RNA的生物合成方式轉(zhuǎn)錄所需的酶：RNA聚合酶（依賴DNA的RNA聚合酶）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生初級(jí)轉(zhuǎn)錄物：RNA前體轉(zhuǎn)錄后的加工：成熟的RNA，表現(xiàn)相應(yīng)生物活性。2.轉(zhuǎn)錄合成：除去少數(shù)RNA病毒，幾乎所有RNA

分子都來自DNA的轉(zhuǎn)錄合成。轉(zhuǎn)錄

是生物界RNA合成的主要方式。本章主要涉及RNA轉(zhuǎn)錄合成的兩個(gè)方面：（一）RNA轉(zhuǎn)錄過程（二）RNA轉(zhuǎn)錄后加工1.復(fù)制合成：少數(shù)RNA病毒第一節(jié)DNA指導(dǎo)的RNA生物合成—

RNA轉(zhuǎn)錄①都是以DNA為模板；②都遵從堿基配對(duì)規(guī)律合成新鏈。③模板鏈方向是3ˊ→5ˊ④新鏈延伸方向都是從5′→3′；⑤都是聚合酶催化的核苷酸聚合過程；聚合過程都是核苷酸之間生成3ˊ，5′-磷酸二酯鍵；RNA的轉(zhuǎn)錄合成從化學(xué)角度來講類似于DNA的復(fù)制：①轉(zhuǎn)錄獨(dú)立性，只轉(zhuǎn)錄DNA分子中的一個(gè)片段；②轉(zhuǎn)錄不需要引物；③RNA聚合酶無校對(duì)功能（沒有3ˊ→5ˊ核酸外切酶活性）；④轉(zhuǎn)錄是不對(duì)稱的，即雙鏈DNA中只有一條鏈具有轉(zhuǎn)錄活性（稱為模板鏈）；⑤有特定的起始和終止位點(diǎn)。RNA的轉(zhuǎn)錄合成與DNA復(fù)制合成的不同在于：2DNA的有義鏈和反義鏈

啟動(dòng)子（promoter)

終止子(terminator)

模板鏈

有義鏈

反義鏈DNA5′5′3′3′模板鏈：雙鏈DNA中具有轉(zhuǎn)錄活性的的鏈稱為模板鏈，

又稱有義鏈（或負(fù)鏈）。編碼鏈：雙鏈DNA中無轉(zhuǎn)錄活性的鏈稱為編碼鏈，編碼鏈與轉(zhuǎn)錄出來的RNA鏈堿基序列一樣，只是以尿嘧啶取代胸腺嘧啶，它無轉(zhuǎn)錄功能，只能進(jìn)行復(fù)制。又稱反義鏈（或正鏈）。例題：下面是一條長DNA分子的一個(gè)片段，當(dāng)此片段作為大腸桿菌RNA聚合酶的模板時(shí)，合成出RNA片段的序列是：5ˊ-UCCGAACAAGCGAU-3ˊ。在下列選項(xiàng)中，關(guān)于DNA片段正確的是（

）。a、下面鏈?zhǔn)秦?fù)鏈b、上面鏈?zhǔn)蔷幋a鏈c、上面鏈?zhǔn)悄０彐渄、下面鏈?zhǔn)钦渃,d一、RNA聚合酶(依賴DNA的RNA聚合酶)以DNA為模板：模板方向3′5′由于RNA的轉(zhuǎn)錄合成是以DNA的任意一條鏈為模板而進(jìn)行的，所以這種轉(zhuǎn)錄方式又叫做不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄；都以四種三磷酸核苷即ATP，GTP，CTP，UTP的為原料；都遵循DNA與RNA之間的堿基配對(duì)原則，A-U，T-A，C-G，合成與模板DNA序列互補(bǔ)的RNA鏈；RNA鏈的延長方向是5′→3′的連續(xù)合成；需要Mg2+或Mn2+離子；不需要RNA引物與大腸桿菌的DNA聚合酶不同,大腸桿菌的RNA聚合酶沒有3′→5′外切核酸酶的校正活性,因此錯(cuò)誤率較高(≈10-4～10-5)。RNA聚合酶有以下共同特點(diǎn)：1.原核生物RNA聚合酶由6個(gè)亞基組成（α2ββ′ωσ）即全酶=核心酶+σ因子（起始亞基）σ因子的作用：引導(dǎo)RNA聚合酶穩(wěn)定地結(jié)合到

