第二章酶生物合成的基本理论
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❖ 细胞内酶的生物合成要经过一系列的步骤，需要 诸多因素的参与，在复制、转录、翻译、加工和组 装过程中，这些因素都对酶的生物合成起到调节控 制作用。
第一节 RNA的生物合成——转录
以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶 （转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。
中心法则
Reverse transcription
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
二、RNA链的延伸 1、从起始阶段到延伸阶段，RNA聚合酶分子的
构象发生变化。 2、RNA链的延伸沿着5’至3’的方向进行。延伸
的速率大约为50 nt/s. 3、RNA聚合酶不具有外切核酸酶的活性，无校
对功能，RNA生物合成的差错率为10-4-10-5， 比DNA复制的差错率10-9-10-10大的多。
❖ Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的 作用下，生成DNA的过程。
不同的RNA具有不同的生物学功能
（1）双链RNA：在某些RNA病毒中，作为遗传信息的载体。 （2）tRNA: 在蛋白质的生物合成过程中，tRNA作为氨基酸载体，并
由其上的反密码子识别mRNA分子上的密码子； （3）催化活性RNA：属于核酸类酶，在一定条件下，可以催化有关的
生化反应。 （4）sRNA：各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作
用。 （5） mRNA：携带遗传信息，在蛋白质合成时充当模板的RNA。 （6） rRNA：是细胞中含量最多的RNA，约占RNA总量的82%。
rRNA单独存在时不执行其功能，它与多种蛋白质结合成核糖体， 作为蛋白质生物合成的“装配机”。
第一篇 酶的生产
1 第二章 酶生物合成的基本理论 2 第三章 酶的生物合成法生产 3 第四章 酶的提取与分离纯化
第二章 酶生物合成的基本理论
1
引言
2
RNA的生物合成
3
蛋白质的生物合成
4
酶生物合成的调节
❖ 酶的生物合成（enzyme biosynthesis）是通过细 胞的生命活动合成各种酶的过程。
第一篇 酶的生产
❖酶的生产（enzyme production）是通过各种方法获 得所需酶的技术过程。
提取分离法 微生物细胞发酵产酶 ❖酶的生产方法 生物合成法 植物细胞培养产酶
化学合成法 动物细胞培养产酶
❖提取分离法是最早采用且沿用至今的方法，生物合 成法是20世纪50年代以来酶生产的主要方法，而化学 合成法至今仍然停留在实验室阶段。
起始
双链DNA 局部解开
启动子（ promotorR)NA聚合酶
磷酸二酯
键形成
离开 延长阶段
解链区到达 基因终点
终止阶段
55
5 5
5
3 3 3
5 RNA
终止子 (terminator)
3
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
一、转录的起始 1、全酶的形成：核心酶与ơ因子结合成为全酶。 2、酶与模板结合：全酶与模板DNA结合生成不稳
中心法则
❖ Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下， 生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。
❖ Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其 所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA 的过程。
❖ Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的 密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。
原核生物：核心酶，全酶（核心酶 + σ因子）。 真核生物：RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶
Ⅲ，都属于寡聚酶，酶的亚基数目为4～10个，亚基 种类有4～6种。
真核生物的RNA聚合酶
聚合酶种类
RNA聚合酶Ⅰ RNA聚合酶Ⅱ RNA聚合酶Ⅲ
别名
rRNA聚合酶
存在位置
核仁
相对分子量
550
催化反应的产物 rRNA
定的复合物，全酶可沿着模板DNA移动，寻找识 别位点。 3、酶与启动子结合：全酶与模板DNA的启动子结 合生成酶与启动子的复合物。 4、模板DNA局部变性：DNA的双螺旋部分解链。 5、转录开始：全酶移至转录起始位点，生成稳定的 酶-DNA复合物，按照碱基互补原则结合进一个核 苷三磷酸，转录正式开始， ơ因子释放出来。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
三、RNA链合成的终止
1、模板DNA分子上每一个基因或每一个操纵子 都含有一个终止信号-终止子。
2 、 有 些 RNA 链 合 成 的 终 止 还 需 要 终 止 因 子 （termination factor）- ρ因子的帮助。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
四、RNA前体的加工
（三）末端连接反应：末端连接反应是指在 RNA分子的3’末端或5’末端连接上特定的寡核苷酸， 而形成成熟的RNA。
不均一rRNA聚 合酶
核仁
小分子rRNA聚 合酶
核质
600
600
mRNA
tRNA，5S rRNA
转录过程
❖起始位点的识别 recognition ❖转录起始 initiation ❖链的延伸 elongation ❖转录终止 termination ❖转录后加工 modification
RNA合成过程
经过转录获得的产物并非成熟的RNA百度文库子， 而是RNA前体。
（一）剪切反应：是指从RNA前体的末端切 去一定大小的RNA片段，而得到成熟的RNA分 子的加工过程。
（二）剪接反应：是指将RNA前体的间插序 列除去，并把两端的外显子连接起来，形成成熟 RNA分子的加工过程。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
5’ 3’
反意义链
有意义链
T C GAG TAC AG C T CAT G
CGAGUAC
5’ 3’
RNA聚合酶
3’
5’ RNA
PPi
UTP
GTP
ATP
CTP TTP
RNA在DNA模板上的生物合成
转录过程的特点
转录所需酶：依赖DNA的RNA聚合酶又称为转录酶，是以 DNA为模板的一类RNA聚合酶。
转录过程的特点
转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一 条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。（反义链， 有义链）
