生化复习——核酸的生物合成

1、 DNA的生物合成的生物合成 RNA的生物合成的生物合成 一、概述一、概述 二、原核生物二、原核生物DNA的复制的复制 三、真核生物三、真核生物DNA的复制的复制 四、四、DNA复制的其他方式复制的其他方式 五、五、DNA损伤和修复损伤和修复（一）概念（一）概念 DNA 复制：以一个亲代复制：以一个亲代DNA分子为模板合成两分子为模板合成两个子代个子代DNA分子的过程。分子的过程。 整个基因组的复制整个基因组的复制 原核生物的原核生物的型复制和真核生物核基因组的复制所遵循的共同原则型复制和真核生物核基因组的复制所遵循的共同原则1.1.半保留复制半保留复制 以母链为模板合成的子代以母链为模板合成

2、的子代DNADNA分子，其一条链是来自亲代分子，其一条链是来自亲代的的DNADNA链，另一条链是新合成的链。链，另一条链是新合成的链。 模板模板：指导互补链合成的：指导互补链合成的DNADNA或或RNARNA序列序列证据：证据：Meselson- Stahl实验实验2.复制是起始于复制是起始于起始位点起始位点(origin)的的双向复制双向复制复制叉：复制叉：DNA复制时，亲代复制时，亲代DNA解旋，解旋，DNA新链合成的部位形成的新链合成的部位形成的Y形结构形结构.3. 半不连续复制半不连续复制 DNA复制时两条链都作为模板复制时两条链都作为模板 DNA的合成是的合成是5 3方向的聚合方向的

3、聚合 在复制叉处，以亲代在复制叉处，以亲代DNA分子的分子的35链为模板链为模板的新链以的新链以53方向连续合成，此链称为方向连续合成，此链称为前导链前导链(1eading strand)。 在复制叉处以在复制叉处以53链为模板的新链合成方向与链为模板的新链合成方向与模板的解链方向相反，该链的合成以不连续方式模板的解链方向相反，该链的合成以不连续方式一段一段合成，这些短片段称为一段一段合成，这些短片段称为岗崎片段岗崎片段。这条。这条不连续合成的新链为不连续合成的新链为滞后链滞后链 (1agging strand)。1.解旋过程消耗能量解旋过程消耗能量 双螺旋解链、超螺旋解旋双螺旋解链、超螺旋解

4、旋2.聚合过程消耗能量聚合过程消耗能量 dNTP+(dNMP)n (dNMP)n+1+PPi（一）参与（一）参与DNA合成的主要物质合成的主要物质（二）复制的过程（二）复制的过程 复制的起始复制的起始 链的延伸链的延伸 复制的终止复制的终止1. 1. 底物和模板底物和模板 底物：底物：d dN NT TPsPs 模板：亲代模板：亲代DNADNA分子分子2.2.参与参与DNADNA复制的主要酶类和蛋白质复制的主要酶类和蛋白质1)聚合酶的种类及功能聚合酶的种类及功能DNA pol I ： 参与切去滞后链上的参与切去滞后链上的RNA引物，并聚合引物，并聚合核苷酸核苷酸 ; DNA修复修复DNA po

5、l II ： DNA修复修复DNA pol III ：复制叉处：复制叉处DNA的复制的复制 ，活性最高。，活性最高。由多亚基组成，称为由多亚基组成，称为DNA聚合酶聚合酶全酶全酶 ,组成核组成核心酶。心酶。I亚基亚基1710103 5外切活外切活性性YESYESYES5 3外切外切活性活性YESNONO聚合速率聚合速率(核苷酸核苷酸/s)16-2040250-10005-AGGTCGATGTC A-3DNA pol III 需要模板需要模板 需要需要引物引物（与模板互补）（与模板互补）:DNA不能从头合成不能从头合成 体内体内DNA生物合成的引物生物合成的引物为为RNA5 3方向聚合方向聚合校

6、读功能：校读功能：都有都有3 5外切酶活性外切酶活性模板模板 3-AGGTCGATGTCATGCGATT-5 引物：引物： 5-UCCAGCU-3聚合聚合 5-UCCAGCUA-3 3 3）DNADNA复制的复制的高保真性高保真性（DNADNA复制复制碱基错配率低）碱基错配率低） 大肠杆大肠杆菌复制的错配率：菌复制的错配率：1/109-1010 （基因组：（基因组：4.6X 106 bp） 原因：原因：严格的碱基互补配对原则严格的碱基互补配对原则 （ 1/104-5)DNA聚合酶区别碱基（聚合酶区别碱基（1/105):可区别可区别NTP和和dNTP DNA聚合酶校读功能聚合酶校读功能(准确率提

