备课素材：原核生物的转录 高中生物人教版必修2

原核生物的转录先看一道试题：当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时，会形成RNA—DNA杂交体，这时非模板链、RNA—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。  （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—G替换为      的突变基因。 答案：（1）氢键  （四种）脱氧核糖核苷酸   A—U、T—A、G—C  DNA  mRNA   （2）鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸   模板链与mRNA之间形成的氢键数目多，mRNA不易脱离模板链   （3）2  T—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—U、T—A、G—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的核苷酸有鸟嘌呤脱氧核苷酸和鸟嘌呤核糖核苷酸；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双链局部解开，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 ，并在被称为启动子的部位进行转录。启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聚合酶结合的启动子部位开始，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 （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mRNA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ρ因子的终止子，即其终止转录的作用需要ρ因子的协同，或至少是受ρ因子的影响。形成发夹式结构 在终止反应中，RNA-DNA杂交体分开以重新形成双链DNA，同时RNA聚合酶和所合成的RNA从DNA链上释放下来。     例、当某些基因转录形成的mRNA分子难与模板链分离时,会形成RNA—DNA杂交体,这时非模板链、RNA—DNA杂交体共同构成三链杂合片段。由于新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂合链,导致该片段中DNA模板链的互补链只能以单链状态存在。下列说法错误的是(   )A.三链杂合片段的形成会影响遗传信息的转录和翻译B.三链杂合片段结构的形成阻碍了解旋酶或RNA聚合酶的移动C.三链杂合片段中嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数D.三链杂合片段的形成,标志着相关基因正在进行复制 解析：据题意分析，DNA转录过程中，以DNA的一条链为模板，合成信使RNA，当转录形成的mRNA从分子与模板链不易分离时，会形成RNA-DNA杂交链，此时非模板链、RNA-DNA杂交体共同构成三链杂合片段。 三链RNA-DNA杂合片段，由于新产生的mRNA与DNA模板链形成了稳定的杂合链，导致该片段中DNA模板链的互补链只能以单链状态存在，因此，三链杂合片段结构的形成阻碍了解旋酶或RNA聚合酶的移动，从而影响了遗传信息的转录和翻译,A、B正确；三链杂合片段中，双链DNA中的嘌呤碱基总数一定等于嘧啶碱基总数，但单链RNA中嘌呤碱基总数与嘧啶碱基总数不一定相等，三链杂合片段中嘌呤碱基总数不一定等于嘧啶碱基总数，正确；三链杂合片段中的RNA是由DNA转录形成的，三链杂合片段的出现可以判断相关基因正在进行转录，而不是复制，D错误。故答案为D。