酶生物合成的基本理论
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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。
存在位置
核仁
相对分子量
550
催化反应的产物 rRNA
不均一rRNA聚 合酶
核仁
小分子rRNA聚 合酶
核质
600
600
mRNA
tRNA，5S rRNA
2020/11/26
11
湖州师范学院 Ming
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
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
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。
2020/11/26
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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
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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
2020/11/26
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”。
3
湖州师范学院 Ming
❖ 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。
❖ 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。
2020/11/26
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湖州师范学院 Ming
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转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
2020/11/26
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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
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
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中心法则
❖ ReplLeabharlann Baiducation 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。
❖ 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。
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。
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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
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5’ 3’
反意义链
有意义链
5’
3’ T C GAG TAC
AGCTCATG
CGAGUAC
RNA聚合酶
3’
5’ RNA
PPi
UTP
GTP
ATP
CTP TTP
RNA在DNA模板上的生物合成
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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。
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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。
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RNA合成过程
起始
双链 DNA局 部解开
启动子（ promotoRrN) A聚合酶
终止子 (terminator)
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
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55
5 5
5
3
3 3 5
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RNA
湖州师范学3院 Ming
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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。
❖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。
存在位置
核仁
相对分子量
550
催化反应的产物 rRNA
不均一rRNA聚 合酶
核仁
小分子rRNA聚 合酶
核质
600
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mRNA
tRNA，5S rRNA
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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
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
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。
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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
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第二章 酶生物合成的基本理论
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引言
2
RNA的生物合成
3
蛋白质的生物合成
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酶生物合成的调节
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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”。
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❖ 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。
❖ 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。
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转录的主要过程（以大肠杆菌为例）
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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
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
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中心法则
❖ ReplLeabharlann Baiducation 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。
❖ 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。
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。
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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
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5’ 3’
反意义链
有意义链
5’
3’ T C GAG TAC
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RNA聚合酶
3’
5’ RNA
PPi
UTP
GTP
ATP
CTP TTP
RNA在DNA模板上的生物合成
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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。
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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。
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RNA合成过程
起始
双链 DNA局 部解开
启动子（ promotoRrN) A聚合酶
终止子 (terminator)
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
2020/11/26
55
5 5
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3
3 3 5
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RNA
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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。