7、高准确率提高102-3 )：3 5外切酶外切酶活性活性复制后的修复机制复制后的修复机制DnaADnaA蛋白：识别并与蛋白：识别并与复制起始点（复制起始点（OricOric）的特殊）的特殊序列结合序列结合解旋解旋 ( (链）酶（链）酶（ DnaBDnaB）：使）：使DNADNA的两条互补链分的两条互补链分离离 DnaCDnaC：协助：协助DnaBDnaB结合在起始点并打开双链结合在起始点并打开双链 DNADNA拓扑异构酶（拓扑异构酶（DNA topoisomeraseDNA topoisomerase）：除去）：除去超超螺旋螺旋，克服双链解链时形成的紧密扭结现象；，克服双链解链时形成的紧密扭结现

8、象； 拓扑：物体或图象作弹性移位或变形而物体不变拓扑：物体或图象作弹性移位或变形而物体不变拓扑酶对拓扑酶对DNADNA分子的作用是可以水解、又可以连接磷酸二酯键分子的作用是可以水解、又可以连接磷酸二酯键 单链单链DNADNA结合蛋白结合蛋白(SSB)(SSB)：稳定：稳定DNADNA单链单链 引物酶引物酶: : 催化催化RNARNA引物引物的合成的合成 滑动钳滑动钳 (Sliding DNA clamp)Sliding DNA clamp)：使：使DNADNA聚合酶聚合酶稳定在模板上稳定在模板上 RNAse H RNAse H ：酶切：酶切RNARNA引物引物 DNADNA连接酶连接酶 ：连接

9、缺口：连接缺口(nick)(nick) 在岗崎片段的连接、在岗崎片段的连接、DNA的修复和的修复和DNA重组中，重组中，DNA连接酶连接酶都是不可缺少的。都是不可缺少的。 一）复制的起始一）复制的起始 1 1复制的起始点：复制是在基因组中特殊序列开始的，该特复制的起始点：复制是在基因组中特殊序列开始的，该特殊序列为殊序列为复制的起始点复制的起始点 (1)(1)原核生物染色体、病毒和核外原核生物染色体、病毒和核外DNADNA只有一个复制起始点只有一个复制起始点 （2 2）大肠杆菌的）大肠杆菌的复制起始点：复制起始点：OriCOriC 长度为长度为245bp245bp （3 3）OriCOriC序

10、列包含序列包含: : 3 3组串联重复序列（组串联重复序列（ 13bp13bp，富含，富含ATAT ）：复制泡中心）：复制泡中心 4 4个个9bp9bp重复序列重复序列 ：DnaADnaA识别和识别和结合位点结合位点 （1）起始点解链）起始点解链 DnaADnaA结合至结合至OricOric的的9bp9bp重重复序列复序列 13bp13bp重复序列解重复序列解链链 2 2个解旋酶（个解旋酶（DnaBDnaB）反向结合到两条反向结合到两条单链单链DNADNA上上 (DnaC(DnaC协助协助) )，催化，催化DNADNA双链解链双链解链(2) 每个解旋酶结合一个引物酶，形成每个解旋酶结合一个引物

11、酶，形成引发体引发体（引（引物酶、解旋酶、物酶、解旋酶、DnaC、DNA复制起始位点等组复制起始位点等组成成)，合成，合成RNA引物引物(3)(3)引物引物被被DNA pol DNA pol 识别，识别，前导链前导链开始合成开始合成(4) (4) 解链至解链至1kb1kb左右左右,2,2条条滞后链滞后链的模板指导合成的模板指导合成引引物物，滞后链的合成起始，滞后链的合成起始 1.参与复制叉移动的主要蛋白质参与复制叉移动的主要蛋白质 解旋酶、拓扑异构酶、解旋酶、拓扑异构酶、 SSB、 引物酶、引物酶、DNA聚合酶、聚合酶、连接酶等连接酶等 2.前导链的延伸前导链的延伸 边解链边聚合边解链边聚合