DNA啟動(dòng)子上。核心酶：催化聚合反應(yīng)，使已開始合成的RNA鏈延長。原核生物RNA聚合酶催化細(xì)胞內(nèi)三種主要RNA的合成。大腸桿菌RNA聚合酶各亞基的性質(zhì)及功能亞基相對(duì)分子質(zhì)量亞基數(shù)目功能α400002負(fù)責(zé)全酶裝配；與啟動(dòng)子結(jié)合β1550001結(jié)合核苷酸底物；催化磷酸二酯鍵形成催化中心β′1600001與模板DNA結(jié)合σ32000~920001識(shí)別啟動(dòng)子；促進(jìn)轉(zhuǎn)錄起始。ω亞基作為核心酶的組成成分，功能未知。原核生物的RNA聚合酶都受一種抗生素特異性抑制，利福平（利福霉素類的一種）結(jié)合在β亞基上對(duì)此酶產(chǎn)生強(qiáng)烈抑制。對(duì)真核生物幾乎沒有影響。2.真核生物RNA聚合酶

真核生物的RNA聚合酶主要分布于細(xì)胞核內(nèi)，RNA合成也就主要發(fā)生在細(xì)胞核中。酶類分布產(chǎn)物α-鵝膏蕈堿對(duì)酶的影響分子量(KDa)ⅠⅡⅢ核仁核質(zhì)核質(zhì)45SrRNA,剪接修飾產(chǎn)生5.8S、18S、28SrRNA

核內(nèi)不均一RNA（hnRNA）,后加工成mRNA小分子RNA，包括tRNA、5SrRNA及核內(nèi)小RNA不抑制低濃度抑制（10-9~10-8mol/L）高濃度抑制（10-5~10-4mol/L）大都在500左右放線菌素D是從土壤微生物獲得的一種抗菌素,它對(duì)某些癌癥有特殊療效,但由于毒性較大,限制了它的廣泛應(yīng)用。

分子生物學(xué)家對(duì)它感興趣的原因是：它能和DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合,抑制蛋白質(zhì)合成過程中從DNA分子上轉(zhuǎn)錄mRNA的步驟,并阻止tRNA和rRNA的合成,從而使DNA分子上攜帶的遺傳信息不能在蛋白質(zhì)合成中體現(xiàn),因此放線菌素D如何與DNA結(jié)合就成為長時(shí)間以來探討的研究課題。例題：1.下列化合物能與DNA結(jié)合使DNA失去模板功能，從而抑制復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的是：a.5-氟尿嘧啶b.放線菌素D