反义链 antisense strand（无意义链，负链）：在RNA的转录 中，用作模板的DNA链称为反义链。
有义链 coding strand（编码链，正链）：在RNA的转录中， 不作为模板的DNA链称为有义链。
第一节 RNA的生物合成——转录
以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶 （转录酶）的作用下，生成RNA分子的过程。
中心法则
Reverse transcription
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
二、RNA链的延伸 1、从起始阶段到延伸阶段，RNA聚合酶分子的
构象发生变化。 2、RNA链的延伸沿着5’至3’的方向进行。延伸
的速率大约为50 nt/s. 3、RNA聚合酶不具有外切核酸酶的活性，无校
对功能，RNA生物合成的差错率为10-4-10-5， 比DNA复制的差错率10-9-10-10大的多。
❖ Reverse translation 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的 作用下，生成DNA的过程。
不同的RNA具有不同的生物学功能
（1）双链RNA：在某些RNA病毒中，作为遗传信息的载体。 （2）tRNA: 在蛋白质的生物合成过程中，tRNA作为氨基酸载体，并
由其上的反密码子识别mRNA分子上的密码子； （3）催化活性RNA：属于核酸类酶，在一定条件下，可以催化有关的
生化反应。 （4）sRNA：各种小分子RNA在分子修饰和代谢调节等方面有重要作
用。 （5） mRNA：携带遗传信息，在蛋白质合成时充当模板的RNA。 （6） rRNA：是细胞中含量最多的RNA，约占RNA总量的82%。
rRNA单独存在时不执行其功能，它与多种蛋白质结合成核糖体， 作为蛋白质生物合成的“装配机”。
第一篇 酶的生产
1 第二章 酶生物合成的基本理论 2 第三章 酶的生物合成法生产 3 第四章 酶的提取与分离纯化
第二章 酶生物合成的基本理论
1
引言
2
RNA的生物合成
3
蛋白质的生物合成
4
酶生物合成的调节
❖ 酶的生物合成（enzyme biosynthesis）是通过细 胞的生命活动合成各种酶的过程。
第一篇 酶的生产
❖酶的生产（enzyme production）是通过各种方法获 得所需酶的技术过程。
提取分离法 微生物细胞发酵产酶 ❖酶的生产方法 生物合成法 植物细胞培养产酶
化学合成法 动物细胞培养产酶
❖提取分离法是最早采用且沿用至今的方法，生物合 成法是20世纪50年代以来酶生产的主要方法，而化学 合成法至今仍然停留在实验室阶段。
起始
双链DNA 局部解开
启动子（ promotorR)NA聚合酶
磷酸二酯
键形成
离开 延长阶段
解链区到达 基因终点
终止阶段
55
5 5
5
3 3 3
5 RNA
终止子 (terminator)
3
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
一、转录的起始 1、全酶的形成：核心酶与ơ因子结合成为全酶。 2、酶与模板结合：全酶与模板DNA结合生成不稳
中心法则
❖ Replication 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下， 生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。
❖ Transcription 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其 所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA 的过程。
❖ Translation 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的 密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。
原核生物：核心酶，全酶（核心酶 + σ因子）。 真核生物：RNA聚合酶Ⅰ、RNA聚合酶Ⅱ和RNA聚合酶
Ⅲ，都属于寡聚酶，酶的亚基数目为4～10个，亚基 种类有4～6种。
真核生物的RNA聚合酶
聚合酶种类
RNA聚合酶Ⅰ RNA聚合酶Ⅱ RNA聚合酶Ⅲ
别名
rRNA聚合酶
存在位置
核仁
相对分子量
550
催化反应的产物 rRNA
定的复合物，全酶可沿着模板DNA移动，寻找识 别位点。 3、酶与启动子结合：全酶与模板DNA的启动子结 合生成酶与启动子的复合物。 4、模板DNA局部变性：DNA的双螺旋部分解链。 5、转录开始：全酶移至转录起始位点，生成稳定的 酶-DNA复合物，按照碱基互补原则结合进一个核 苷三磷酸，转录正式开始， ơ因子释放出来。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
三、RNA链合成的终止
1、模板DNA分子上每一个基因或每一个操纵子 都含有一个终止信号-终止子。
2 、 有 些 RNA 链 合 成 的 终 止 还 需 要 终 止 因 子 （termination factor）- ρ因子的帮助。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
四、RNA前体的加工
（三）末端连接反应：末端连接反应是指在 RNA分子的3’末端或5’末端连接上特定的寡核苷酸， 而形成成熟的RNA。
不均一rRNA聚 合酶
核仁
小分子rRNA聚 合酶
核质
600
600
mRNA
tRNA，5S rRNA
转录过程
❖起始位点的识别 recognition ❖转录起始 initiation ❖链的延伸 elongation ❖转录终止 termination ❖转录后加工 modification
RNA合成过程
经过转录获得的产物并非成熟的RNA百度文库子， 而是RNA前体。
（一）剪切反应：是指从RNA前体的末端切 去一定大小的RNA片段，而得到成熟的RNA分 子的加工过程。
（二）剪接反应：是指将RNA前体的间插序 列除去，并把两端的外显子连接起来，形成成熟 RNA分子的加工过程。
转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
5’ 3’
反意义链
有意义链
T C GAG TAC AG C T CAT G
CGAGUAC
5’ 3’
RNA聚合酶
3’
5’ RNA
PPi
UTP
GTP
ATP
CTP TTP
RNA在DNA模板上的生物合成
转录过程的特点
转录所需酶：依赖DNA的RNA聚合酶又称为转录酶，是以 DNA为模板的一类RNA聚合酶。
转录过程的特点
转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一 条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。（反义链， 有义链）
反义链 antisense strand（无意义链，负链）：在RNA的转录 中，用作模板的DNA链称为反义链。
有义链 coding strand（编码链，正链）：在RNA的转录中， 不作为模板的DNA链称为有义链。