12、（1 1）合成引物：一条引物）合成引物：一条引物/ /约约1-2kb1-2kb （2 2）合成岗崎片段：）合成岗崎片段：DNADNA聚合酶聚合酶IIIIII （3 3）切除引物）切除引物： RNAse HRNAse H 和和DNA pol IDNA pol I （4 4）缺口平移：）缺口平移： DNA pol IDNA pol I聚合脱氧核苷酸时缺口聚合脱氧核苷酸时缺口沿滞后链移动的过程沿滞后链移动的过程 （5 5）连接岗崎片段：）连接岗崎片段：DNADNA连接酶连接酶1.终止区终止区（ter） ：顺时针复制叉：顺时针复制叉陷阱陷阱和反时针复制叉和反时针复制叉陷陷阱阱 约约600kb，复制叉可

13、以进入但不能出来复制叉可以进入但不能出来2.Ter终止子利用物终止子利用物质质（Tus） Tus-ter复合物复合物 阻止解旋阻止解旋3. Tus-ter只阻断一个方向的复制叉只阻断一个方向的复制叉4.当两个复制叉相遇时，当两个复制叉相遇时，DNA复制终止。复制终止。5.5.两个子代两个子代DNADNA分子的分离分子的分离 DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶： 能够断裂一个双链能够断裂一个双链DNADNA 使另一个使另一个DNADNA分子脱离分子脱离（一）（一）DNADNA聚合酶聚合酶1.DNA1.DNA聚合酶聚合酶、和和（EpsilonEpsilon） 2. DNA2. DNA聚合酶聚合酶:

14、: 引发复制的起始，负责引发复制的起始，负责引物引物的合成的合成 DNADNA聚合酶聚合酶：修复受损伤的：修复受损伤的DNADNA DNA DNA聚合酶聚合酶（DeltaDelta ）：负责聚合反应，复制时的负责聚合反应，复制时的主要酶。主要酶。 DNADNA聚合酶聚合酶 ：与原核的：与原核的DNApol IDNApol I相似，在复制时相似，在复制时除去引物除去引物、填补缺口，、填补缺口，修复、重组修复、重组 DNADNA聚合酶聚合酶：催化线粒体：催化线粒体DNADNA的复制的复制1.1.特点及参与物质特点及参与物质1 1）多复制起点多复制起点：DNADNA分子大，分子大，聚合速度慢聚合速度

15、慢（约（约50dNTP/s)50dNTP/s) 复制起点复制起点/ 30,000 to 300,000 bp/ 30,000 to 300,000 bp2 2）复制起始点比）复制起始点比OricOric短：短：含含ARS(ARS(自主复制序列自主复制序列）3 3）参与物质：）参与物质：DNADNA聚合酶聚合酶 、复制因子复制因子RFRF等等2. 2. 起始起始 G1G1期期形成前复制复合物（形成前复制复合物（prepreRCsRCs） S S期期prepreRCsRCs被被细胞周期蛋白依赖激酶细胞周期蛋白依赖激酶(CDK)(CDK)磷酸化修饰磷酸化修饰，结合，结合DNADNA聚合酶聚合酶等蛋白

16、等蛋白-开始复制开始复制( (形成复制叉、形成引发体和合成引物）形成复制叉、形成引发体和合成引物） 参与物质：聚合酶参与物质：聚合酶（引物酶）（引物酶）、 （聚合、解（聚合、解旋）旋） 、 （切除引物、（切除引物、填补缺口填补缺口）等）等 前导链的延长前导链的延长 滞后链的延长滞后链的延长 引物和岡崎片段短引物和岡崎片段短end-replication problem3 5 解链方向：351 1）端粒（）端粒（telomeretelomere）：线性染色体的两个末端）：线性染色体的两个末端 作用：维持染色体的稳定性作用：维持染色体的稳定性2 2）端粒）端粒DNADNA结构特点结构特点: : 短

17、序列（短序列（TGTG丰富）的丰富）的串联重复串联重复 人：人：- -TTAGGGTTAGGG- - 3 3末末端有端有ssDNAssDNA 1.1.端粒及结构特点端粒及结构特点 2.2.端粒酶端粒酶(telomerase)(telomerase)：蛋白质和：蛋白质和RNARNA组成组成 （1 1）含）含逆转录酶逆转录酶 （2 2）RNARNA（450bases450bases）：其中）：其中- -AAUAAUCCCCCCAAUAAU- -为合为合成端粒成端粒- -TTAGGGTTAGGG- -的模板的模板3.3.端粒的合成：端粒的合成：（RNARNA) 3) 3 - - AAUAAUCCCC

