生化第十章RNA的生物合成
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第二节 RNA的生物合成
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
教学ppt
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点
1.转录：
以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。
转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。
原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。
真核细胞的mRNA为单顺反子。
所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
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2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷酸 序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-A,dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物
合成方向—— 5'→3'
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3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
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4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
教学ppt
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
dNTP
配对 A-T;G-C
聚合酶 DNA聚合酶
产物 半保留复制
的DNA
模板链转录 NTP
A-U; G-C RNA聚合酶 mRNA,tRNA,rRNA等
教学ppt
6
3. 关于DNA指导的RNA聚合酶——DDRP RNA聚合酶的特点
教学ppt
7
a. 不需要引物 b. 双链DNA做模板活性最强 c. 第一个掺入的NTP常为GTP或ATP,转录期间
保持完整不产生PPi. d. 转录中有一短暂的DNA-RNA杂交双链,很快
解开
e. 聚合方向 5′→ 3′
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8
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9
(二) 原核细胞的转录
E.coli中由一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成
（mRNA、t RNA 、rRNA和其它小分子RNA ）
E.coli的RNA聚合酶:
全酶 2′
核心酶 2′ 核心酶功能：只催化链的延长, 对起始无作用.
α亚基：与启动子结合功能。
β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷
酸二酯键。
β′亚基：与DNA模板结合功能。
σ因子：识别起始位点。（一旦起始识别后， 因
子脱落，核心酶才能延伸）教学ppt
10
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11
RNA的转录过程：（以大肠杆菌为例）
起始位点的识别 转录起始 链的延长 转录终止
教学ppt
12
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13
（1）起始位点的识别
RNA的合成不需要引物。 因子起着识别DNA分子上
的起始信号（启动子）的作用。
启动子－－RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段
DNA序列。
典型的启动子的结构至少由三部分组成：-35区提供
了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10区是酶的紧密结合位点
（富含AT碱基，利于双链打开）;第三部分是RNA合成的起
始点。 TTGACA
TATAAT
5’
3’
3’ AACTGT －35区 Sextama 框
ATATTA －10区 教学ppPt ribnow框
5’ +1 转录起始点
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（2）转录起始 RNA聚合酶全酶结合到DNA模板上,DNA双链解
开,加入第一个NTP,形成转录起始复合物。 加入的第一个NTP常是GTP或ATP，很少是CTP，
不用UTP。第一个NTP一旦掺入到转录起始点,σ 因子就会被释放脱离核心酶。
E
5‘
3‘
3‘ 模板链
-35
-10
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5‘ pppG或pppA
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（3）RNA链的延长
DNA分子和酶分子发生构象的变化，核心酶与DNA结 合比较松弛，沿DNA模板移动，并按模板顺序选择下一 个核苷酸，将NTP加到生长的RNA链的3’-OH端，催化 形成磷酸二酯键。转录延伸方向从5’ 3’。
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（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
终止子结构特征：在终止点之前均有一个回
文结构,其产生的RNA可形成由茎环构成的发夹结 构,该结构使RNA聚合酶延伸速度减慢或停止。
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23
终止方式: a. 不依赖ρ因子的转录终止(简单终止子或强终止子)
特点： 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 dA碱基序列，它们转录的RNA链的末端为一连 串U（连续6个）。可能提供信号使酶脱离模板
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25
b. 依赖ρ 因子的转录终止(弱终止子)
------必需ρ因子存在时才能发生终止作用. 特点: 终止子后无连续的A，无回文区域或回文区
域短,回文结构不含富有G-C区. 在ρ因子作用下，ATP酶 水解，释放能量，使新生RNA与模板脱落。具有RNADNA解螺旋酶活力.
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27
识别终止子需要一些特殊的辅助因子,其中 Nus A 因子可提高终止效率,促进RNA聚合酶 在终止子位置上的停顿.
Nus A 可与RNA聚合酶的核心酶结合, 形成2 ’Nus A复合物, 可取代Nus A ,形成2 ’
.
转录终止时, Nus A结合到核心酶上,由Nus A 识别终止子序列. 转录终止后, RNA聚合酶脱 离模板, Nus A又被取代, 由此形成RNA聚合 酶起始复合物和终止复合物循环.
