导图社区 RNA 的生物合成
《生物化学与分子生物学》第十六章 RNA 的生物合成笔记,包括原核生物转录的模板和酶、原核生物的转录过程、真核生物 RNA 的加工和降解等。
编辑于2021-10-24 13:27:30思维导图总结了2025年高考报名本科专业,包括 13个学科门类(如工学、理学、艺术学等)及其下设的专业大类和具体专业。通过层级结构清晰展示学科分类,并突出交叉学科和国家战略相关专业,帮助考生、教师快速了解专业布局变化,为志愿填报和学科规划提供参考。
总结主编钟赣生的《中药学》知识点,包含解表药、清热药、泻下药、祛风湿药等21个章节的内容,由于考虑文件太大的缘故,只展示前两章药物的图片。希望对大家学习《中药学》这一课程有所帮助。
总结化学研究生必会技能,包含文献阅读、组会回报、实验操作、数据处理、论文撰写,这些常见问题的处理和总结。
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16 第十六章 RNA 的生物合成
真核生物 RNA 的加工和降解 P324
核不均一 RNA 经首、尾修饰和剪接后成为 mRNA
前体 mRNA 在 5'-端加入“帽”结构
前体 mRNA在 3'-端特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾结构
前体 mRNA 分子的断裂和 poly(A)尾的形成过程十分复杂,需要多种蛋白质参与其中。其主要步骤和重要分子有:
①由 4 个亚基组成的、360kDa 的聚腺苷酸化特异因子(CPSF),与 AAUAAA 信号序列形成不稳定的复合体
②至少有 3 种蛋白质,即断裂激动因子(CStF)、断裂因子 I 和断裂因子 I(CF III)与CPSF -RNA 复合体结合
③CStF 与断裂点下游富含G和U的序列相互作用形成稳定的多蛋白复合体
④多聚腺苷酸聚合酶(PAP),加入到多蛋白复合体,前体 mRNA 在断裂点断裂,随即在断裂产生的游离 3'-OH 进行多聚腺苷酸化
前体mRNA的剪接主要是去除内含子
内含子形成套索RNA被剪除
内含子在剪接接口处剪除
剪接过程需两次转酯反应
剪接体是内含子剪接场所
前体 mRNA 分子有剪切和剪接两种模式
前体 mRNA 分子可发生可变剪接
mRNA 编辑是对基因的编码序列进行转录后加工
有些基因的蛋白质产物的氨基酸序列与基因的初级转录物序列并不完全对应,mRNA 上的一些序列在转录后发生了改变,称为RNA编辑
真核 rRNA 前体经过剪接形成不同类别的 rRNA
真核生物前体 tRNA 的加工包括核苷酸的碱基修饰
以酵母前体 tRNA Tyr 分子为例,加工主要包括以下变化:
①酵母前体tRNA Tyr 分子 5'-端的 16 个核苷酸前导序列由 RNase P 切除
②氨基酸臂的 3'-端 2个 U 被 RNase D 切除,再由核苷酸转移酶加上特有的 CCA 末端
③茎环结构中的一-些核苷酸碱基经化学修饰为稀有碱基,包括某些嘌呤甲基化生成甲基嘌呤、某些尿嘧啶还原为二氢尿嘧啶(DHU)、尿嘧啶核苷转变为假尿嘧啶核苷(φ)、某些腺苷酸脱氨成为次黄嘌呤核苷酸(I)等
④通过剪接切除茎环结构中部 14 个核苷酸的内含子。前体 tRNA 分子必须折叠成特殊的二级结构,剪接反应才能发生,内含子一般都位于前体 tRNA 分子的反密码子环
RNA 催化一些真核和原核基因内含子的自剪接
一些噬菌体的 mRNA 前体及细菌 tRNA 前体也发现有这类自身剪接的内含子,并被称之为 I 型内含子
某些线粒体和叶绿体的mRNA前体和tRNA前体还有另一类自身剪接的内含子,称为 I 型内含子
RNA 在细胞内的降解有多种途径
依赖于脱腺苷酸化的 mRNA 降解是重要的 mRNA 代谢途径
依赖于脱腺苷酸化的mRNA降解步骤
①脱腺苷酸化酶进人环状结构,进行脱腺苷酸化反应
②脱腺苷酸化酶脱离帽状结构,使脱帽酶能够对帽结构进行水解
③mRNA被 5'→3' 核酸外切酶识别并水解
无义介导的 mRNA 降解是重要的真核细胞 mRNA 质量监控机制
真核生物RNA的生物合成 P319
真核生物有三种 DNA 依赖的 RNA 聚合酶