18、CCAAUAAU-5-5( (端粒端粒DNADNA）5 5- TTAGGG TTAGGGTTATTA 3 3 1.逆转录病毒基因组的复制逆转录病毒基因组的复制 逆转录病毒：基因组是逆转录病毒：基因组是RNA分子分子1)逆转录：以逆转录：以RNA为模板合成为模板合成DNA的过程的过程 2)逆转录酶逆转录酶：依赖：依赖RNA的的DNA聚合酶聚合酶3)逆转录病毒基因组的复制过程逆转录病毒基因组的复制过程 RNA DNA RNA 滚环复制滚环复制(rolling circle replication)是噬菌是噬菌体中常见的体中常见的DNA复制方式。许多病毒复制方式。许多病毒DNA的复的复制、质粒制、质

19、粒DNA的复制，以及许多基因扩增时都采的复制，以及许多基因扩增时都采用这种方式用这种方式. 1.亲代双链亲代双链DNA的一条的一条链在链在DNA复制起点处被复制起点处被切开，其切开，其5端游离出来端游离出来； 2.切开链的切开链的3-OH端聚端聚合脱氧核糖核苷酸延伸合脱氧核糖核苷酸延伸，以未切断的亲代链为，以未切断的亲代链为模板合成一条子链；模板合成一条子链； 3.被切断亲代被切断亲代DNA链上链上的的5端被单链结合蛋白端被单链结合蛋白所结合，并作为模板，所结合，并作为模板，指导合成冈崎片段指导合成冈崎片段 ，合，合成滞后链。成滞后链。3. D环复制环复制首先在动物线粒体中被发现首先在动物线粒

20、体中被发现1 1）线粒体）线粒体 叶绿体叶绿体DNADNA某些质粒的复制为某些质粒的复制为D D环环复制复制2 2）特点）特点 内外环复制起点内外环复制起点不在同一位置不在同一位置 内外链的复制内外链的复制不同步不同步 两条链的合成高度不对称，一条链上迅速合成出互两条链的合成高度不对称，一条链上迅速合成出互补链，另一条链则为游离的单环。补链，另一条链则为游离的单环。如如 F or Fi X174 噬菌体噬菌体 遗传物质为遗传物质为单链环形单链环形DNA分子分子 两个阶段：两个阶段： - strand的合成的合成 + strand的合成的合成 1.1.原因原因：复制时的错配、：复制时的错配、自发

21、自发、环境因素环境因素（化学诱变剂、（化学诱变剂、紫外辐射、电离辐射）紫外辐射、电离辐射） 2.DNA2.DNA损伤形式：损伤形式：（1 1）形成）形成胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体：辐射：辐射（2 2）胞嘧啶脱氨胞嘧啶脱氨-尿嘧啶：如亚硝酸盐尿嘧啶：如亚硝酸盐 （3 3）嘌呤核苷酸残基自发）嘌呤核苷酸残基自发脱嘌呤脱嘌呤 （4 4）缺失缺失和和插入插入 （5 5）重排重排：大片段的交换：大片段的交换 Cancer risk and oxidative DNA damage in man.These include oxidative damage to DNA, which experimen

22、tal studies in animals and in vitro have suggested are an important factor in carcinogenesis. The most abundant of DNA lesions , 8-oxo-7,8-dihydro-2-deoxyguanosine (8-oxodG), is also the most mutagenic, resulting in GT transversions which are frequently found in tumor relevant genes1. 光修复：光修复：嘧啶二聚体在

23、可见光嘧啶二聚体在可见光照射照射下（激活下（激活光复活酶光复活酶）分解成）分解成单体。单体。2. 切除修复切除修复1)碱基切除修复碱基切除修复DNA糖苷酶糖苷酶：识别错误碱基并切割：识别错误碱基并切割N-糖苷键糖苷键,形成形成脱碱基核苷酸（脱碱基核苷酸（AP)AP核酸内切酶核酸内切酶: 水解水解AP附近的磷酸二附近的磷酸二酯键酯键 DNADNA聚合酶聚合酶：切除损伤链：切除损伤链, ,并修复合成并修复合成 DNADNA连接酶连接酶：连接缺口：连接缺口2）核苷酸切除核苷酸切除修复修复特异的内切酶特异的内切酶: 识别识别并切断损伤的一段并切断损伤的一段DNADNA解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶DN

24、A连接酶连接酶 3.重组修复：错误模板复制的子链与健康链重组重组修复：错误模板复制的子链与健康链重组4.SOS修复修复 指指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种种DNA修复方式。修复方式。（一）（一）PCR技术技术1.PCR：聚合酶链式反应：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction）2.Taq DNA聚合酶聚合酶 来源：嗜热杆菌来源：嗜热杆菌 最适反应温度：最适反应温度：7580 95：半衰期：半衰期40min3.反应体系反应体系 缓冲液（含缓冲液（含镁离子镁离子）、模板、）、模板、dNTP、引物引物(DNA)、

