA23S23SrRNA前rRNA16S16SrRNA剪刀圖13-17原核生物rRNA的加工示意圖（四）轉(zhuǎn)錄后的加工原核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯過程是偶聯(lián)的。即mRNA在轉(zhuǎn)錄過程中即進(jìn)行翻譯。原核生物mRNA初級轉(zhuǎn)錄物沒有內(nèi)含子，故沒有剪接過程。核糖體RNA轉(zhuǎn)錄時即刻被剪切成23S及16SrRNA（圖13-17）。tRNA也進(jìn)行一些剪接及修飾。

rRNA基因轉(zhuǎn)錄和剪刀前rRNA23S23SrRN109三、RNA的復(fù)制

有些病毒或噬菌體的基因組是由RNA而不是由DNA組成的。病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞后，還可以進(jìn)行復(fù)制生成RNA。催化此種RNA復(fù)制的酶為RNA復(fù)制酶，是一種RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶(RNAdirectedRNApolymerase)。RNA復(fù)制酶催化的合成反應(yīng)是以RNA為模板，由5’→3’方向進(jìn)行RNA鏈的合成。反應(yīng)機(jī)理與DNA作模板合成RNA反應(yīng)相似。RNA復(fù)制酶僅對特異的病毒RNA起作用，對宿主細(xì)胞的RNA一般不進(jìn)行復(fù)制。為此當(dāng)病毒侵入宿主細(xì)胞后，病毒的RNA能大量復(fù)制。

三、RNA的復(fù)制110多選題

A型題1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和A.半保留復(fù)制B.不對稱轉(zhuǎn)錄C.逆轉(zhuǎn)錄D.翻譯E.半不連續(xù)復(fù)制多選題

A型題111多選題

A型題

2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMP多選題

A型題2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:112多選題

A型題3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:A.細(xì)胞漿B.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)C.細(xì)胞核D.線粒體E.核蛋白體多選題

A型題3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:113多選題

A型題4.轉(zhuǎn)錄需要:A.引物酶B.RDRPC.DDDPD.DDRPE.RDDP多選題

A型題4.轉(zhuǎn)錄需要:114多選題

A型題5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’E.5’-TAAGTC-3’多選題

A型題5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3115多選題

A型題6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描述哪項(xiàng)是錯誤的?A.轉(zhuǎn)錄以DNA一條鏈為模板,而以DNA兩條鏈為模板進(jìn)行復(fù)制B.在這兩個過程中合成均為5`-3`方向C.復(fù)制的產(chǎn)物通常情況下大于轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物D.兩過程均需RNA引物E.DNA聚合酶和RNA聚合酶均需要Mg2+多選題

A型題6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列116多選題

A型題7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?A.mRNA開始被翻譯的那段DNA序列B.開始轉(zhuǎn)錄生成mRNA的那段DNA順序C.RNA聚合酶最初與DNA結(jié)合的那段DNA順序D.開始生成的mRNA順序E.調(diào)節(jié)基因結(jié)合的部位多選題

A型題7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?117多選題

A型題8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:A.5`端加入7-甲基鳥苷三磷酸B.3`端加polyAC.切除內(nèi)含子,連接外顯子D.堿基修飾E.加CCA尾多選題

A型題8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:118多選題

A型題9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:A.ααββˊB.ααββ`σ

C.ααβ`D.ααβE.αββ`多選題

A型題9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:119多選題

A型題10．原核RNA聚合酶σ亞基A.是核心酶的一部分B.與抗生素利福平相結(jié)合C.被α-鵝膏蕈堿所抑制D.大多存在于轉(zhuǎn)錄的開始E.特異性識別啟動子位點(diǎn)多選題

A型題10．原核RNA聚合酶σ亞基120多選題

A型題11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的，但除外A.通常比有功能的RNA長B.許多核苷酸序列不存在于有功能的RNA中C.全部不含有修飾的堿基D.可能含有一個以上的RNA信息E.含有TATA盒子多選題

A型題11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確121多選題

A型題12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，A.在5`末端加入甲基化的鳥苷B.從3`及5`端均出去多余的堿基C.核苷酸序列特異的堿基甲基化D.有時從反密碼環(huán)去掉內(nèi)含子E.通過核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用加入CCA順序多選題

A型題12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，122B型題

A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶

1.催化逆轉(zhuǎn)錄過程需要:B型題

A.DDDPB.DDRPC.RDDP123B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶2.催化轉(zhuǎn)錄過程需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD124B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶3.促進(jìn)細(xì)胞增殖需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD125B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶4.催化RNA病毒需要:B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD126A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRP

