备课素材：原核生物的转录-2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2

原核生物的转录 先看一道试题： 当某些基因转录形成的RNA分子难与模板链分离 时，会形成RNA一DNA杂交体，这时非模板链、 RNA一DNA杂交体共同构成R环结构。研究表明R环结 构会影响DNA复制、转录和基因的稳定性等。如图是原 核细胞DNA复制及转录相关过程的示意图。 复制 转录 A 非模板链 酶C RNA-DNA mRNA R环 (1)与酶A相比，酶C除能催化核苷酸之间形成磷酸 二酯键外，还能催化断裂。酶A执行功能时，需要_ 作为原料，酶C执行功能时，碱基配对方式有 此时，遗传信息由传到。 (2)R环结构通常出现在DNA非转录模板链上含较多 碱基G的片段，R环中含有碱基G的核苷酸有 富含G的片段容易形成R环的原因是 (3)R环的形成会降低DNA的稳定性，若非模板链上 胞嘧啶转化为尿嘧啶，经 次DNA复制后开始产生碱 基对C一G替换为的突变基因。 答案： (1)氢键（四种)脱氧核糖核苷酸A一U、T一A、G一C DNA mRNA （2)鸟嘌哈脱氧核苷酸和鸟嘌哈核糖核苷酸模板链与 mRNA之间形成的氢键数目多，mRNA不易脱离模板链 (3)2T-A 解析：据图分析，左侧形成两个子代DNA分子，完 成DNA复制，酶A表示DNA聚合酶，酶B表解旋酶； 右侧形成信使RNA,表示转录，酶C表示RNA聚合酶。 (1)据图分析，右侧形成信使RNA,表示转录，则酶 C是RNA聚合酶，RNA聚合酶除了能催化核苷酸之间形 成磷酸二酯键外，还可催化氢键断裂；酶A表示DNA 聚合酶，用于催化DNA分子复制，该过程原料是脱氧核 糖核苷酸；酶C表示RNA聚合酶，碱基配对方式有A一U、 T一A、G一C;转录过程中遗传信息由DNA传到mRNA。 (2)R环中含有DNA非模板链和信使RNA,含有碱基 G的核苷酸有鸟嘌哈脱氧核苷酸和鸟嘌哈核糖核苷酸； 富含G的片段容易形成R环的原因是模板链与mRNA 之间形成的氢键比例高，mRNA不易脱离模板链。 (3)R环的形成会降低DNA的稳定性，如非模板链上 胞嘧啶(C)转化为尿嘧啶(U),第一次复制形成U-A, 再次复制形成A-T,即经2次DNA复制后开始产生碱基 对C-G替换为T-A的突变基因。 这道试题考查了原核细胞DNA转录。 那么，原核生物的转录过程是如何发生的？ 转录就是以DNA为模板的RNA的酶促合成。这是 基因表达全过程的第一步，并最终导致由基因所编码的 蛋白质的合成。转录由RNA聚合酶催化，它需要双链 DNA模板与前体核糖核苷酸ATP、GTP、CTP和UTP。 由于原核生物和真核生物的基因结构不同，原核生物和 真核生物的转录过程是有区别的。原核生物的转录过程 相对真核生物研究的更清楚一些。 转录RNA合成的方向总是固定的，即是从RNA分 子的5'→3'。通常两条DNA链中只有一条会转录成 RNA。原核生物转录的过程如下： (1)转录起始 原核生物转录的起始包括RNA聚合酶辨认转录起 始点并与之结合，DNA双链局解开，形成转录起始复 合物。RNA聚合酶通常是多亚基酶，它们结合到双链 DNA上，并在被称为层动子的部位进行转录。后动子 是基因起始处的DNA序列，即在编码区5'端（上游)。 为使模板链能与碱基配对，DNA双螺旋必须局部解旋。 解旋从RNA聚合酶结合的后动子部位开始，然后聚合酶 从一特定的、被称为起始位点的核苷酸处起始RNA链的 合成。 (2)转录延长 RNA聚合酶向正在增长的RNA链的3'端共价地添 加核糖核苷酸。因此RNA聚合酶是沿着5'→3'方向延 伸正在增长的RNA链。同时酶沿着反义链的3'→5'方 向移动。酶移动时局部解旋DNA,使两条DNA链分开， 暴露出模板链，供核糖核苷酸碱基互补配对并向增长的 RNA链共价添加核糖核苷酸。DNA在RNA聚合酶看经 过转录之后又重新形成双螺旋。 σ因子从转录起始复合物上脱落，核心酶的构象发 生改变，与模板的结合较为疏松，有利于酶蛋白沿DNA 模板链由3‘向5'移动。 原核生物RNA聚合酶组成 全酶 核心酶 B B (3)转录终止 转录终止，即转录复合物的解体和RNA合成的终 止，发生在特定的DNA序列，即终止子处。终止子按其 作用是否需蛋白因子的协助至少可以分为两类：一类是 不依赖ρ因子（蛋白性终止因子）的终止子，这类终止子在 序列上有一些共通的特点，即有一段富含GC的反向重 复序列，其后跟随一段富含AT的序列（见下图），因而转 录生成的RNA的序列中能形成发夹式结构，后继一连 串U,正是RNA聚合酶转录生成的这段mRNA的结构 阻止RNA聚合酶继续沿DNA移动，并使聚合酶从DNA 链上脱落下来，终止转录。另一类是依赖p因子的终止 子，即其终止转录的作用需要p因子的协同，或至少是 受p因子的影响。 形成发夹式结构 DNA TTGCAGOCTGAGA