25、DNA聚合酶聚合酶4.反应的反应的程序程序 预变性预变性热变性热变性退火退火链延伸链延伸补平补平 5-3 3-5 95变性变性 5-3 3-5 引物引物与模板退火与模板退火 5-3 3 -5 5 - 3 3-5 72 延伸延伸 5-3 3-5 5 - 3 3-5 变性、退火、延伸循环变性、退火、延伸循环 72 72 补平补平 4 4 end end （二）序列测定：双脱氧链终止法（二）序列测定：双脱氧链终止法 PCR技术技术 链终止剂：链终止剂：双脱氧核苷三磷酸（双脱氧核苷三磷酸（2,3-ddNTP） 1.待测序列为模板待测序列为模板 3-CGTTAGATG-5 2.4个个PCR反应体系反应体

26、系（1）反应体系）反应体系1 底物：底物： ddATP dATP dGTP dTTP dCTP 5-GCA 5-GCAA 5-GCAACTA 5-GCAACTACG3 3-CGTTAGATGC5-模板模板 （2）反应体系）反应体系2： 底物（底物（ ddGTP dATP dGTP dTTP dCTP） 5-G 5-GCAACTACG3 3-CGTTAGATGC5-模板模板 （3）反应体系）反应体系3： 底物（底物（ ddCTP dATP dGTP dTTP dCTP） 5-GC 5-GCAAC 5-GCAACTAC 5-GCAACTACG 3-CGTTAGATGC5-模板模板 （4）反应体系）

27、反应体系4： 底物（底物（ ddTTP dATP dGTP dTTP dCTP） 5-GCAAT 5-GCAAGT 5-GCAACTACG 概述概述 原核生物原核生物RNA的合成的合成 真核生物真核生物RNA的合成的合成一、概述一、概述（一）转录（一）转录 转录：以转录：以DNADNA为模板合成为模板合成RNARNA分子的过程分子的过程（二）与（二）与DANDAN复制的区别复制的区别 1.1.原料：原料：N NT TP P 2.2.是是基因序列基因序列的转录的转录 3.3.可连续转录多可连续转录多copycopy 4.4.不需要引物不需要引物5.5.只有一条链作为模板只有一条链作为模板 模板链

28、模板链( (无意义链）：指导无意义链）：指导RNARNA合成的链合成的链, , 编码链编码链（有意义链有意义链，非模板链）：与模板链互补的那条，非模板链）：与模板链互补的那条DNADNA链链6.转录的精确性低（转录的精确性低（1/1045） 原核原核RNARNA的种类的种类 1.tRNA1.tRNA：来自大的前体：来自大的前体 2.rRNA2.rRNA：30SrRNA30SrRNA（23S23S、 16S16S、 5SrRNA5SrRNA的前体）的前体） 3.mRNA3.mRNA 4.4.小小RNARNA 真核生物真核生物RNARNA的种类的种类1.tRNA1.tRNA：由大的：由大的RNAR

29、NA前体剪切加工而成前体剪切加工而成2.rRNA2.rRNA： 45SrRNA45SrRNA（28S28S、 18S18S、 5.8SrRNA5.8SrRNA的前体）的前体） 5SrRNA5SrRNA：专门的基因编码专门的基因编码3. mRNA3. mRNA 45SrRNA45SrRNA（28S28S、 18S18S、 5.8SrRNA5.8SrRNA的前体）的前体）（一）（一）RNARNA聚合酶聚合酶（二）启动子（二）启动子（三）转录过程（三）转录过程 起始起始 延伸延伸 终止终止（四）转录后加工（四）转录后加工 细菌只有一种细菌只有一种RNA聚合酶聚合酶 全酶全酶 ：（：（2） 核心酶：核

30、心酶： （2 ） ：识别模板上的启动子：识别模板上的启动子 无无3 5外切酶活性外切酶活性1.1.启动子启动子：基因转录起始区域内与：基因转录起始区域内与RNARNA聚合酶结合并起始聚合酶结合并起始转录的转录的一段一段DNADNA序列序列。2 2. . 结构特点结构特点： 两个高度保守两个高度保守DNADNA序列，与聚合酶的序列，与聚合酶的 相互作用的部位。相互作用的部位。 1010区：区： -TATAAT-TATAAT- 3535区：区： -TTGACA-TTGACA- UP element(上游启动子元件）上游启动子元件） 转录起始点转录起始点：1，被转录部分为下游，被转录部分为下游 （）

