转录的模板和酶
转录(transcription):以DNA为模板合成RNA的过程。转录和复制过程都是酶促核苷酸聚合过程,有许多相似之处。
转录与复制的异同点:
相同点:①都以DNA为模板;②都以核苷酸为原料,合成方向是5'→3',核苷酸之间以磷酸二酯键相连;③服从碱基配对原则;④都需依赖DNA的聚合酶,产物是很长的多核苷酸链。
不同点:①复制的原料是4 种dNTP,而转录的原料是4种NTP,即ATP、GTP、CTP、UTP;②复制过程中碱基配对关系是A-T、G-C,而转录过程中碱基配对关系是A-U、G-C;③在复制过程中催化聚合反应的酶是DNA聚合酶,而在转录过程中催化聚合反应的酶是RNA聚合酶(RNA-polymerase);④ 产物不同:在复制时,DNA分子的两条多核苷酸链都能作为模板,产物是与模板等长的整体分子,带有基因组的全套遗传信息而转录一种RNA分子时只利用DNA分子中的一条链为模板,而且只是从一个基因或一个操纵子转录,转录模板上的位置和数量随细胞的生活状态而改变,因此,不同时间里产物的数量、性质和大小都不相同。⑤DNA复制需要引物,而转录成RNA不需要引物。
一、转录模板
储存RNA和蛋白质肽链序列信息的结构基因与指导转录起始部位的序列(启动子)和转录终止的序列(终止子)共同组成转录单位(transcription unit)。在原核生物中,一个转录单位(操纵子)中可以有一个、几个或十几个结构基因。真核生物的一个转录单位是一个基因,由一个结构基因和相应的顺式调控元件组成。一个转录单位只有一个结构基因。
二、RNA聚合酶(RNA-pol)
原核生物的RNA聚合酶:原核生物细胞中只有1种RNA-pol,它兼有合成mRNA,tRNA和rRNA的功能。目前了解最清楚的是大肠杆菌RNA聚合酶,该酶是五聚体,全酶是α2ββ,σ组成。其中σ因子没有催化活性,但能识别并结合于启动子,是细菌基因的转录起始因子。α亚基二聚体的结合位点处于启动子上游的调节序列,它和转录频率(即启动子的强弱)直接相关。β-亚基主要结合于DNA的模板链,是酶与模板结合时的主要部位。β-亚基能与底物NTP结合,并催化形成磷酸二酯键。原核生物RNApol都受一种抗生素的抑制。
真核生物的RNA聚合酶有三型,分别称为RNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,这三型RNA聚合酶因识别不同的启动子而分别负责转录不同的基因。RNA聚合酶Ⅰ定位在核仁,转录产物是45S-rRNA,经剪接修饰生成除5S-rRNA外的各种rRNA(5.8S、18S、28SrRNA);RNA聚合酶Ⅱ定位在核浆,主要转录编码生成hnRNA和mRNA;RNA聚合酶Ⅲ定位在核浆,其转录产物都是小分子量的RNA(tRNA、snRNA、5S-rRNA)。鹅膏素碱是真核生物RNA聚和酶的特异性的抑制剂,三种RNApol对其反映不同。