真核生物具有 3 种不同的 RNA 聚合酶,分别是 RNA 聚合酶I (RNA Pol I )、RNA 聚合酶 II(RNA pol II)和 RNA 聚合酶III(RNA pol III)
转录因子在真核生物转录起始中具有重要作用
转录前起始复合体的形成
闭合转录复合体的形成步骤
①由 TF II D 中的 TBP 识别 TATA 盒,并在 TAFs 的协助下结合到启动子区,然后 TFIB 与 TBP 结合,同时 TFIB 也能与 DNA 结合,TIA 可以稳定与 DNA 结合的 TF II B-TBP 复合体
②TF II B-TBP 复合体与 RNA pol II -TF II F 复合体结合,此举可降低 RNA pol II 与 DNA 的非特异部位的结合,协助 RNA pol II 靶向结合启动子
③TF II E 和TF II H 加入,形成闭合复合体,装配完成
少数几个反式作用因子的搭配启动特定基因的转录
真核生物转录延长过程中没有转录与翻译同步的现象
真核生物转录延长过程与原核生物大致相似,但因有核膜相隔,没有转录与翻译同步的现象
真核生物基因组DNA在双螺旋结构的基础上,与名种组蛋白组成核小体高级结构。RNA pol 的前移处处都遇上核小体
真核生物的转录终止和加尾修饰同时进行
RNA 聚合酶缺乏具有校对功能的 3'→5' 核酸外切酶活性,因此转录发生的错误率比复制发生的错误率高,大约是十万分之一到万分之一
因为对大多数基因而言,一个基因可以转录产生许多RNA拷贝,而且 RNA 最终是要被降解和替代的,所以转录产生错误 RNA 对细胞的影响远比复制产生错误 DNA 对细胞的影响小
原核生物转录的模板和酶 P312
原核生物转录的模板
在DNA分子双链上,按碱基配对规律能指导转录生成RNA的一股链作为模板指导转录,另一股链则不转录,这种模板选择性称为不对称转录
作为一个基因载体的一段DNA双链片段,转录时作为RNA合成模板的一股单链称为模板
链,相对应的另一股单链被称为编码链
RNA 聚合酶催化 RNA 合成
RNA 聚合酶能从头启动 RNA 链的合成
DNA 依赖的 RNA pol 催化 RNA 的转录合成。该反应以DNA为模板,以 ATP、GTP、UTP 和 CTP 为原料,还需要 Mg2+ 和 Zn2+ 作为辅基。RNA 合成的化学机制与 DNA 的复制合成相似
RNA 聚合酶由多个亚基组成
RNA聚合酶结合到DNA的启动子上启动转录
对于整个基因组来讲,转录是分区段进行的。每一转录区段可视为一个转录单位,称为操纵子。操纵子中包括了若干个基因的编码区及其调控序列
对数百个原核生物基因操纵子转录上游区段进行的碱基序列分析,证明 RNA 聚合酶保护区存在共有序列
原核生物的转录过程 P316
转录起始需要RNA聚合酶全酶
起始阶段的第一步是由 RNA pol 识别并结合启动子,形成闭合转录复合体
起始的第二步是 DNA 双链打开,闭合转录复合体成为开放转录复合体
起始的第三步是第一个磷酸二酯键的形成
RNA pol 核心酶独立延长RNA链
“转录泡”局部,可概括出转录延长的特点
①核心酶负责 RNA 链延长反应
②RNA 链从 5'端向 3'-端延长,新的核苷酸都是加到 3'-OH上
③对 DNA 模板链的阅读方向是 3'-端向 5'-端,合成的 RNA 链与之呈反向互补,即酶是沿着模板链的 3' 向 5' 方向或沿着编码链的 5'向 3'方向前进的
④合成区域存在着动态变化的 8bp 的 RNA-DNA 杂合双链
⑤模板 DNA 的双螺旋结构随着核心酶的移动发生解链和再复合的动态变化
原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行
进步分析表明,在同一个 DNA 模板分子上,有多个转录复合体同时在进行着 RNA 的合成;在新合成的 mRNA 链上还可观察到结合在上面的多个核糖体,即多聚核糖体
结论是,在原核生物,RNA 链的转录合成尚未完成,蛋白质的合成已经将其作为模板开始进行翻译了
原核生物转录终止分为依赖 ρ 因子与非依赖 ρ 因子两大
依赖 ρ 因子的转录终止
非依赖 ρ 因子的转录终止