导图社区 生化第十四章RNA的合成
生化第十四章RNA的合成的思维导图,生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。两种RNA合成方式::DNA指导的RNA合成(DNA转录)为生物体内合成RNA的主要方式;RNA依赖的RNA合成(RNA复制),常见于病毒,是除逆转录病毒外RNA病毒在宿主细胞以RNA为模板合成RNA的方式。
编辑于2023-09-23 23:20:31 宁夏回族自治区生化第十四章RNA的合成的思维导图,生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。两种RNA合成方式::DNA指导的RNA合成(DNA转录)为生物体内合成RNA的主要方式;RNA依赖的RNA合成(RNA复制),常见于病毒,是除逆转录病毒外RNA病毒在宿主细胞以RNA为模板合成RNA的方式。
生化第十二章DNA的合成,内容有DNA复制的基本规律、DNA复制的酶学和拓扑学、原核生物的DNA复制过程、逆转录、真核生物的DNA合成过程。
生化第十三章DNA损伤和损伤修复,修复方式有光复活修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复、重组修复、SOS修复(跨损伤修复)。
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生化第十四章RNA的合成的思维导图,生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录。两种RNA合成方式::DNA指导的RNA合成(DNA转录)为生物体内合成RNA的主要方式;RNA依赖的RNA合成(RNA复制),常见于病毒,是除逆转录病毒外RNA病毒在宿主细胞以RNA为模板合成RNA的方式。
生化第十二章DNA的合成,内容有DNA复制的基本规律、DNA复制的酶学和拓扑学、原核生物的DNA复制过程、逆转录、真核生物的DNA合成过程。
生化第十三章DNA损伤和损伤修复,修复方式有光复活修复、碱基切除修复、核苷酸切除修复、错配修复、重组修复、SOS修复(跨损伤修复)。
RNA的合成(DNA的转录)
绪论
转录定义:生物体以DNA为模板合成RNA的过程称为转录
两种RNA合成方式:
DNA指导的RNA合成(DNA转录)
为生物体内合成RNA的主要方式
原料:
DNA模板
NTP(包括ATP,UTP,CTP,GTP)
DNA依赖的RNA聚合酶
其他蛋白因子及镁离子
方向:5'→3'
核苷酸间的连接方式为3',5'-磷酸二脂键
RNA依赖的RNA合成(RNA复制)
常见于病毒,是除逆转录病毒外RNA病毒在宿主细胞以RNA为模板合成RNA的方式
第一节:原核生物转录的模板和酶
原核生物转录的模板
基本概念
模板链: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
编码链:与模板链相对应的另一股单链
结构基团:DNA上转录出RNA的片段
特点:
不对称转录
结构基因只能以一条DNA链作为转录模板
同一单链上可以交错出现模板链和编码链。
RNA的碱基序列除U代替T之外,与编码链是整体一致的
RNA聚合酶催化RNA的合成
RNA聚合酶能从头启动RNA的合成(不需要引物)
机制:RNApol通过在RNA的3'-OH端加入核苷酸,延长RNA链而合成RNA
RNA可以在转录起点使两个核苷酸之间形成磷酸二酯键,直接启动转录,不需引物
RNA聚合酶由多个亚基组成
σ酶辨认转录起点
核心酶由α2,β,β',ω亚基组成
σ酶与核心酶组合称为全酶
活细胞的转录起始需要全酶
转录的延长阶段需要的是核心酶
利福平——抗生素可以特异性抑制原核生物的RNApol,成为治疗结核菌的药物
RNA聚合酶结合到启动子上启动转录
基本概念
操纵子:对于整个基因组来说,转录是分区段进行的。每一个转录区段可视为一个转录单位,成为操纵子,其包括若干个结构基团以及上游若干个调控序列
启动子:调控序列中的启动子是RNApol结合模板DNA的部位,也是决定转录起点的关键部位
转录起始调节区
以5'-端第一位核苷酸位置转录起点为+1,用负数表示其上游的碱基序号,-35和-10区A-T配对较为集中
-35区最大一致性序列为TTGACA(RNApol对转录起始的识别序列)
-10区最大一致性序列为TATAAT(Pribnow盒)
RNApol-DNA复合物形成
RNApol结合识别序列后,RNApol向下游移动,达到Pribnow盒,与DNA形成相对稳定的RNApol-DNA复合物
第二节:原核生物的转录过程
转录起始需要RNA聚合酶全酶
起始第一步:
由RNApol识别并结合启动子,形成闭合转录复合物
DNA仍保持完整的双链结构
起始第二步:
DNA双链打开,闭合转录复合物转变为开放转录复合物
DNA分子接近-10区域的部分双螺旋解开后转录开始,范围只在17bp左右
起始第三步:
第一个磷酸二脂键的形成
流产式起始现象:RNApol在完全进入延伸阶段前不从启动子上脱离,而是合成一小段RNA,从聚合酶上释放而停止转录,重复多次。(启动子校对)
当一个聚合酶成功合成一条超过10条核苷酸的RNA时,便形成一个稳定的包含DNA模板,RNApol和RNA片段的三重复合体
