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原核生物 RNA 合成

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发表于 2015-12-1 22:02:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
真题回顾
【2005 - 34,生物化学,A 型题】原核生物的 mRNA 转录终止需要下列哪种因子
A. 释放因子
B. Rho 因子
C. 信号肽
D. σ 因子
E. Dna B


题目解析
1. 一般认为,Rho 因子与 RNA 转录产物结合,而后和 RNA 聚合酶发生构象变化,从而使 RNA 聚合酶停滞,促使产物从转录复合物中释放。故原核生物的 mRNA 转录终止因子是 Rho 因子。


2. 释放因子主要参与肽链的合成终止。


3. 信号肽是各种新生分泌蛋白的保守氨基酸序列,其不参与转录。


4. σ 因子是转录的起始因子。


5. Dna B 可以解开 DNA 双链,是参与 DNA 复制起始的蛋白质。
故答案为 B。
考点讲解
【2015 年西综大纲,生物化学,(三)基因信息的传递,5. 原核生物 RNA 的生物合成(转录的模板、酶及基本过程)】


一、原核生物转录的模板和酶
1. 原核生物转录的模板
1)不对称转录
DNA 分子是双链的,按照碱基互补配对原则,解开的 DNA 双链一条转录,另外一条不转录。


2)模板链
在上述的基础上,转录时作为 RNA 合成模版的一条链为模板链。


3)编码链
与模板链对应的另一条链为编码链。
2. RNA 聚合酶催化 RNA 的合成
1RNA 聚合酶能从头启动 RNA 链的合成
·        DNA 依赖的 RNA 聚合酶催化 RNA 的转录合成,其与 DNA 的复制合成很相似。RNA 聚合酶通过在 RNA 的 3'-OH 末端加入核苷酸,延长 RNA 而合成 RNA。


·        RNA 聚合酶和双链 DNA 结合时活性最高,但其以碱基互补配对为原则,只以其中一条链为模板复制。


·        DNA 复制的时候需要 RNA 引物的存在,但是 RNA 链的合成不需要引物的存在。


2RNA 聚合酶有多个亚基组成
·        核心酶:大肠杆菌的 RNA 聚合酶的 4 个主要亚基α2ββ'称为核心酶。


·        全酶:核心酶和 σ 亚基共同称为全酶。


·        α 亚基决定哪些基因被转录;β 亚基催化聚合反应;β' 亚基结合 DNA 模板,双螺旋解链;σ 亚基辨认起始点,结合启动子。


·        转录起始需要全酶,转录延长只需要核心酶,可见核心酶可以独立催化 RNA 的合成,但是,合成 RNA 没有固定的起始点。


·        热激蛋白:将细菌从通常的 37℃ 升温至 42℃,细菌可以迅速增加一套共 17 种蛋白质的合成。这些蛋白称为热激蛋白。


·        当温度升高至 50℃,大部分蛋白都已经停止合成,但热激蛋白,却能继续合成。


·        利福平和利福霉素可以特异性的抑制 RNA 聚合酶成为抗结核菌治疗的药物。
3. 启动转录
(1)对于整个基因组来讲,转录是分区段进行的,每一转录区段可以视为一个转录单位,称为操纵子。操纵子中包括了若干个基因编码区及调控序列。调控序列中的启动子,是 RNA 聚合酶结合模板 DNA 的部位,也是控制转录的关键部位。


(2)原核生物是以 RNA 聚合酶全酶结合到启动子上而启动转录的,其中,σ 因子辨认启动子。其它亚基相互配合。


(3)A-T 配对相对集中,表明该区段 DNA 容易解链,因为 A-T 配对只有两个氢键维系。
二、原核生物的转录过程
1. 转录起始需要 RNA 聚合酶全酶
转录起始需要全酶,σ 因子辨认起始点,转录延长只需要核心酶,起始复合物包括 RNA 全酶、DNA 模板和与转录起始点配对的 NTPs。过程可分三步。


1)第一步
RNA 聚合酶识别并结合启动子,形成闭合转录复合体,其中的 DNA 仍保持双链结构。


2)第二步
DNA 双链打开,闭合转录复合体成为开放转录复合体,进而转录开始。


3)第三步
第一个磷酸二酯键的形成。转录起始不需要引物,两个与模板配对的相邻核苷酸,在 RNA 聚合酶的催化下形成磷酸二酯键。


2. RNA 聚合酶核心酶独立延长 RNA
(1)第一个磷酸二酯键形成以后,转录复合体的构象发生改变,σ 亚基从转录复合体上脱落,并离开启动子,RNA 合成进入延长阶段。此时,只有 RNA 聚合酶核心酶还留在 DNA 模板上并起作用。


(2)RNA 链延长的时候,核心酶会沿着模板 DNA 向下游移动,聚合反应局部前方的 DNA 双链不断解链,合成完成后的部分又恢复双螺旋结构。被解链的局部称为「转录泡」。


(3)转录延长特点
·        核心酶负责 RNA 链延长反应。


·        RNA 链都是 5' → 3' 方向延长,新的核苷酸都是加在 3'-OH 末端。


·        酶是沿着模板链的 3' → 5' 方向,或者沿着编码链的 5' → 3' 方向前进的。


·        合成区域存在动态变化的杂化双链。


·        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。


3. 原核生物转录延长与蛋白质的翻译同时进行
(1)同一个 DNA 模板分子上有多个转录复合体同时进行着 RNA 的合成,新合成的 mRNA 链上可以观察到结合在上边的多个核糖体,即多聚核糖体。


(2)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。即转录和翻译的同步进行。


(3)转录和翻译的同步提高了增殖的效率,在真核生物由于有核膜的隔离则不具有转录和翻译的同步现象。


4. 原核生物转录终止
1)依赖 ρ 因子的转录终止
在依赖 ρ 因子终止的转录中,产物 RNA 的 3' 端会依照 DNA 模板,产生丰富而且有规律的 C 碱基。ρ因子正是识别了这一终止信号,并与之结合,随后 RNA 聚合酶发生构象变化,进而 RNA 聚合酶移动停滞,RNA 产物释放,转录终止。


2)非依赖 ρ 因子的转录终止
DNA 模板上靠近转录终止处有些特殊的碱基序列,转录出 RNA 后,RNA 产物可以形成特殊的结构来终止转录。

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