第三章第三节原核生物转录与遗传密码

第三章第三节原核生物转录与遗传密码

教学目标：

重难点：

教学内容：

一、原核生物转录

（一）转录起始

1 模板识别：第一步：RNA聚合酶的δ亚基发现识别位点，全酶就与启动子的-35区序列结合，形成一

个“封闭二元复合物”，封闭指此时DNA保持双螺旋结构，二元指DNA与RNA聚合酶；第

二步：与RNA聚合酶结合的启动子处DNA序列“溶解”，形成开放二元复合物，此过程，

RNA聚合酶结构变化，DNA双链打开。

2 转录开始：RNA第一个核苷酸合成到RNA聚合酶离开启动子为止。

三元复合物处，RNA成功合成超过10个核苷酸链的RNA后离开启动子。

RNA聚合酶全酶释放δ因子，形成核心酶、DNA模板和新生RNA链组成的稳定三元延伸复合物。

（二）转录延伸：RNA聚合酶沿DNA双链移动，双链DNA解旋，模板暴露，核苷酸链接到3，端，形成RNA-DNA 杂合链；解链区后，DNA双链重新形成双螺旋。

（三）转录终止：一般情况下， RNA 聚合酶起始基因转录后，它就会沿着模板 5 '→ 3 '方向不停地移动，合成 RNA 链，直到碰上终止信号时才与模板 DNA 相脱离并释放新生 RNA 链；终

止发生时，所有参与形成 RNA-DNA 杂合体的氢键都必须被破坏，模板 DNA 链才能与有义

链重新组合成 DNA 双链。

不依赖于ρ因子的终止：不依赖于ρ因子的强终止子序列两个结构特征：

（ 1 ）在终止点之前具有一段富含 G-C 的回文区域；（2）富含 G-C 的区域之后是一连串的 DNA 碱基序列，它们转录的 RNA 链的末端为一连串 U （连续 6 个）。

模板 DNA 上存在终止转录的特殊信号―终止子，每个基因或操纵子都有一个启动子和一个终止子；

终止位点上游一般存在一个富含 GC 碱基的二重对称区，由这段 DNA 转录产生的 RNA 容易形成发卡式结构；在终止位点前面有一段 4 ～ 8 个 A 组成的序列，所以转录产物的 3 '端为寡聚 U ，这种结构特征的存在决定了转录的终止；在新生的 RNA 中出现发卡式结构会导致 RNA 聚合酶的暂停，破坏 RNA-DNA 杂合链 5 '端的正常结构。寡聚 U 的存在使杂合链的3 '端部分出现不稳定的 rU.dA 区域,两者共同作用使 RNA 从三元复合物中解离出来。

依赖于ρ因子的终止：ρ因子能使 RNA 聚合酶在 DNA 模板上准确地终止转录；ρ因子是一个相对分子质量为 2.0 × 105 蛋白，它能水解各种核苷酸三磷酸，实际上是一种 NTP 酶，它通

过催化 NTP 的水解促使新生 RNA 链从三元复合物中解离出来，从而终止转录。现在一般

认为， RNA 合成起始后，ρ因子即附着在新生的 RNA 链上，靠 ATP 水解产生的能量，

沿 5 '→ 3 '方向朝 RNA 聚合酶移动，到达 RNA 的 3 ' -OH 端后取代了暂停在终止位

点上的 RNA 聚合酶，使之从模板 DNA 上释放 mRNA ,完成转录过程。

抗终止：由于不同的生理要求，在转录过程中有时即使遇到终止信号，仍然需要继续转录，于是出现抗转录终止现象；抗终止转录主要有两种方式：1. 破坏终止位点 RNA 的茎环结构；2. 依赖于蛋白质因子的转录抗终止有些终止子的作用可被特异的因子所阻止，使酶得以越过终止子继续转录，称为通读。能够引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子RNA 聚合酶抑制物，（1）利福霉素：抑制细菌 RNA 聚合酶活性。利福平可以高效抑制结核杆菌，杀死麻疯杆菌，在体外有抗病毒作用；

（2）利链霉素：与细菌 RNA 聚合酶 b 亚基结合，抑制转录过程中 RNA 链的延长反应；（3） a- 鹅膏蕈碱：抑制真核生物 RNA 聚合酶活性。

（三）转录后加工：mRNA不需要加工，rRNA和 tRNA 需要加工。

二、真核生物转录

（一）原核和真核生物基因转录的差别

①原核生物只有一种 RNA 聚合酶，负责转录所有类型的基因，而真核生物有三种以上的 RNA 聚合酶，

负责不同类型基因的转录，在细胞核内的位置也不相同。

②转录产物有差别。真核的初始产物很长，包括有内含子序列，加工后成熟的 mRNA 只占其中的一小部

分。而原核生物的初始产物与编码的蛋白成线性关系。

③真核生物转录产物要经过加工修饰过程。

④原核的 mRNA 是多顺反子，而大多数真核 mRNA 是单顺反子。

（二）、真核生物mRNA转录后加工

1 真核 mRNA 的加工

四步： (1) 5 ′加帽；(2) 3 ′加尾 (tailing)；

(3)切除内含子(intron cleavage ) ；(4)修饰：对某些碱基进行甲基化。

2真核RNA 的剪接：切除内含子的过程称为 RNA 的剪接 (splicing) 。

在真核生物的细胞核中，含有大量的小分子 RNA ，在天然状态下，它们以核糖核蛋白粒

子形式存在，称为 snRNP ；每种 snRNP 通常含有一种或二种 RNA 分子和 10 种左右的

蛋白质；参与剪接反应的 snRNA 至少有 5 种： U1 、 U2 、 U5 和 U4/U6 。

RNA 的三种剪接方式：

⑴自我剪接内含子：能够自发地进行剪接，又分为Ⅰ型内含子和Ⅱ型内含子两个亚类。

⑵由蛋白酶参与剪接的内含子：主要在 tRNA前体中发现。

⑶由 snRNP 参与剪接的内含子：存在于绝大多数真核细胞的蛋白质基因中。

Ⅰ型内含子的自我剪接四膜虫 35S rRNA 前体的剪接反应是Ⅰ型的典型代表。特点是需要鸟苷参与。

Ⅱ型内含子的自我剪接不需要鸟苷参与，而由其自身结构决定。特点是形成套索内含子。