執行生命功能、表現生命特徵的主要物質是蛋白質分子。DNA貯存著決定生物特徵的遺傳信息,只有通過蛋白質才能表達出它的生命意義,直接決定蛋白質合成及蛋白質特徵的不是RNA而是DNA,因而人們確定DNA是遺傳信息貯存者後就推測DNA是通過RNA去決定蛋白質合成的。50年代末RNA聚合酶的發現開始證實了這一推測。
以DNA為模板合成RNA的過程稱為轉錄(transcription)。轉錄是生物界RNA合成的主要方式,是遺傳信息朋DNA向RNA傳遞過程,也是基因表達的開始(圖17-1)。轉錄也是一種酶促的核苷酸聚合過程,所需的酶叫做依賴DNA的RNA聚合酶(DNA-dependentRNA polynerase ,DDRP)。轉錄產生初級轉錄物為RNA前體(RNa precursor),它們必須經過加工過程變為成熟的RNA,才能表現其生物活性。
RNA的轉錄合成從化學角度來講類似於DNA的複製,多核苷酸鏈的合成都是以5』→3』的方向,在3』-OH末端與加入的核苷酸磷酸二酯鍵,但是,由於複製和轉錄的目的不同,轉錄又具有其特點:(1)對於一個基因組來說,轉錄只發生在一部分基因,而且每個基因的轉錄都受到相對獨立的控制(圖17-2);(2)轉錄是不對稱的。(3)轉錄時不需要引物,而且RNA鏈的合成是連續的。
真核和原核細胞內都存在有DDRP,迄今發現的DDRP的有以下特點:
①以DNA為模板;在DNA的兩條多苷酸鏈中只有其中一條鏈作為模板,這條鏈叫做模板鏈(templatestrand),又叫做無意義鏈。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈,又叫做有意義鏈,編碼鏈的的序列與轉錄本RNA的序列相同,只是在編碼鏈上的T在轉錄本RNA為U,由於RNA的轉錄合成是以DNA的一條鏈為模板而進行的,所以這種轉錄方式又叫做不對稱轉錄。
②都以四種三磷酸核苷的底物,原料;
③都遵循DNA與RNA之間的鹼基配對原由,A=U,T=A,C=G,合成與模板DNA序列互補的RNA鏈。
④RNA鏈的延長方向是5』→3』的連續合成。
⑤需要Mg2+或Mn2+離子。
⑥並不需要引物。RNA聚合酶缺乏3』→5』外切酶活性,所以沒有校正功能。