湖南农业大学：《生化与分子生物学》课程教学资源（PPT课件）第7章 RNA生物合成.ppt_大学文库

第七章 RNA的生物合成一、转录概述二、转录反应的模板三、 DNA指导的RNA聚合酶四、启动子与终止子五、RNA的酶促合成六、原核生物RNA的转录后加工七、真核生物RNA的合成八、真核生物RNA的转录加工九、RNA 的生物学功能

第七章 RNA的生物合成一、转录概述(RNA生物合成概念) RNA几乎总是线性单链的，极少有环状RNA 分子。但几乎每个RNA分子都有许多短的双螺旋部分，称为发夹。除了标准的GC和AU对之外，还有较弱的GU对可帮助单链RNA形成二级结构。一条正在延伸的RNA链的二级结构会影响这个RNA分子的剩下部分的合成。一个细胞中含有许多不同的RNA分子，其长度为50个核苷酸到数万个核苷酸不等

R17病每RNA中由氢键形成的双螺旋 RUGGCGUUCGUACUUAAAUAUGGAAUU GCCUCAAGCAUCGCUUUUAACCUUAU 发夹结构示意图

RNA合成需要RNA聚合酶。E.coli细胞中约有RNA聚合酶分子3000个。此酶催化RNA主链中核苷酸间的3’ ,5’磷酸二酯键的形成，催化反应速度很快，在37℃时RNA链的延伸可达50～90 个核苷酸/秒。 RNA的合成是以DNA为模板合成核糖核苷酸链的过程，故称为转录(transcription)。 RNA的合成非常精确，转录没有校正机制（proofreading）。由于细胞RNA不能自我复制，故即使偶有差错亦不会遗传下去

双链DNA分子中只有一条链作为RNA模板。作模板的DNA链称为反义链，不作模板的DNA链称为有义链。如果DNA的两条链均作为RNA模板，则每个基因必将产生两条互补的RNA。而遗传学证明每个基因只合成了一条RNA链。即使合成两条 RNA链，其中也只有一条有功能。事实上，在活体内只存在这两条RNA链中的一条。如将双链DNA加热使之变性，再加入以此DNA为模板所合成的单链RNA，进行退火。结果除复性的DNA双螺旋外，还形成了DNA-RNA杂种分子。结果表明只有一条DNA链被转录

用RNA聚合酶在体外对DNA双螺旋进行转录，结果取决于DNA模板受到损伤的程度。例如将T7 DNA变性，RNA聚合酶能与单链DNA结合，两条均能被转录。但如果用天然的完整双链DNA为模板，则RNA聚合酶仅能和称为启动子的顺序结合，从而只能转录在活体内被转录的那条链。 RNA转录还需要两个基本结构元件—— 启动子和终止子。 DNA链上从启动子到终止子为止的长度称为一个转录单位。一个转录单位可以包括一个基因，也可以包括几个基因

二、转录反应的模板转录反应不但需要DNA作为模板，而且不同的RNA聚合酶对DNA两股链以及不同的DNA段落都有一定的选择性

• 对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条 DNA链称为模板链，或负链（-链）；对应的链称为编码链，即正链（+链）。模板链（-链）编码链（+链） 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’

（一）、模板的必要性 • 实验证明：在RNA聚合酶参与RNA合成的系统中，若是缺少DNA模板，或者事先用脱氧核糖核酸酶（DNase）处理，破坏 DNA模板，这个系统就不能合成RNA。若在这个系统中补加DNA，或者使DNase钝化，或分离除去DNase，这个系统就能恢复合成RNA的正常功能。新合成的RNA碱基顺序完全与该系统中DNA的

• 碱基顺序互补。新生RNA即是模板DNA的互补体。这说明，在RNA聚合酶参与的反应中，DNA不但能起动RNA的合成，而且它也能决定RNA产物的全部碱基顺序。另一方面，在DNA链上有许多可以构成回文结构的对称顺序。它是转录调控因子的识别信号。这都说明模板在转录作用中所处的重要地位