【生物化学简明教程】第四版14章 RNA的生物合成.doc

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1、14RNA的生物合成1．原核生物的RNA聚合酶由哪些亚基组成？各个亚基的主要功能是什么？解答：原核生物的转录作用，不论其产物是mRNA，rRNA，还是tRNA，都是由同一种RNA聚合酶催化合成的。用SDS-PAGE分离大肠杆菌RNA聚合酶可得几个大小不等的亚基：β、β¢亚基的Mr分别为1.5×105和1.6×105，α和σ的Mr分别为4.0×104和7.0×104。用磷酸纤维素柱层析分离出由各个亚基组成的全酶（holoenzyme），其亚基组成为α2ββ¢σ，Mr约为4.65×105。其中的σ因子易于从全酶上解离，其他的亚基则比较牢固地结合成为核心酶（co

2、reenzyme），当σ因子与核心酶结合成全酶时，即能起始转录，当σ因子从转录起始复合物中释放后，核心酶沿DNA模板移动并延伸RNA链。可见σ因子为转录起始所必需，但对转录延伸并不需要。全酶以4种核苷三磷酸为原料，以DNA为模板，在37℃下，以40nt/s的速度从5¢→3¢合成RNA。一个大肠杆菌约含7000个RNA聚合酶分子，大约2000～5000个聚合酶同时催化RNA的合成。α亚基由rpoA基因编码，为核心酶的组装所必需，需责识别和结合启动子。α亚基在全酶与某些转录因子相互作用时也发挥重要作用。β和β¢亚基分别由基因rpoB和rpoC编码。β亚基是催化

3、部位的主体，研究表明，β亚基有两个结构域，分别负责转录的起始和延伸，β¢亚基上结合的两个Zn2+参与催化过程。β¢亚基可能是RNA聚合酶与模板DNA的结合部位。大肠杆菌的σ因子由基因rpoD编码，在对启动子识别中起关键作用。σ因子与核心酶结合后，全酶对启动子特异性结合能力是对其他DNA序列结合能力的107倍。2．真核细胞中有几种RNA聚合酶？它们各自的主要功能是什么？解答：真核生物的RNA聚合酶，按照对α-鹅膏蕈碱的敏感性不同进行分类：RNA聚合酶Ⅰ基本不受α-鹅膏蕈碱的抑制，在大于10-3mol/L时才有轻微的抑制。RNA聚合酶Ⅱ对α-鹅膏蕈碱最为敏感，

4、在10-8mol/L以下就会被抑制。RNA聚合酶Ⅲ对α-鹅膏蕈碱的敏感性介于聚合酶Ⅰ和聚合酶Ⅱ之间，在10-5mol/L到10-4mol/L才会有抑制现象。RNA聚合酶Ⅰ存在于核仁中，其功能是合成5.8SrRNA、18SrRNA和28SrRNA。RNA聚合酶Ⅱ存在于核质中，其功能是合成mRNA、snRNA。RNA聚合酶Ⅲ也存在于核质中，其功能是合成tRNA和5SrRNA及转录Alu序列。3．下面是单链DNA模板的碱基序列，将它与RNA聚合酶、GTP、CTP、UTP和[α-32P]ATP混合物一起保温，再用脾磷酸二酯酶水解RNA产物，试问可得到哪些3′-32

5、P标记的NMP？5′ATCTTCGTATGCATGTCT3′解答：根据DNA模板的碱基序列先写出RNA产物的碱基序列，每个A的5¢端为32p：5′32pApG32pApC32pApUpGpC32pApU32pApCpG32pA32pApG32pApU3′脾磷酸二酯酶从RNA的5¢–末端开始依次水解生成3¢–NMP，得到3¢–32p[GMP]∶3¢–32p[CMP]∶3¢–32p[UMP]∶3¢–32p[AMP]=3∶2∶1∶1。4．原核生物的启动子和真核生物的三类启动子各有何结构特点？解答：原核生物的启动子在-10区有一共有序列（consensussequ

6、ence）TATAAT，以发现者的名字命名为Pribnow框(Pribnowbox)，或被称作-10序列。在-35区还有一个共有序列TTGACA，被称作识别区域，或-35序列。在不同基因的启动子中，这两个共有序列的位置和序列略有区别。对上述共有序列进行化学修饰和定位诱变证明，-35序列与聚合酶对启动子的特异性识别有关，-10区富含A-T对，有利于DNA局部解链，-10区与-35区之间的距离，明显影响转录的效率。真核生物三类启动子分别起始RNA聚合酶I、II、III的转录。类别I启动子包括核心启动子和上游控制元件两部分，需要UBF1和SL1因子参与作用。类别

7、II启动子包括四类控制元件：基本启动子、起始子、上游元件和应答元件。识别这些元件的反式作用因子有通用转录因子、上游转录因子和可诱导的因子。类别III启动子有两类：上游启动子和基因内启动子，分别由装配因子和起始因子促进转录起始复合物的形成和转录。5．简要说明原核生物和真核生物转录调控的主要特点解答：原核生物与真核生物基因转录调控的共同之处主要有两个方面。其一，调控的关键步骤均在转录的起始阶段。其二，DNA上均包括参与转录调控的顺式作用元件，细胞中均含有可以同顺式作用元件相互作用的反式作用因子。原核生物基因转录调控的特点可归纳为3个方面：① σ因子决定RNA聚

8、合酶的识别特异性。原核生物只有一种RNA聚合酶，核心酶催化转录的延