生物信息的传递—从DNA到RNA

生物信息的传递从DNA到RNA思维导图，包括转录的基本信息和转录过程、原核生物、真核生物，RNA的结构、主要种类和功能等。

生物信息的传递—从DNA到RNA

• 转录
  • 基本信息
    • 定义：指拷贝出一条与DNA链序列完全相同的RNA单链的过程
    • 条件
      • 模板：DNA分子一条链的片段
      • 原料：4种游离的核糖核苷酸
      • 酶：RNA聚合酶
      • 能量:ATP水解
    • 结果：RNA
  • 转录过程
    • 模板识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程
    • 转录起始
      • 是RNA链上第一个 核苷酸键的产生
      • 过程
        • (1)RNA聚合酶全酶对启动子的识别，聚合酶与启动子可逆性结合形成封闭复合物
        • 2)伴随着DNA构象上的重大变化，封闭复合物转变成开放复合物,聚合酶全酶所结合的DNA序列中有一小段双链被解开
        • (3)开放复合物与最初的两个NTP相结合并在这两个核苷酸之间形成磷酸二酯键后转 变成包括RNA聚合酶DNA和新生RNA的三元复合物
    • 转录延伸：核心酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程
    • 转录终止
      • 到转录终止位点时，RNA酶和RNA从模板上释放出来
      • 抗终止
        • 在转录过程中即使遇到终止信号,仍然需要继续转录的抗转录终止现象
        • 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
• 原核生物
  • RNA聚合酶：只有一种RNA聚合酶
  • 初级转录产物：
    • 大多数是编码序列，与蛋白质的氨基酸序列呈线性关系
    • 几乎不需要剪接加工，直接作为成熟的mRNA进行翻译
    • 转录和翻译发生在同一个细胞空间里，这两个过程几乎同步进行的，蛋白质合成往往在mRNA刚开始转录时就被引发了
  • mRNA特征
    • 半周期短
    • 以多顺反子的形式存在
    • mRNA的5"端无帽子结构,3端没有或只有较短的多(A)结构
• 真核生物
  • RNA聚合酶：
    • RNA聚合酶1：核仁 rRNA
    • RNA聚合酶11：核质 hnRNA
    • RNA聚合酶111：核质 tRNA
  • 初级转录产物：
    • 初级转录产物很大，含有内含子序列，成熟的mRNA只占初级转录产物的一小部分
    • 真核生物转录产物需要经过剪接、修饰等转录后加工成熟过程才能成为成熟的mRNA
    • mRNA的合成和蛋白质的合成则发生在不同的空间和时间范畴内
  • mRNA特征：
    • mRNA的5端存在帽子结构
    • 多数mRNA具有多（A)尾巴
  • tRNA前体加工：(1)内含子的剪接 (2) 3'端添加CCA (3)核苷酸修饰
  • rRNA前体加工（以人Hela细胞为例）： (1)在5'端切除非编码的序列，生成41S中间产物。 (2) 415 RNA再被切制为两段，一段为 325.含有28S RNA和5.88 IRNA,另一段为20S,含有18S rRNA。 (3) 32S RNA进一步被剪切成28S rRNA和5.8S rRNA。 (4) 20S RNA被剪切生成18S rRNA。
  • mRNA的剪切： （1）加帽子反应 mRNA从细胞核向细胞质基质运转，翻译起始 （2）加多(A)反应 转录终止，翻译起始和mRNA降解 （3）RNA的剪接 从mRNA、tRNA和rRNA分子中切除内含子 （4）RNA的切割 从前体RNA中释放成熟tRNA和iRNA分子、
• 相关概念
  • 不对称转录：
    • 一是指双链DNA只有一股单链用作模板
    • 二是指同一单链上可以交错出现模板链和编码链
  • 启动子
    • 是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列
    • 特点：不转录；一般位于转录起始点的上游
  • 终止子
    • 是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列
  • 转录单位
    • 是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列
  • 增强子
    • 这种能强化转录起始的DNA序列为增强子或强化子
    • 特点
      • (1)远距离效应
      • (2)无方向性
      • (3)顺式调节
      • (4)无物种和基因的特异性
      • (5)具有组织特异性
      • (6)有相位性
      • (7)有的增强子可以对外部信号产生反应
  • 单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA
  • 多顺反子mRNA: 编码多个蛋白质的mRNA
  • 操纵子：泛指原核生物中共同控制结构基因表达的一系列连锁基因
  • 断裂基因:在真核生物基因组中，基因是不连续的，在基因的编码区域内部含有大量的不编码序列，从而打断了对应于蛋白质的氨基酸序列。这种不连续的基因又称断裂基因或割裂基因。
  • 内含子：又称间隔顺序，指一个基因或mRNA分子中无编码作用的片段。内含子是在信使RNA被转录后的剪接加工中去除的区域。
  • 外显子:断裂基因中编码的序列称为外显子(exon)，即基因中对应于信使RNA序列的区域
• RNA
  • 结构
    • RNA含有核糖和嘧啶，通常是单链线性分子
    • RNA链自身者折叠形成局部双螺旋
    • RNA可折叠成复杂的三级结构
  • 主要种类
    • mRNA
      • 把DNA上的遗传信息精确无误地转录下来，完成基因表达过程中的遗传信息传递过程
    • rRNA
      • 1）具有肽酰转移酶的活性
      • （2）为tRNA提供结合位点
      • 3）为多种蛋白质合成因子提供结合位点
    • tRNA
      • 主要是携带氨基酸进入核糖体，在mRNA指导下合成蛋白质
  • 功能
    • 信息分子：
      • RNA担负着贮藏及转移遗传信息的功能,起着遗传信息由DNA到蛋白质的中间传递体的核心作用。
    • 功能分子
      • ①作为细胞内蛋白质生物合成的主要参与者
      • ②部分RNA可以作为核酶在细胞中催化一些重要的反应，主要作用于初始转录产物的剪接加工
      • ③参与基因表达的调控，与生物的生长发育密切相关
      • ④在某些病毒中，RNA是遗传物质。