随后,RNApol离开启动子(启动子解脱/清除),清除后,转录进入延长阶段
RNA聚合酶核心酶独立延长RNA链
转录起始后,RNApol上σ亚基从转录转录复合物上脱落,离开启动子,RNA合成进入延长阶段,由RNApol核心酶独立催化延长
σ亚基可在形成全酶,重复使用
延长时,核心酶会沿着模板DNA不断向下游移动
DNA双链会经历延长过程中的解链,再聚合(大约17bp左右的开链区域在DNA上的动态移动,被称为“转录泡”)
已经完成转录的DNA分子链将会紧密复合,不会再打开
转录延长特点:
核心酶负责RNA的延长反应
RNA链从5'-端向3'-端延长,新的核苷酸都是加到3'-OH上
对DNA模板的阅读方向为从3'-端向5'-端
合成区域存在动态变化8bp的RNA-DNA杂合双链
原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行
在同一DNA模板上,有多个转录同时在进行
转录尚未完成,翻译已经开始
羽毛状现象
原核生物转录终止分为依赖ρ因子和非依赖ρ因子两大类
依赖ρ因子的转录终止
产物RNA的3'-端会依照DNA模板产生C碱基
ρ因子识别产物RNA上这些终止信号序列(终止点),并与之结合
结合后的ρ因子与RNApol发生构象改变,使RNApol移动停止,ρ因子中的解旋酶活性使得杂化双链拆离
RNA产物被释放,转录终止
非依赖ρ因子的转录终止
DNA靠近分子处,有些特殊的碱基序列,转录出RNA后,RNA产物通过形成特殊的结构来终止转录
其他因素:RNA键上的多聚U也促使RNA链从模板上脱落下来
转录出的RNA会形成茎环结构,影响RNApol构象的改变,从而改变RNApol-DNA模板的结合方式发生改变,使其不再向下移动,转录停止
第四节:真核生物前体RNA的加工和降解
真核前体mRNA经首尾修饰,剪接和编辑加工后才能成熟
前体mRNA在5'-端加入“帽”结构
帽结构:5'-三磷酸-7-甲基双鸟苷(m7CpppNmP)
保护mRNA免受核酸酶的攻击
与帽结合蛋白复合体结合,参与mRNA和核糖体的结合,启动蛋白质的生物合成
前体mRNA在3'-端特异位点断裂并加上多聚腺苷酸尾
尾部修饰与转录终止同时进行
poly(A)的长短和有无对维持mRNA本身稳定性和mRNA作为翻译模板的活性高度有关
前体mRNA的剪接主要是去除内含子
前言:
前体mRNA与DNA模板完全对应
内含子
前体mRNA中被剪接去除的核酸序列
外显子
最终出现在成熟mRNA分子中,作为模板指导蛋白质翻译的序列
步骤:
内含子形成套索RNA被剪除
内含子区段弯曲,使相邻的两个外显子相互靠近而利于剪接
内含子在剪接接口处剪除
其含有可被剪接体识别的特殊起始,终止剪接序列
剪接过程中需要两次传脂反应
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
剪接
剪切后又将相邻的外显子片段连接起来
剪切
剪去某部分内含子后,在上游的3'--端在进行多聚核苷酸化,不进行相邻外显子的连接反应
前体mRNA分子可发生可变剪接
增加生物蛋白质的多样性
mRNA编辑是对基因的编码序列进行转录后加工
mRNA的一些片段在转录后会发生改变,称为RNA编辑
真核前体rRNA经过剪切形成不同类别的rRNA
45S rRNA是三种rRNA的前身
45S rRNA在蛋白质分子组成核仁小核糖核蛋白的介导下经历甲基化修饰
经过核糖核酸内切酶和外切酶的剪切,去除内含子,产生成熟的rRNA
成熟的rRNA与核糖体蛋白质形成核糖体,运输到细胞质
真核前体tRNA的加工包括多次转录和核苷酸的碱基修饰
RNA催化一些内含子的自剪接
第三节:真核生物的RNA合成
真核生物有多种DNA依赖的RNA聚合酶
polⅡ最大亚基末端专有一段共有序列,称为羧基末端结构域(CTD)
CTD在转录起始中起关键作用
RNApolⅡ的相关作用
顺式作用元件和转录因子在真核生物转录起始中起重要作用
顺式作用元件
核心启动子序列
范围位置:转录起点至上游-37bp的启动子区域
意义:是转录起始前复合物的结合位点
起始点上游一般有共同的TATA序列
启动子上游元件(近端启动子元件)
位于TATA盒上游的DNA序列,多位于-70~-200bp(CAAT和GC盒)的位置
转录因子(TF)
反式作用因子
定义:能够直接或间接辨认和结合转录上游区段的DNA或增强子的蛋白质
分类:
特异性转录因子
通用转录因子
直接或间接与RNApol结合的一类转录调控因子
相当于RNApolⅠ,Ⅱ,Ⅲ,为TFⅠ,Ⅱ,Ⅲ
所有的polⅡ都需要通用转录因子
TFⅡ的分类及功能
作用顺序
转录起始前复合物
真核生物RNApolⅡ依靠众多的转录因子,与DNA模板直接形成DNA-蛋白质复合物
RNA合成的延长
真核生物RNA转录延长过程中不与翻译同步
原因:真核生物有核膜相隔
转录延长过程中RNApol前移会处处遇到核小体
会观察到缠绕在组蛋白上的DNA解聚,核小体移位
RNA合成的延长
转录终止与加尾修饰同时进行
不停的复制直至遇到共同序列(转录终止的修饰点AATAAA)
转录越过修饰点后即被切断
随即加入poly(A)尾及5'-帽子结构
帽子结构使RNA免受降解的
仍在转录的RNA继续,但是会被RNA酶降解