c.利福霉素d.α-鵝膏蕈堿2.在真核細(xì)胞中，對(duì)α-鵝膏蕈堿不敏感的RNA合成是（）：a.r-RNAb.hnRNA

c.snRNA

d.tRNAsnRNA是細(xì)胞內(nèi)有小核RNA。它是真核生物轉(zhuǎn)錄后加工過程中RNA剪接體(spliceosome)的主要成分，參與mRNA前體的加工過程。hnRNA:不均一核RNA(heterogeneousnuclearRNA)，在真核生物中，最初轉(zhuǎn)錄生成的RNA。hnRNA多屬信使RNA（mRNA）前體。這些hn-RNA在受到加工之后，移至細(xì)胞質(zhì)，作為mRNA而發(fā)揮其功能。大部分的hnRNA在核內(nèi)與各種特異的蛋白質(zhì)形成復(fù)合體而存在著。二、RNA的轉(zhuǎn)錄過程（以原核生物為例）RNA轉(zhuǎn)錄由起始、延伸、終止三個(gè)階段組成1.轉(zhuǎn)錄起始啟動(dòng)子：是指RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。它包括σ亞基的識(shí)別部位、RNA聚合酶的緊密結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)三個(gè)部位-35序列：保守序列5′-TTGACA-3′σ亞基的識(shí)別部位-10序列：RNA聚合酶的緊密結(jié)合部位:5′-TATAAT-3′轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)處引入的第一個(gè)核苷三磷酸：ATP或GTP人為規(guī)定在DNA上開始轉(zhuǎn)錄的第一個(gè)堿基為+1啟動(dòng)子區(qū)啟動(dòng)子共有序列TATA盒子AATXXX...XXXAXX5′XXXXTTGACAXXXX...XXXXTATXXXX3′3′XXXXAACTGTXXXX...XXXXATAXXXX5′

TTAXXX...XXXTXX轉(zhuǎn)錄泡6-9bp起點(diǎn)+1-35序列-10序列Pribnow框（普里布諾框）16-19bpσ亞基識(shí)別2.延伸：σ因子脫落，核心酶繼續(xù)沿DNA滑動(dòng)，催化

鏈的延伸，直到轉(zhuǎn)錄終點(diǎn)動(dòng)畫恢復(fù)螺旋模板鏈解螺旋RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄泡編碼鏈轉(zhuǎn)錄方向RNA鏈延伸端雜合一個(gè)基因可以被不同的RNA聚合酶同時(shí)轉(zhuǎn)錄許多次。3.轉(zhuǎn)錄終止終止子：為RNA聚合酶提供終止信號(hào)的DNA序列。終止因子：協(xié)助RNA聚合酶識(shí)別終止子的蛋白質(zhì)輔助因子。有的RNA聚合酶需要終止因子，有的不需要。根據(jù)終止子結(jié)構(gòu)不同，終止有兩種不同機(jī)制：a.不需要終止因子（ρ-因子）的終止機(jī)制—強(qiáng)終止子b.需要終止因子（ρ-因子）的終止機(jī)制—弱終止子兩類終止子有共同的序列特征：在轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)前有一段回文序列?；匚男蛄械膬蓚€(gè)重復(fù)部分(每個(gè)7~20bp)由幾個(gè)不重復(fù)的bp節(jié)段隔開。回文序列的對(duì)稱軸一般距轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)16~24bp。兩類終止子的不同點(diǎn)是:

a.不依賴ρ因子的終止子的回文序列中富含G-C堿基對(duì)，在回文序列的下游方向又常有6~8個(gè)A-T堿基對(duì)(在模板鏈上為A、在mRNA上為U);轉(zhuǎn)錄中的RNA會(huì)形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，為RNA聚合酶提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)。

b.依賴ρ因子終止子中回文序列的G-C對(duì)含量較少。在回文序列下游方向的序列沒有固定特征，其A-T對(duì)含量比前一種終止子低。也形成莖環(huán)結(jié)構(gòu)，但少了一串U。強(qiáng)終止子（1）在終止點(diǎn)之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后的模板鏈上是一連串的A堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U。

不依賴ρ

-因子的強(qiáng)終止子：富含G-C的回文序列和寡聚U序列。動(dòng)畫弱終止子二重對(duì)稱序列中G-C很少，之后模板鏈上無寡聚A順序，轉(zhuǎn)錄出的RNA也形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，但發(fā)夾結(jié)構(gòu)后面不跟著寡聚U。RNA聚合酶識(shí)別發(fā)夾結(jié)構(gòu)，停止轉(zhuǎn)錄；但RNA聚合酶不能自動(dòng)離開模板，需要ρ-因子與RNA聚合酶結(jié)合，引起酶構(gòu)象改變，致使其脫離模板，釋放RNA鏈，完成轉(zhuǎn)錄。動(dòng)畫原核生物依賴于ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止：真核生物的RNA轉(zhuǎn)錄過程1.轉(zhuǎn)錄起始：真核生物有三種RNA聚合酶，每一種都有自己的啟動(dòng)子類型，比原核更復(fù)雜。真核生物RNA聚合酶自身不能識(shí)別和結(jié)合到啟動(dòng)子上，而是需要在啟動(dòng)子上由轉(zhuǎn)錄因子（也叫蛋白因子）和RNA聚合酶裝配成活性轉(zhuǎn)錄復(fù)合物才能起始轉(zhuǎn)錄。2.轉(zhuǎn)錄延伸:同原核生物，只是轉(zhuǎn)錄與翻譯不同步。3.轉(zhuǎn)錄終止：由于真核生物RNA轉(zhuǎn)錄后很快就進(jìn)行了加工，因此很難確定原初轉(zhuǎn)錄物3ˊ-末端的情況。看書了解。第二節(jié)RNA轉(zhuǎn)錄后的加工