31、一）转录的起始一）转录的起始 1.RNA1.RNA聚合酶（聚合酶（亚基）识别并结合启动子，形成亚基）识别并结合启动子，形成封闭式复合体；封闭式复合体； 2.2.聚合酶构象改变，启动聚合酶构象改变，启动121215bp15bp（-10-10区）的序区）的序列解链，形成列解链，形成开放性复合体开放性复合体，转录开始。，转录开始。 3 3、启动子逃逸（、启动子逃逸（promotor escapepromotor escape）：聚合）：聚合8 89bases9bases后，后， 脱离全酶，聚合酶离开启动子区。脱离全酶，聚合酶离开启动子区。 二）转录的延伸二）转录的延伸 RNARNA聚合酶沿聚合酶沿D

32、NADNA链移动，聚合核苷酸，进入转录链移动，聚合核苷酸，进入转录延伸阶段延伸阶段 505090bases/S90bases/S RNARNA聚合酶的功能聚合酶的功能： DNADNA的解链的解链 聚合核苷酸，形成聚合核苷酸，形成3-53-5磷酸二酯键磷酸二酯键 校正功能（焦磷酸裂解编辑功能和水解编辑功能校正功能（焦磷酸裂解编辑功能和水解编辑功能) ) DNADNA链的复性链的复性 RNA RNA链从模板上释放链从模板上释放三）转录的终止三）转录的终止 1.1.转录的终止：至转录转录的终止：至转录终止子序列终止子序列时，时，RNARNADNADNA杂和体分离，杂和体分离，DNADNA恢复为双链，

33、恢复为双链，RNARNA聚合酶、聚合酶、RNARNA链链从从DNADNA模板上释放出来。模板上释放出来。 2.2.终止子序列：能够使转录终止的特殊终止子序列：能够使转录终止的特殊DNADNA序列。序列。 3.3.终止机制：终止机制： (1)(1)不依赖不依赖因子因子的的终止终止 (2)(2)依赖依赖 因子的终止因子的终止(1)不依赖不依赖因子因子的的终止终止 1 1）模板上的两个特殊序列：）模板上的两个特殊序列： 自我互补序列自我互补序列：转录后可以形成转录后可以形成发卡发卡 高度保守的高度保守的4 48A8A序列序列：位于自我互补序列之后：位于自我互补序列之后 5-5-G GCGATGCGG

34、ACCGATGCGGACCTAATGACTAATGAGTCCGCATCGGTCCGCATCGC CTTTTTTTT-3TTTTTTTT-3（编码链）（编码链） 3-3-CGCTACGCCTGCGCTACGCCTGGATTACTGATTACTCAGGGGTAGCGCAGGGGTAGCGAAAAAAAA-5AAAAAAAA-5（模板链）（模板链） 5-5-G GCGAUGCGGACGAUGCGGAC CCUAAUGACUAAUGAG GUCCGCAUCGUCCGCAUCGC CUUUUUUUUUUUUUUUU-3-3（RNARNA）2 2）机制：）机制：发卡的形成发卡的形成能断能断裂裂A=UA=U

35、碱基对，破坏碱基对，破坏RNARNA与与模板、模板、RNARNA聚合酶之间的聚合酶之间的相互作用，相互作用，导致导致转录复合转录复合体体的解体而终止转录的解体而终止转录。(2)(2)依赖依赖因子的终止因子的终止 1 1）终止序列终止序列：富含：富含CACA的序列的序列 2 2）机制：）机制： 因子因子（ ATPaseATPase活性和活性和RNA-DNARNA-DNA解旋解旋活性）和活性）和RNARNA上的特殊位点（上的特殊位点（rutrut位点）位点）结合，并滑行至结合，并滑行至终止序终止序列列，使，使RNARNA释放出来。释放出来。 tRNAtRNA：切割、碱基修饰、加：切割、碱基修饰、加

36、33-CCA-CCA rRNArRNA：切割、修饰：切割、修饰 RNARNA聚合酶聚合酶 与起始相关的转录因子与起始相关的转录因子 RNARNA聚合酶聚合酶的启动子的启动子 转录过程及转录过程中的加工转录过程及转录过程中的加工 tRNAtRNA的转录后加工的转录后加工 rRNArRNA的转录后加工的转录后加工（一）一）RNARNA聚合酶聚合酶 RNA pol RNA pol ：rRNArRNA前体（前体（ 45SrRNA45SrRNA） RNA pol RNA pol ： mRNAmRNA的前体的前体，小小RNARNA RNA pol RNA pol ： tRNAtRNA，5srRNA5srR