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28
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（ readthrough）
能够引起抗终止作用的蛋白质称为抗终 止因子（antitermination factors）
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(三)真核细胞的转录作用
真核细胞的RNA聚合 酶
酶类 分布
产物
分子量 反应条件
I 核仁
Ⅱ 核质 Ⅲ 核质
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
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一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点
1.转录：
以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。
转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。
原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。
真核细胞的mRNA为单顺反子。
所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
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2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷酸 序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-A,dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物
合成方向—— 5'→3'
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编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
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不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
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转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
dNTP
配对 A-T;G-C
聚合酶 DNA聚合酶
产物 半保留复制
的DNA
模板链转录 NTP
A-U; G-C RNA聚合酶 mRNA,tRNA,rRNA等
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3. 关于DNA指导的RNA聚合酶——DDRP RNA聚合酶的特点
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a. 不需要引物 b. 双链DNA做模板活性最强 c. 第一个掺入的NTP常为GTP或ATP,转录期间
保持完整不产生PPi. d. 转录中有一短暂的DNA-RNA杂交双链,很快
解开
e. 聚合方向 5′→ 3′
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(二) 原核细胞的转录
E.coli中由一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成
（mRNA、t RNA 、rRNA和其它小分子RNA ）
E.coli的RNA聚合酶:
全酶 2′
核心酶 2′ 核心酶功能：只催化链的延长, 对起始无作用.
α亚基：与启动子结合功能。
β亚基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷
酸二酯键。
β′亚基：与DNA模板结合功能。
σ因子：识别起始位点。（一旦起始识别后， 因
子脱落，核心酶才能延伸）教学ppt
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RNA的转录过程：（以大肠杆菌为例）
起始位点的识别 转录起始 链的延长 转录终止
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（1）起始位点的识别
RNA的合成不需要引物。 因子起着识别DNA分子上
的起始信号（启动子）的作用。
启动子－－RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段
DNA序列。
典型的启动子的结构至少由三部分组成：-35区提供
了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10区是酶的紧密结合位点
（富含AT碱基，利于双链打开）;第三部分是RNA合成的起
始点。 TTGACA
TATAAT
5’
3’
3’ AACTGT －35区 Sextama 框
ATATTA －10区 教学ppPt ribnow框
5’ +1 转录起始点
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（2）转录起始 RNA聚合酶全酶结合到DNA模板上,DNA双链解
开,加入第一个NTP,形成转录起始复合物。 加入的第一个NTP常是GTP或ATP，很少是CTP，
不用UTP。第一个NTP一旦掺入到转录起始点,σ 因子就会被释放脱离核心酶。
E
5‘
3‘
3‘ 模板链
-35
-10
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5‘ pppG或pppA
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（3）RNA链的延长
DNA分子和酶分子发生构象的变化，核心酶与DNA结 合比较松弛，沿DNA模板移动，并按模板顺序选择下一 个核苷酸，将NTP加到生长的RNA链的3’-OH端，催化 形成磷酸二酯键。转录延伸方向从5’ 3’。
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（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
终止子结构特征：在终止点之前均有一个回
文结构,其产生的RNA可形成由茎环构成的发夹结 构,该结构使RNA聚合酶延伸速度减慢或停止。
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终止方式: a. 不依赖ρ因子的转录终止(简单终止子或强终止子)
特点： 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 dA碱基序列，它们转录的RNA链的末端为一连 串U（连续6个）。可能提供信号使酶脱离模板
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b. 依赖ρ 因子的转录终止(弱终止子)
------必需ρ因子存在时才能发生终止作用. 特点: 终止子后无连续的A，无回文区域或回文区
域短,回文结构不含富有G-C区. 在ρ因子作用下，ATP酶 水解，释放能量，使新生RNA与模板脱落。具有RNADNA解螺旋酶活力.
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识别终止子需要一些特殊的辅助因子,其中 Nus A 因子可提高终止效率,促进RNA聚合酶 在终止子位置上的停顿.
Nus A 可与RNA聚合酶的核心酶结合, 形成2 ’Nus A复合物, 可取代Nus A ,形成2 ’
.
转录终止时, Nus A结合到核心酶上,由Nus A 识别终止子序列. 转录终止后, RNA聚合酶脱 离模板, Nus A又被取代, 由此形成RNA聚合 酶起始复合物和终止复合物循环.
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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（ readthrough）
能够引起抗终止作用的蛋白质称为抗终 止因子（antitermination factors）
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(三)真核细胞的转录作用
真核细胞的RNA聚合 酶
酶类 分布
产物
分子量 反应条件
I 核仁
Ⅱ 核质 Ⅲ 核质