在細(xì)胞內(nèi)，由RNA聚合酶合成的原始轉(zhuǎn)錄物（primarytranscript）往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、5

和3

末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成（戴帽，加尾等）、核苷的修飾、以及拼接等過程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NA分子。此過程總稱為RNA的成熟或稱為RNA的轉(zhuǎn)錄后加工。mRNA前體的加工rRNA前體的加工tRNA前體的加工一、mRNA前體的加工原核生物缺乏細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時(shí)即進(jìn)行翻譯（半壽期短）。（一）原核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為多順反子，即幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因，利用共同的啟動(dòng)子和共同終止信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成一條mRNA，所以此mRNA分子編碼幾種不同的蛋白質(zhì)。（二）真核mRNA前體的加工

真核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA為單順反子，即一個(gè)mRNA分子只為一種蛋白質(zhì)分子編碼。

真核生物由于細(xì)胞核的存在，轉(zhuǎn)錄和翻譯在時(shí)間和空間上是分開的，剛轉(zhuǎn)錄出來的RNA叫核內(nèi)不均一RNA（hnRNA），是mRNA的前體，hnRNA分子很大，大約只有10%的hnRNA加工成成熟的mRNA，其余部分將在轉(zhuǎn)錄后的加工過程中被降解掉。真核生物mRNA的加工修飾，主要包括：5′端加帽3′端的加尾對(duì)中間部分進(jìn)行剪接。1.在5′端加帽（核內(nèi)進(jìn)行）堿基堿基5ˊ（1）RNA鏈5ˊ-端磷酸基水解下ppi（2）再加上鳥苷三磷酸，也脫下ppi

產(chǎn)生GpppN的結(jié)構(gòu)（3）鳥苷第7位碳上甲基化，完成5′端

加帽第一個(gè)通常為腺苷酸2.在3′端加尾（核內(nèi)完成）首先由核酸外切酶切去3′端一些過剩的核苷酸，然后在polyA聚合酶催化作用下，通過該酶識(shí)別mRNA的游離3′-OH端，并加上polyA尾巴。3.mRNA前體的剪接真核生物中的結(jié)構(gòu)基因基本上都是斷裂基因。結(jié)構(gòu)基因中的編碼區(qū)（外顯子）被非編碼區(qū)（內(nèi)含子）間隔開，只有去除前體mRNA中的內(nèi)含子并將外顯子連接為成熟的RNA，才能翻譯出完整的多肽鏈，此過程也稱為RNA的剪接（RNAsplcing）。剪接酶二、rRNA前體的加工

在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的核仁內(nèi)，三種rRNA的合成過程均先形成45S的共同前體。然后，該前體再斷裂成相應(yīng)的rRNA。三、tRNA前體的加工成熟的tRNA比轉(zhuǎn)錄初產(chǎn)物的核苷酸數(shù)目少。加工過程包括：（1）內(nèi)含子的剪切和外顯子的拼接；（2）tRNA3′末端的CCA順序也是轉(zhuǎn)錄后加上去的（3）一些稀有堿基的修飾也在核內(nèi)進(jìn)行。例題：轉(zhuǎn)錄后加工是基因表達(dá)中