37、NA ， 小小RNARNA （二）与起始相关的二）与起始相关的转录因子转录因子 TFTFD D（ TBPTBP，识别，识别TATATATA盒）、盒）、TFTFA A、TFTFB B、 TFTFE E 、TFTFF F 、 TFTFH H等。等。RNARNA聚合酶聚合酶的启动子的特殊序列：的启动子的特殊序列： TATATATA盒盒：3030 CAATCAAT盒盒: -70: -70-80bp(CCAAT)-80bp(CCAAT) GCGC盒盒： -80-80-110bp -110bp InrInr: :起始元件起始元件( (下游下游) ) 每个启动子只有上述每个启动子只有上述4 4个序列中的个序

38、列中的2 23 3个个顺式作用元件顺式作用元件：基因中参与基因转录调控的：基因中参与基因转录调控的DNADNA序列序列。反式作用因子：识别和结合顺式作用元件，参与基因表达调控的因子。反式作用因子：识别和结合顺式作用元件，参与基因表达调控的因子。1 1、起始、起始 TBPTBP（ TATATATA盒结合蛋白）识别盒结合蛋白）识别TATATATA盒盒，在启动子部位，在启动子部位结合多种结合多种TFTF，形成形成closed complex DNAclosed complex DNA解旋解旋 open complex open complex RNApol RNApol 的的C-C-末端结构域被磷酸

39、化修饰末端结构域被磷酸化修饰 转录起始转录起始【特定基因的转录还需要其他特定蛋白因子（如调控蛋白）的协助特定基因的转录还需要其他特定蛋白因子（如调控蛋白）的协助】 合成合成606070bases70bases后，后，TFTFE E与与TFTF H H脱离聚合酶，脱离聚合酶，结合结合延伸因子延伸因子，进入延伸阶段。，进入延伸阶段。TFTFS S：提高转录速度和转录精确性提高转录速度和转录精确性FACTFACT(Facilitates Chromatin Transcription) (Facilitates Chromatin Transcription) ：促染色质转录因子（破坏：促染色质转录

40、因子（破坏核小体的结构）核小体的结构）（1 1）模板上模板上的的剪切信号序列剪切信号序列被转录，被转录，酶复合体酶复合体结合到结合到mRNAmRNA上上的的剪切信号序列剪切信号序列；（2 2）切除）切除mRNAmRNA的的33端末端序列端末端序列, ,并结合并结合poly Apoly A聚合酶聚合酶（PAPPAP），）， 催化腺苷酸的催化腺苷酸的聚合，形成聚合，形成poly Apoly A尾。尾。（3 3）聚合酶与模板分离，）聚合酶与模板分离，一次一次转录终止。转录终止。 转录循环进行（转录循环进行（transcription cycletranscription cycle）poly Apo

41、ly A尾不依赖模板尾不依赖模板 组蛋白的组蛋白的mRNAmRNA一般没有一般没有poly Apoly A尾尾 （1 1）5 5端带帽端带帽 （2 2）内含子的剪接）内含子的剪接 （3 3） 33端端加加poly(A)poly(A)尾尾 （4 4）特定位点的碱基编辑）特定位点的碱基编辑1)51)5帽的形式：帽的形式： m m7 7G GpppG(A)pppG(A)，m m7 7G GppppppGmGmN N，或或m m7 7G GppppppGmGmNmNm mRNA mRNA合成合成202040bases40bases后开始后开始2 2）形成）形成a a：5 5 的一个磷酸基团被去除（的一

42、个磷酸基团被去除（RNARNA三磷酸三磷酸化酶化酶）；）；b b： mRNAmRNA前体前体 5 5 端端磷酸基团攻击游离磷酸基团攻击游离G G的的磷酸基团，形成磷酸基团，形成5555三磷酸三磷酸酯酯键（键（鸟苷酸转移酶鸟苷酸转移酶）；）；C C：鸟嘌呤：鸟嘌呤7-N7-N被甲基化修饰被甲基化修饰( (甲基转移酶甲基转移酶）。）。 1 1）真核基因是）真核基因是断裂基因断裂基因 含含外显子外显子和和内含子内含子，都转录都转录。 外显子（外显子（ExonExon）：基因中的编码序列及与翻译相关的序列：基因中的编码序列及与翻译相关的序列 内含子（内含子（intronintron）：在转录加工过程中

