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答疑:转录是否需要解旋酶?

小呆呆 生物100 2023-02-13

由于转录的过程本身很复杂,需要的酶也很多,原核和真核又有区别,所以高中教材对该过程中所需要的酶没有具体介绍,并且以原核生物为例介绍的过程。加之教辅资料比较乱甚至错误很多。近期有不少朋友询问关于转录是否需要解旋酶的问题,今天就通过几个文献来集中解答一下。

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转录的过程

(1)转录起始

基因的转录是由RNA聚合酶催化进行的。基因的上游具有结合RNA聚合酶的区域,叫做启动子。启动子是一段具有特定序列的DNA,具有和RNA聚合酶特异性结合的位点,决定了基因转录的起始位点。RNA聚合酶与启动子结合后,在特定区域将DNA双螺旋两条链之间的氢键断开,使DNA解旋,形成单链区,以非编码链为模板合成RNA互补链的过程就开始了。

(2)转录延长

转录的延长是以首位核苷酸的3′-OH为基础逐个加入NTP,形成磷酸二酯键,使RNA逐步从5′向3′端延伸的过程。在原核生物,因为没有核膜的分隔,转录未完成即已开始翻译,而且在同一DNA模板上同时进行多个转录过程。电镜下看到的羽毛状图形和羽毛上的小黑点(多聚核糖体),是转录和翻译高效率的直观表现。

(3)转录终止

转录的终止在原核生物分为依赖Rho因子与非依赖Rho因子两类。在依赖Rho因子的生物类型中,因为Rho因子有ATP酶和解旋酶两种活性,能结合在转录产物的3′末端区并使转录停顿、产物RNA脱离DNA模板,所以可以终止转录。对于非依赖Rho因子的转录终止,其RNA产物3′端往往形成茎环结构,其后又有一串寡聚U。茎环结构可使RNA聚合酶变构而不再前移,寡聚U则有利于RNA脱离依附的DNA模板。因此,无论哪一种转录终止都有RNA聚合酶停顿和RNA产物脱出这两个必要过程。

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原核生物转录解旋由RNA聚合酶完成

在原核生物DNA转录解旋的过程中没有转录因子的参与,转录的解旋过程是在RNA聚合酶作用下完成的。

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真核生物转录解旋由转录因子完成

真核生物的转录过程远比原核生物复杂,所涉及酶的种类也不同。真核生物有3种RNA聚合酶:RNA聚合酶I 、RNA聚合酶II和RNA聚合酶III,它们在细胞内的定位、性质及转录的产物不同。与原核生物不同的是这3种酶不能直接与模板结合,必须借助于转录因子。

凡是转录起始所必需,但不是RNA聚合酶成分的任何蛋白质,都定义为转录因子。主要转录因子的功能见表:

真核生物转录过程中DNA的解旋不是由RNA聚合酶完成的,而是在转录因子的作用下实现的。

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DNA复制由解旋酶解旋

复制开始时,DNA分子首先利用细胞提供的能量,在解旋酶的作用下,把两条螺旋的双链解开,这个过程叫做解旋

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PCR过程中高温使DNA解旋

在DNA的复制过程中,双链的解开是进行DNA复制的前提。如何在体外将双螺旋打开呢?这个过程可以通过控制温度来实现。在80~100℃的温度范围内,DNA的双螺旋结构将解体,双链分开,这个过程称为变性

DNA复制所需要的基本条件↑

综上所述
在遗传信息转录过程中,原核细胞中RNA聚合酶起解旋的作用,真核细胞中是某些转录因子起解旋作用,因此,在遗传信息的转录过程中,没有解旋酶参与,只有在DNA复制的过程中,需要解旋酶。

参考文献:

1.遗传信息的转录需要解旋酶吗_刘聪

2.转录解旋过程需要的是RNA聚合酶还是转录因子_于海林

3.转录需要解旋酶吗_谭艳华

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