1、生物化學教研室生物化學教研室生物化學教研室生物化學教研室目的要求目的要求生物化學教研室生物化學教研室生物化學教研室生物化學教研室一、轉錄的定義及與復制的比較一、轉錄的定義及與復制的比較1.1.轉錄的定義轉錄的定義以以DNADNA為模板，以四種核糖核苷酸為原料，在為模板，以四種核糖核苷酸為原料，在RNARNA聚合酶催化下，合成聚合酶催化下，合成RNARNA的過程。的過程。2.2.轉錄與復制的比較轉錄與復制的比較生物化學教研室生物化學教研室二、參與轉錄的物質二、參與轉錄的物質一一DNADNA模板模板二二RNARNA聚合酶聚合酶三合成三合成RNARNA的原料的原料四終止因子四終止因子因子因子生物化學

2、教研室生物化學教研室一模板一模板三種三種RNARNA都是以都是以DNADNA為模板，為模板，RNARNA聚合酶是以其聚合酶是以其中的一條鏈的某一節段為模板，該鏈稱為模板中的一條鏈的某一節段為模板，該鏈稱為模板鏈，另一條鏈為編碼鏈鏈，另一條鏈為編碼鏈 。生物化學教研室生物化學教研室模板模板生物化學教研室生物化學教研室二二RNARNA聚合酶聚合酶原核生物原核生物RNARNA聚合酶聚合酶由五個亞基構成：由五個亞基構成：2 2 2 2 構成中心酶構成中心酶，與，與 因子一同構成全因子一同構成全酶酶 因子可協助識別轉錄因子可協助識別轉錄起始位點。起始位點。中心酶催化中心酶催化3 3,5,5- -磷酸磷酸

3、二酯鍵的構成合成二酯鍵的構成合成RNARNA。 RNA聚合酶亞單位表示圖聚合酶亞單位表示圖 生物化學教研室生物化學教研室原核生物原核生物RNARNA聚合酶亞基的功能聚合酶亞基的功能 識別并結合上游啟動子元件，決定哪些基因被轉錄識別并結合上游啟動子元件，決定哪些基因被轉錄 含活性中心，催化含活性中心，催化3,5-磷酸二酯鍵的形成磷酸二酯鍵的形成 結合結合DNA模板，解鏈模板，解鏈 協助核心酶識別并結合啟動子元件，辨認轉錄起始協助核心酶識別并結合啟動子元件，辨認轉錄起始位點位點 未知未知生物化學教研室生物化學教研室二二RNARNA聚合酶聚合酶真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶分類分類分布分布

4、作用作用RNARNA聚合酶聚合酶(A)A)核仁核仁2828S S、18S18S、5.8SrRNA5.8SrRNA共同前體共同前體4545SRNASRNA的合成的合成RNARNA聚合酶聚合酶(B)B)核質核質各種各種mRNAmRNA前體的合成和前體的合成和U U1 1U U1313snRNAsnRNA前體（前體（U U6 6snRNAsnRNA除外）的合成除外）的合成RNARNA聚合酶聚合酶(C)C)核質核質各種各種tRNAtRNA、5SrRNA5SrRNA、U U6 6snRNAsnRNA以及非以及非U U族族snRNAsnRNA等前體的合成等前體的合成真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶

5、與大腸桿與大腸桿菌菌RNARNA聚合聚合酶的比較酶的比較生物化學教研室生物化學教研室 真核生物真核生物RNA-polRNA-pol的大亞基蛋白質的的大亞基蛋白質的C C端氨基端氨基酸序列為酸序列為(YSPTSPS(YSPTSPS，酪絲脯蘇絲脯絲，酪絲脯蘇絲脯絲)n)n，不同，不同物種物種n n值不同，是由含羥基氨基酸為主體的反值不同，是由含羥基氨基酸為主體的反復序列，稱為羧基末端構造域復序列，稱為羧基末端構造域CTDCTD。生物化學教研室生物化學教研室三合成三合成RNARNA的原料的原料四種核苷三磷酸：四種核苷三磷酸：ATP、GTP、CTP、UTP二價金屬離子：二價金屬離子：Mg2+、Mn2+

6、是是RNA聚合酶的聚合酶的必需輔助因子。必需輔助因子。生物化學教研室生物化學教研室四終止因子四終止因子因子因子 因子在特殊的位點上停頓因子在特殊的位點上停頓RNARNA的合成，又叫終的合成，又叫終止蛋白。止蛋白。生物化學教研室生物化學教研室一、轉錄起始一、轉錄起始1 1、啟動子、啟動子2 2、原核生物的轉錄起始、原核生物的轉錄起始3 3、真核生物的轉錄起始、真核生物的轉錄起始生物化學教研室生物化學教研室1 1、啟動子、啟動子啟動子啟動子(promoter, P)(promoter, P)是指能被是指能被RNARNA聚合酶識別聚合酶識別、結合并啟動基因轉錄的一段、結合并啟動基因轉錄的一段DNAD

7、NA序列，位于序列，位于轉錄起始點的上游。轉錄起始點的上游。不同的啟動子啟動轉錄的活性不同，在原核生不同的啟動子啟動轉錄的活性不同，在原核生物和真核生物的啟動子序列中都有一些保守序物和真核生物的啟動子序列中都有一些保守序列。列。生物化學教研室生物化學教研室1 1、啟動子、啟動子 原核生物啟動子：原核生物啟動子： -10bpTATAAT-10bpTATAATPribnowPribnow盒盒 -35bpTTGACA-35bpTTGACA 真核生物啟動子：真核生物啟動子： -25-25-30bpTATA-30bpTATA盒即盒即HognessHogness盒盒 -30-30-110bpCAAT-11

