烟大生化课件教案

2023年2月11日11.DNA指导下RNA的合成过程、有关的酶2.RNA指导下RNA和DNA的合成及其意义3.RNA的转录后加工基本要求第1页/共47页第一页，共48页。2023年2月11日21958，Crick，中心法则一、转录——DNA指导下RNA的合成第2页/共47页第二页，共48页。2023年2月11日3DNA复制：以DNA为模板合成DNA，遗传信息自上一代细胞向下一代细胞传递转录：以DNA为模板合成RNA，遗传信息自DNA转录至RNA分子翻译：以mRNA为模板合成蛋白质，遗传信息表达至蛋白质逆转录：以RNA为模板合成DNA（RNA病毒、真核细胞的端粒酶）RNA复制：以RNA为模板合成RNA（RNA病毒）第3页/共47页第三页，共48页。2023年2月11日4生物体以DNA为模板合成RNA的过程转录RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合酶）第4页/共47页第四页，共48页。2023年2月11日51.模板：DNA2.原料：核苷酸3.合成方向：5′→3′4.酶：依赖DNA的

RNA聚合酶5.碱基互补配对规律6.产物：多聚核苷酸链复制和转录的异同点相同点：第5页/共47页第五页，共48页。2023年2月11日6不同点复制转录模板两股链均作为模板模板链作为模板原料

dNTPNTP聚合酶

DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代DNA双链mRNA;tRNA;rRNA配对

A-T；G-CA-U；T-A;G-C引物

RNA引物不需要引物方式(特点)

半保留复制不对称转录第6页/共47页第六页，共48页。2023年2月11日7RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点（启动子promoter）并在另一位点处终止（终止子terminator）此转录区域称为转录单位转录单位：第7页/共47页第七页，共48页。2023年2月11日8顺式作用元件调节转录的DNA序列，如启动子、终止子、增强子反式作用因子可与顺式作用元件结合的调节蛋白；如启动转录因子、终止因子RNA聚合酶几个有关的概念转录的主要酶，即依赖DNA的RNA聚合酶加工转录产生的RNA的切割、加帽、加尾和化学修饰（如形成稀有碱基）DDDP：依赖DNA的DNA聚合酶DDRP：依赖DNA的RNA聚合酶第8页/共47页第八页，共48页。2023年2月11日9（一）DNA指导的RNA聚合酶Mw：465～480kD亚基组成：α2ββ′σ(全酶)

α2ββ′（核心酶）1、原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌）σ：起始因子，引导RNA聚合酶结合到DNA启动子，开始转录不同σ因子识别不同启动子转录开始，脱离聚合酶，核心酶催化RNA延长第9页/共47页第九页，共48页。2023年2月11日10RNA聚合酶各亚基、功能ββ′：RNA聚合酶催化中心α亚基：与启动子、活化因子结合ρ因子：基因转录终止第10页/共47页第十页，共48页。2023年2月11日11Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ专一转录不同基因转录过程、产物不同2、真核生物RNA聚合酶加工产生5.8SrRNA，18SrRNA、28SrRNA第11页/共47页第十一页，共48页。2023年2月11日12（二）模板1、转录模板

作为模板转录成RNA的DNA单链——模板链对应互补链——编码链能转录mRNA，指导蛋白质合成部分——结构基因第12页/共47页第十二页，共48页。2023年2月11日132、不对称转录:DNA分子上一股转录,另一股不转录模板链并非永远在同一单链上第13页/共47页第十三页，共48页。2023年2月11日143、DNA全程复制，RNA片段转录复制：保留物种全部遗传信息——全程复制所有细胞都转录的基因——看家基因（持家基因）能连续独立转录DNA片段——转录单位第14页/共47页第十四页，共48页。2023年2月11日15反意义链或负链有意义链或正链第15页/共47页第十五页，共48页。2023年2月11日16（三）RNA聚合酶与模板的辨认结合

σ亚基：识别启动子，启动RNA合成

核心酶：延长RNA链第16页/共47页第十六页，共48页。2023年2月11日17不同σ因子识别不同启动子，调节基因转录σ70：大肠杆菌的一般基因σ32：热休克基因因热或其他应激原存在时诱导产生的一类蛋白质（HSP）高度保守，功能：增强热耐受能力σ54：固氮酶基因第17页/共47页第十七页，共48页。2023年2月11日18（四）转录过程

模板识别、起始、延长、终止1、模板识别

原核生物：σ亚基引导，聚合酶结合于启动子局部双链解开，形成转录泡

真核生物：转录因子识别启动子聚合酶在起点处形成起始复合体第18页/共47页第十八页，共48页。2023年2月11日192、转录起始

在模板链通过碱基配对合成最初RNA链3、转录延伸σ亚基脱离，核心酶向前移动，RNA链延长

原核生物：转录、翻译同时进行第19页/共47页第十九页，共48页。2023年2月11日204、转录终止

聚合酶到达转录终点

RNA、RNA聚合酶脱离终止子：能使转录终止的DNA序列终止因子：识别终止信号的辅助蛋白质因子抗终止因子使转录酶越过终止子继续转录（通读）的蛋白质因子第20页/共47页第二十页，共48页。2023年2月11日211）原核生物转录终止终止区碱基形成特殊结构RNA3′形成茎环结构、寡聚U依赖ρ因子(ρ因子与RNA结合，具ATP酶、解链酶活性)第21页/共47页第二十一页，共48页。2023年2月11日22第22页/共47页第二十二页，共48页。2023年2月11日232）真核生物转录终止