43、，从最初的转录产物中切除的基因内：在转录加工过程中，从最初的转录产物中切除的基因内部的核苷酸序列。部的核苷酸序列。2 2） 剪接剪接 将将初始转录产物初始转录产物中中内含子内含子去除，并把外显子连接为成熟去除，并把外显子连接为成熟的的mRNAmRNA分子的过程分子的过程. 边转录边剪接边转录边剪接 核内不均一（核内不均一（HnRNAHnRNA）：）：真核生物转录生真核生物转录生成成mRNAmRNA的初级转录物和各种剪接中间体的混合物的初级转录物和各种剪接中间体的混合物. .3 3）剪接类型）剪接类型 内含子类型：内含子类型：a a）Group Group intron intron（自我剪接）

44、（自我剪接）some nuclear, mitochondrial,and chloroplast genes coding for rRNAs,mRNAs, and tRNAs.b）Group intronsGroup introns（自我剪接）（自我剪接）mitochondrial or chloroplast mRNAs in fungi, algae, and plants.c c）Spliceosomal intronSpliceosomal intronNuclear mRNA primary transcripts.d d）tRNAtRNA基因的内含子基因的内含子 内含子内含子5

45、 UA GU 3 5Splice site 3Splice site 剪接机制：两次转酯反应剪接机制：两次转酯反应游离的游离的G-3-OHG-3-OH( (亲核试剂）亲核试剂） 攻击内含子攻击内含子5 5 剪接位点的磷酸基团，使磷脂剪接位点的磷酸基团，使磷脂键水解；键水解；5 5 外显子的外显子的3 3 OHOH，攻击内含子，攻击内含子3 3 剪接位点的磷酸基团，剪接位点的磷酸基团，在两在两exonexon间形成新的磷酸二酯键，内含子被释放。间形成新的磷酸二酯键，内含子被释放。 内含子内含子5 UG1 A GU 3 5Splice site branch site 3Splice site 机

46、制：机制：Branch site A-Branch site A-2 2-OH-OH 攻击内含子攻击内含子5 5 磷酸二酯键。磷酸二酯键。 5 5 外显子的外显子的3 3 OHOH，攻击内含子，攻击内含子3 3 端磷酸二酯键，在两端磷酸二酯键，在两exonexon间形成新的磷酸二酯键，并释放内含子。间形成新的磷酸二酯键，并释放内含子。 内含子内含子 5 AGA(G)AGU Py tract GU 3 5Splice site branch site 3Splice site 三个保守的识别位点三个保守的识别位点: 5剪接位点剪接位点GU 分支位点分支位点A（内含子中）（内含子中） 3剪接位点剪

47、接位点AG 剪接体（剪接体（Spliceosome） 由由小分子核糖核蛋白体小分子核糖核蛋白体(snRNPs)(snRNPs)与与hnRNAhnRNA组成的具有剪接组成的具有剪接mRNAmRNA功能的复合功能的复合体。体。 每种每种snRNPssnRNPs（用（用U U表示）含有一种或二种表示）含有一种或二种核内小核内小RNA (snRNA)RNA (snRNA)和数种蛋白因和数种蛋白因子子 剪接机制剪接机制 内含子内含子5 5- -边界序列和分支位点（靠近边界序列和分支位点（靠近3 3- -端）序列分别与端）序列分别与U U1 1、U U2 2的的snRNAsnRNA配对，使配对，使snRN

48、PsnRNP结合在内含子两端。结合结合在内含子两端。结合U U4 4、U U5 5、U U6 6，形成，形成剪接体，然后发生重排，使剪接体，然后发生重排，使U U1 1、U U4 4释放，释放， U U2 2、U U5 5和和U U6 6的催化下发生两的催化下发生两次次转酯反应转酯反应： 分支位点分支位点 2-OH2-OH 攻击攻击内含子内含子与与上游外显子间的上游外显子间的磷酸二酯键，磷酸二酯键， 上游外显子上游外显子与与内含子内含子断裂；断裂； 上游外显子上游外显子 3 3 OHOH，攻击，攻击内含子内含子与与下游外显子下游外显子间的磷酸二酯键，间的磷酸二酯键， 下游外显子下游外显子与与intronintron断裂，断裂，内含子内含子释放（降解），释放（降解）， 两外显子两外显子间形成间形成新的磷酸二酯键。新的磷酸二酯键。 选择性剪接选择性剪接：一个一个pre-mRNA可以剪接多个成熟的可以剪接多个成