8、0bpCAAT盒和盒和GCGC盒盒原原核核生生物物啟啟動動子子真真核核生生物物啟啟動動子子生物化學教研室生物化學教研室2 2、原核生物的轉錄起始、原核生物的轉錄起始RNARNA聚合酶以全酶方式與雙鏈聚合酶以全酶方式與雙鏈DNADNA結合，經過結合，經過因子識別模板鏈并與啟動子結合構成復合物，因子識別模板鏈并與啟動子結合構成復合物，然后進展解鏈。以四種核苷三磷酸為原料，按然后進展解鏈。以四種核苷三磷酸為原料，按堿基配對的原那么結合到模板鏈上，第一個多堿基配對的原那么結合到模板鏈上，第一個多為為ATPATP。生物化學教研室生物化學教研室RNARNA聚合酶與啟動子的結合聚合酶與啟動子的結合生物化學教

9、研室生物化學教研室3、真核生物的轉錄起始、真核生物的轉錄起始 真核生物的轉錄起始較原核生物復雜得多，需真核生物的轉錄起始較原核生物復雜得多，需求轉錄因子求轉錄因子TFTF的參與，同時還需求很多其的參與，同時還需求很多其他的輔助因子的協助才干啟動轉錄。其中參與他的輔助因子的協助才干啟動轉錄。其中參與RNARNA聚合酶聚合酶合成合成mRNAmRNA的轉錄因子為的轉錄因子為TFTF，包，包括有括有TFATFA、TFBTFB、TFDTFD、TFETFE、TFFTFF。TFDTFD能經過能經過TATATATA盒結合亞基盒結合亞基(TBP)(TBP)和與啟動子和與啟動子的的TATATATA盒結合。盒結合。

10、生物化學教研室生物化學教研室二、延伸階段二、延伸階段 當合成大約當合成大約8 8個寡核苷酸時，個寡核苷酸時， 因子即脫離中心因子即脫離中心酶。中心酶在酶。中心酶在DNADNA鏈上不斷滑動，每滑動一個鏈上不斷滑動，每滑動一個核苷酸間隔，即有一個與模板鏈互補的核苷酸間隔，即有一個與模板鏈互補的5 5-NTP-NTP進入，構成進入，構成3 3,5,5- -磷酸二酯鍵。合成的方向是磷酸二酯鍵。合成的方向是5 53 3，在模板鏈上滑動的方向那么是，在模板鏈上滑動的方向那么是3 35 5。 核核苷苷酸酸鏈鏈的的延延伸伸生物化學教研室生物化學教研室 轉錄泡生物化學教研室生物化學教研室三、終止階段三、終止階段

11、 模板模板DNADNA具有終止信號，它是特殊的堿基順序具有終止信號，它是特殊的堿基順序，可被，可被RNARNA聚合酶或聚合酶或因子識別，轉錄終止。因子識別，轉錄終止。新合成的新合成的RNARNA、中心酶、中心酶、因子均從模板鏈上因子均從模板鏈上釋放出來。中心酶又與釋放出來。中心酶又與因子結合構成全酶。因子結合構成全酶。生物化學教研室生物化學教研室不依賴于不依賴于因子的終止子強終止子因子的終止子強終止子 不依賴于不依賴于因子的終止子有兩個特征因子的終止子有兩個特征: : DNADNA順序有富含順序有富含GCGC的反向反復序列，位于的反向反復序列，位于RNA3RNA3端之前端之前15-2015-2

12、0核苷酸處，核苷酸處， DNADNA模板鏈中在反向反復序列之后有一串約模板鏈中在反向反復序列之后有一串約6868個個A A，轉錄為，轉錄為RNA3RNA3端的端的U U。強強終終止止子子不不依依賴賴于于因因子子的的轉轉錄錄終終止止生物化學教研室生物化學教研室依賴于依賴于因子的轉錄終止因子的轉錄終止 依賴于依賴于因子的終止子也可以構成發夾構造，因子的終止子也可以構成發夾構造，但是后面沒有不依賴但是后面沒有不依賴的終止子特有的多聚的終止子特有的多聚dAdA序列。序列。 因子先與轉錄生成的因子先與轉錄生成的RNARNA結合，借助水解結合，借助水解ATPATP的能量向前挪動，即追逐的能量向前挪動，即追

13、逐RNARNA聚合酶，當轉錄聚合酶，當轉錄生成的生成的RNARNA構成發夾構造時，使構成發夾構造時，使因子追逐上因子追逐上RNARNA聚合酶，導致聚合酶，導致RNA-DNARNA-DNA之間的結合不穩定，之間的結合不穩定，使使RNARNA脫離模板。脫離模板。依依賴賴于于因因子子的的轉轉錄錄終終止止生物化學教研室生物化學教研室四、轉錄的特點四、轉錄的特點 不對稱性不對稱性具有方向性具有方向性 生物化學教研室生物化學教研室真核生物真核生物mRNAmRNA的轉錄后加工修飾的轉錄后加工修飾生物化學教研室生物化學教研室原核生物前體原核生物前體tRNAtRNA的轉錄后加工的轉錄后加工原核生物原核生物的加工包的加工包括括55和和33旁序列的旁序列的切除和個切除和個別堿基的別堿基的修飾。修飾。生物化學教研室生物化學教研室真核生物的前體真核生物的前體tRNAtRNA的轉錄后加工的轉錄后加工生物化學教研室生物化學教研室原核生物前體原核生物前體rRNArRNA轉錄后加工轉錄后加工真核生真核生物前體物前體rRNArRNA的的轉錄后轉錄后加工加工生物化學教研室生物化學教研室四、核酶在