3生物信息的传递从DNA到RNA

RNA聚合酶结合在启动子上之后，使启动子附近的DNA双链结旋并解链，形成转录泡转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生。

3生物信息的传递 从DNA到RNA

• 3.1RNA的结构、分类和功能
  • RNA中含有核糖和嘧啶，通常是单链线性分子 RNA链自身折叠形成局部双螺旋 RNA可折叠形成复杂的三级结构 环状RNA
  • mRNA：编码特定蛋白质序列的信使RNA tRNA：特异性解读mRNA中的遗传信息将其转化其相应氨基酸后加入多肽链中的转运rna rRNA：直接参与核糖体中蛋白质的合成
  • 作为细胞内蛋白质生物合成的主要参与者 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 参与基因表达，与生物生长发育密切相关 在某些病毒中，RNA是遗传物质
• 3.2RNA转录概述
  • RNA转录与DNA复制的比较
    • RNA聚合酶具有从头起始转录的能力，不需要引物
    • RNA聚合酶在添加几个核苷酸后，正在延长的链从模板上置换下来，不与模板保持碱基互补状态
    • 转录具有选择性，复制具有一次全体性
    • 转录不如DNA复制严谨
  • RNA聚合酶
    • 以双链DNA为模板，以四种核苷三磷酸作为活性前体，以镁离子锰离子为辅助因子，不需要引物，催化生成的产物是与DNA模板链互补的RNA。
  • 启动子与转录起始
    • 启动子
      • 一段位于结构基因5＂端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之于模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性
    • 转录单位
      • 是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列
• 3.3RNA转录的基本过程
  • RNA链合成的特点
    • RNA按5＂到3＂方向合成
    • 以DNA双链的反义链为模板
    • 不需要引物参加
    • 合成的RNA与DNA编码链相同的序列（T--U）
  • 过程：模板识别
    • RNA聚合酶识别启动子序列并与启动子DNA双链特异性结合的过程
  • 转录起始
    • RNA聚合酶结合在启动子上之后，使启动子附近的DNA双链结旋并解链，形成转录泡 转录起始就是RNA链上第一个核苷酸键的产生
  • 转录延伸
    • DNA转录循环假说
  • 转录终止
• 3.4原核生物与真核生物的转录比较
  • 子主题
• 原核生物mRNA的特征
  • 原核生物mRNA的半衰期短
  • 原核生物mRNA以多顺反子的形式存在，细菌mRNA可以同时编码不同的蛋白质
    • 多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA 操纵子
    • 单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质
  • 原核生物mRNA5”端无帽子结构，3"端无或只有较短的poly(A)结构
• 真核生物mRNA的特征
  • 通过RNA聚合酶II进行转录
  • 几乎都是单顺反子
  • 最大特征：5＂端帽子及3＂poly(A)结构
    • mRNA帽子常被甲基化
      • 零号帽子（cap0)第一个甲基出现所有真核细胞的mRNA中
      • 子主题
    • 5＂端帽子结构功能
      • 免遭核酸酶的破坏，保持其结构的稳定性
      • 利于蛋白质起始因子的识别，促进翻译的起始
    • mRNA有多（A）尾巴 （和转录终止密切相关）
      • 多（A）序列是在转录后加上去的
      • 多（A）是mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式，它大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性
      • 带有poly的mRNA称polyA+,没有则称为polyA-
  • 子主题
• 3.5原核生物RNA聚合酶与RNA转录
  • 原核生物RNA聚合酶
    • 子主题
    • 大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析
      • p84
    • 转录的起始过程需要全酶，延伸的过程只需要核心酶
      • 各亚基功能
  • 原核生物启动子结构
    • 子主题
  • 启动子区的识别与结合
    • RNA聚合酶是通过氢键互补的方式识别启动子
  • 原核生物RNA转录周期
    • RNA转录起始
      • 封闭二元复合物
        • 开放二元复合物
          • 三元复合物
            • 两条不同反应途径
    • 新生RNA链的延伸
      • 子主题
    • 延伸RNA聚合酶同时具有合成和校对两种功能
    • RNA转录的终止
      • 大肠杆菌中的终止子分为不依赖p因子和依赖p因子两大类
  • 抗终止
    • RNA聚合酶约过一个或多个终止子实现通读
      • 抗终止的两种作用方式
• 3.6真核生物RNA聚合酶与RNA转录
  • 真核生物RNA聚合酶
    • 子主题
    • 线粒体RNA聚合酶
      • 最小
    • 叶绿体RNA聚合酶
  • 真核生物启动子对转录的影响
    • TATA区主要作用是使转录精确的起始
    • CAAT区和GC区主要控制起始频率
  • 转录起始复合物的组装
    • 转录前起始复合物PIC
  • 增强子及其功能
    • 能强化转录起始的序列为增强子或强化子
    • 增强子特点
      • 远距离效应
      • 无方向性顺式调节
      • 无物种和基因的特异性
      • 具有组织特异性
      • 有相位性
      • 某些增强子可应答外部信号
• 3.7转录的抑制
  • 嘌呤和嘧啶的类似物
  • DNA模板功能抑制剂
  • RNA聚合酶抑制剂
• 3.8真核生物RNA的转录后加工
  • 真核生物RNA中的内含子
    • 真核基因大多是断裂的，一个基因可由多个内含子和外显子间隔排列而成
  • 真核生物tRNA前体的转录后加工
    • 二级结构
      • 加工包括酶催化的3个过程
        • 内含子剪接
        • 3"端添加CCA
        • 核苷酸修饰
  • rRNA前体的转录后加工
    • 大多数真核生物rRNA基因无内含子
    • 新生rRNA前体和蛋白质结合形成核糖核蛋白前体颗粒，再被剪切成成熟的rRNA分子
  • mRNA的剪接
    • p101
  • 子主题
• 3.9RNA的编辑、再编码和化学修饰
  • RNA编辑是mRNA前体的加工方式之一，通过插入、删除或取代一些核苷酸残基，使DNA所编码的遗传信息发生变化
    • 位于特异性脱氨基作用
    • 指导RNA引导的尿嘧啶插入或删除
  • RNA编辑的生物学意义
    • 矫正作用
    • 调控翻译
    • 扩充遗传信息
  • RNA再编码
    • 把RNA编码和读码方式的改变称为RNA的再编码
      • 核糖体程序性+1-1移位
      • 核糖体跳跃
      • 终止子通读
• 3.11核酶
  • 一类具有催化功能的RNA分子，通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性剪切底物RNA分子，阻断基因的表达
    • 剪切型核酶
    • 剪接型核酶
• 3.12RNA在生物进化中的地位
  • RNA具有极大拷贝数，影响后代基因型
  • RNA是获得性遗传的分子基础。有机体在生长发育过程中由于环境影响而不是基因突变所形成的信遗传形状
  • DNA是信息分子，蛋白质是功能分子，RNA都有
• 浮动主题
• 浮动主题
• 模板链/有义链
  • 把另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成DNA链
• 编码链/有义链
  • 与mRNA序列相同的那条DNA链
• 翻译
  • 是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸三联遗传密码子翻译成氨基酸序列，合成多肽链的过程。
• 转录
  • 是指拷贝出一条与DNA序列完全相同（U替换T）的RNA单链的过程。