编码链：转录终止修饰点AATAAA

mRNA：polyA尾巴第23页/共47页第二十三页，共48页。2023年2月11日24转录过程第24页/共47页第二十四页，共48页。2023年2月11日25(五)启动子、转录因子启动子：与基因表达相关的特定DNA序列（顺式作用元件）

聚合酶与之特异结合，基因转录开始部位转录因子：聚合酶起始转录需要的辅助因子（蛋白质）

与顺式作用元件结合（反式作用因子）

识别其他因子或识别RNA聚合酶第25页/共47页第二十五页，共48页。2023年2月11日261、原核生物启动子：E.coli；2部分组成第26页/共47页第二十六页，共48页。2023年2月11日27

不同的启动子有不同的σ因子识别不同的启动子启动速率不同间隔长短也决定于起始速率第27页/共47页第二十七页，共48页。2023年2月11日282、真核生物启动子：复杂，差异较大mRNA启动子：3部分

-25～-30：TATA框，解链位置，决定转录起点

-75：CAAT框，与RNA聚合酶结合有关

上游：GC框，结合转录因子上游因子影响转录起始频率第28页/共47页第二十八页，共48页。2023年2月11日29启动子由转录因子识别，转录因子的种类繁多增强子：增强基因转录顺式作用元件（DNA序列）无启动子功能，位置不定第29页/共47页第二十九页，共48页。2023年2月11日30二、转录后加工

转录生成的RNA——初级转录产物（前体RNA，RNA前体）

经加工、修饰，体现生物学功能——转录后加工

形式：去除、添加核苷酸、剪切拼接等第30页/共47页第三十页，共48页。2023年2月11日31原核生物

mRNA：转录、翻译同时进行，不加工

tRNA、rRNA：加工真核生物：较复杂

转录（细胞核）、翻译（细胞质）

hnRNA：加帽、切尾，切除内含子、拼接外显子→成熟RNA

RNA：不同的加工方式，表达不同的信息第31页/共47页第三十一页，共48页。2023年2月11日32（一）原核生物rRNA加工

E.Coli：7个转录单位

转录单位：16S、23S、5SRNA、tRNA基因

16S、23S间，tRNA隔开第32页/共47页第三十二页，共48页。2023年2月11日33（二）原核生物的tRNA加工1）5‘切割2）3’切割3）3’加CCA-OH帽4）碱基修饰成稀有碱基（甲基化碱基、假尿苷）5）拼接第33页/共47页第三十三页，共48页。2023年2月11日34（三）原核生物mRNA加工第34页/共47页第三十四页，共48页。2023年2月11日35（四）真核生物rRNA加工

甲基化，假尿嘧啶化、切割第35页/共47页第三十五页，共48页。2023年2月11日36（五）真核生物mRNA加工

加帽加尾切除内含子拼接外显子第36页/共47页第三十六页，共48页。2023年2月11日37真核生物的结构基因通常是断裂的断裂基因（Splitgeneorinterruptedgene）

基因中间被一些不能表达的核苷酸序列（插入序列、内含子）隔开，致使一个结构基因被断裂成若干部分，这样的基因～第37页/共47页第三十七页，共48页。2023年2月11日38外显子（exon）

真核细胞结构基因被若干插入顺序（内含子）隔开被隔开的部分——外显子内含子（intron）

基因能被转录成mRNA前体，但不能成为mRNA组分的序列（插入序列，居间序列；interveningsequence）

原核一般无内含子第38页/共47页第三十八页，共48页。2023年2月11日391）5’加帽：保护mRNA，防止核酸酶水解第39页/共47页第三十九页，共48页。2023年2月11日40polyA能被3’外切酶水解

polyA越长，mRNA寿命越长2）3’加尾：长度决定mRNA的寿命

成熟mRNA的polyA长度20～200

加尾在细胞核内完成加尾信号第40页/共47页第四十页，共48页。2023年2月11日413、切除内含子、拼接外显子第41页/共47页第四十一页，共48页。2023年2月11日42三、在RNA指导下RNA、DNA的合成逆转录RNA复制

有些生物中，RNA是遗传信息的基本携带者，可复制

遗传信息从RNA传递给DNARNA为模板逆转录酶合成DNA第42页/共47页第四十二页，共48页。2023年2月11日43（一）RNA的复制

RNA复制酶：感染RNA病毒的细胞分离模板：病毒RNA原料：4种核苷三磷酸、Mg2+产物：RNA（与模板性质相同）

感染细胞产生正常的RNA病毒病毒RNA：病毒全部遗传信息的携带者第43页/共47页第四十三页，共48页。2023年2月11日44（二）RNA的逆转录（reversetranscription）以RNA为模板合成DNA逆转录酶（致癌RNA病毒）第44页/共47页第四十四页，共48页。2023年2月11日45

逆转录酶将RNA转录成双链DNA

双链DNA进入细胞核与宿主细胞染色体整合

整合可能导致宿主细胞的癌变

伴随宿主细胞DNA复制，病毒DN