E.核心酶

5.催化轉(zhuǎn)錄的RNA鏈5`-3`延伸需要:

B型題A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDR127B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA6.哪一種RNA修飾的百分比最多？

B型題A.HnRNAB.mRNAC.128B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA7.哪一種穩(wěn)定存在的RNA從重量看在細(xì)胞中百分比最多？

B型題A.HnRNAB.mRNAC.r129B型題A.HnRNAB.mRNAC.rRNAD.snRNAEtRNA8.哪一種RNA既含有7-甲基鳥苷三磷酸，又含有多聚腺苷酸的末端？B型題130多選題A型答案1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和B.不對稱轉(zhuǎn)錄

即僅用DNA雙鏈中某一條鏈作為模板鏈進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。有時是這條鏈的某區(qū)段，有時是另一條鏈的某區(qū)域具有模板作用。通常將模板鏈稱為反(意)義鏈，將其互補(bǔ)的另一條鏈稱為有(意)義鏈或編碼鏈。多選題A型答案1.RNA的生物合成見于RNA復(fù)制和131多選題A型答案2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:D.NTP（核苷三磷酸）RNA聚合酶需要以四種核苷三磷酸，即ATP，GTP，UTP和CTP為原料。RNA的合成反應(yīng)是一個消耗能量的過程，釋放出焦磷酸驅(qū)動反應(yīng)的進(jìn)行。多選題A型答案2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:132多選題A型答案3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:C.細(xì)胞核

RNA轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶催化下進(jìn)行的。DNA位于細(xì)胞核內(nèi)，故轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi)。多選題A型答案3.真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄發(fā)生于:133多選題A型答案4.轉(zhuǎn)錄需要:D.DDRP

DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（DNAdirectedRNApolymerase，DDRP）是RNA合成中最主要的酶類。

多選題A型答案4.轉(zhuǎn)錄需要:134多選題A型答案5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是:

D.5’-CUGAAU-3’

RNA轉(zhuǎn)錄物與DNA模板的堿基互補(bǔ)，而且方向相反，U取代T與A配對。多選題A型答案5.DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’135多選題A型答案6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描述哪項(xiàng)是錯誤的?D.兩過程均需RNA引物DNA復(fù)制需要引物，RNA轉(zhuǎn)錄不需要引物，故這兩個過程均需RNA引物是錯誤的。多選題A型答案6.DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點(diǎn),下列描136多選題A型答案7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?C.RNA聚合酶最初與DNA結(jié)合的那段DNA順序

轉(zhuǎn)錄開始時，RNA聚合酶結(jié)合于DNA模板的特定部位，此部位稱啟動子區(qū)。啟動子（promoter）是DNA上的特殊的序列

多選題A型答案7.關(guān)于啟動子的描述,哪一項(xiàng)是正確的?137多選題A型答案8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:E.加CCA尾tRNA3’-末端的CCA順序是轉(zhuǎn)錄后加上去的。mRNA的3’末端是多聚A，而不包括加CCA尾。

多選題A型答案8.mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工不包括:138多選題A型答案9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:B.ααββ`σ這五種亞基構(gòu)成全酶核心酶的組成為（α2ββ’）

多選題A型答案9.原核細(xì)胞RNA聚合酶由以下亞基組成:139多選題A型答案10．原核RNA聚合酶σ亞基E.特異性識別啟動子位點(diǎn)RNA轉(zhuǎn)錄起始時，σ因子參與識別DNA模板上特異的啟動子，它與核心酶一起結(jié)合到DNA模板的起始位置上。以NTP為原料，全酶催化合成RNA合成。當(dāng)RNA鏈延長到大約10核苷酸時，σ因子從全酶上脫離，參與另外一次循環(huán)。多選題A型答案10．原核RNA聚合酶σ亞基140多選題A型答案11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的，但除外E.含有TATA盒子

此盒子是位于DNA上啟動子區(qū)的特殊序列，它不是RNA初級轉(zhuǎn)錄物的組分。多選題A型答案11.下列有關(guān)真核生物初級轉(zhuǎn)錄物的論述是正確的141多選題A型答案12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，A.在5`末端加入甲基化的鳥苷tRNA的加工過程中5’末端要切除一些核苷酸。在mRNA的加工中5’端加入甲基化的鳥苷。多選題A型答案12.下列參與轉(zhuǎn)移RNA的加工，但除外，142多選題B型答案A.DDDPB.DDRPC.RDDPD.RDRPE.核心酶