第三章生物信息的传递上

第三章生物信息的传递上第1页，课件共131页，创作于2023年2月Reversetranscription第2页，课件共131页，创作于2023年2月第一节RNA的转录转录的基本过程转录机器的主要成分第3页，课件共131页，创作于2023年2月其中模板链（templatestrand）也叫反义链(antisensestrand)与模板链互补的链因为与RNA链碱基序列相同，所以叫编码链（codingstrand）叫正义链（sensestrand）。5′3′3′3′5′5′DNARNA转录方向反义链模板链、（－）链正义链、编码链、（+）链转录：以DNA为模板合成RNA的过程第4页，课件共131页，创作于2023年2月一、转录的基本过程模板识别转录起始转录延伸转录终止第5页，课件共131页，创作于2023年2月第6页，课件共131页，创作于2023年2月1、模板识别RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程识别序列结合序列起始位点启动子RNA聚合酶（全酶）原核生物结合第7页，课件共131页，创作于2023年2月第8页，课件共131页，创作于2023年2月

真核生物的转录起始是在转录因子的 协助下，RNA聚合酶辨认结合转录起 始点上游的DNA序列(启动子)，生成 起始复合物。第9页，课件共131页，创作于2023年2月σ因子辨认起始点RNA聚合酶全酶结合到起始点

打开双链RNA链合成开始σ因子脱落，RNA链延长2、转录起始原核生物：第10页，课件共131页，创作于2023年2月真核生物：第11页，课件共131页，创作于2023年2月3、转录延伸第12页，课件共131页，创作于2023年2月第13页，课件共131页，创作于2023年2月第14页，课件共131页，创作于2023年2月4、转录终止第15页，课件共131页，创作于2023年2月第16页，课件共131页，创作于2023年2月第17页，课件共131页，创作于2023年2月TranscriptionRNApolymerase,RNA聚合酶closedpromotercomplex,封闭的启动子复合物openpromotercomplex,开放的启动子复合物initiationelongationterminationRNAproductRNAchainsaresynthesizedina5’to3’direction第18页，课件共131页，创作于2023年2月二、转录机器的主要成分RNA聚合酶转录复合物第19页，课件共131页，创作于2023年2月1、RNA聚合酶(1)E.ColiRNA聚合酶

全酶:α2ββ′σ核心酶：α2ββ′α2ββ′σ（全酶holoenzyme）=α2ββ′+σ第20页，课件共131页，创作于2023年2月第21页，课件共131页，创作于2023年2月第22页，课件共131页，创作于2023年2月(2)真核生物的RNA聚合酶三种不同的RNA聚合酶根据它们对α-鹅膏蕈碱（α-amanitin）的敏感性不同分为RNA聚合酶I、II、III。

第23页，课件共131页，创作于2023年2月对抑制物的敏感性

酶的种类

真核生物RNA聚合酶

对高浓度α-鹅膏蕈碱敏感

RNA聚合酶III

对低浓度α-鹅膏蕈碱敏感

RNA聚合酶II对α-鹅膏蕈碱不敏感

RNA聚合酶I

第24页，课件共131页，创作于2023年2月真核生物RNA聚合酶第25页，课件共131页，创作于2023年2月2、转录复合物原核生物第26页，课件共131页，创作于2023年2月真核生物第27页，课件共131页，创作于2023年2月第28页，课件共131页，创作于2023年2月第二节启动子与转录起始第29页，课件共131页，创作于2023年2月一段位于结构基因5’端上游区的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确地结合并具有转录起始的特异性。启动子（Promoter）+1转录起点增强子转录单元（transcriptionunit）第30页，课件共131页，创作于2023年2月一、启动子区的基本结构1、原核生物启动子结构-10signal(TATAbox,Pribnowbox)-35signal（TTGACA）

transcriptionstartsite第31页，课件共131页，创作于2023年2月确定被保护DNA的序列第32页，课件共131页，创作于2023年2月操纵子-35区-10区+1trptRNAlacrecAaraTyrTTTACA....N16.....TATGAT.....N7.....A...TTTACA.....N17.....TATGTT......N6....A....TTGATA.....N16.....TATAAT......N7....A....CTGACG....N18.....TACTGT......N6....A.......TTGACA....N17....TTAACT.....N7.....A....第33页，课件共131页，创作于2023年2月第34页，课件共131页，创作于2023年2月-35区的序列与起始点的辨认有关,称为辨认位点,-10区的序列称为Pribnow盒(box)结合位点第35页，课件共131页，创作于2023年2月2、真核生物启动子结构1）-25bp~-30bpTATAboxDNA解链开始转录位置2）CAATbox-75左右，RNA聚合酶结合有关3）更上游GCbox转录因子结合其上4）增强子第36页，课件共131页，创作于2023年2月ATATAACCAATGCCACACCC

或GGGCGGG+1转录起点TATAboxCAATboxGCbox增强子-35~-25-80~-70-110~-80

promotermodel(RNAPolII)第37页，课件共131页，创作于2023年2月第38页，课件共131页，创作于2023年2月RNApolⅠpromoter+1+6-31-100UCE:50~80bpCorepromoterPre-rRNAgeneEnhancetranscriptionEssentialfortranscription第39页，课件共131页，创作于2023年2月InitiationofpolⅠgene’stranscriptionUBFUBFSL1POLⅠNOTE:UBF----upstreambindingfactorSL1----selectivityfactor

第40页，课件共131页，创作于2023年2月PolⅢgene+1内启动子Abox+50~+65Cbox+81~+995srRNAgene第41页，课件共131页，创作于2023年2月二、启动子区的识别RNA聚合酶与启动子的识别——通过氢键互补的方式识别，并由非特异性结合到特异性结合.第42页，课件共131页，创作于2023年2月大沟和小沟：大沟中碱基的差异很易被识别，是蛋白质结合特异DNA序列的位点。第43页，课件共131页，创作于2023年2月第44页，课件共131页，创作于2023年2月三、酶与启动子区的结合RNA聚合酶全酶与启动子区闭合双链DNA结合形成二元闭合复合物（全酶、模板DNA）再解链为二元开链复合物，转录起始，形成三元复合物（全酶、模板DNA、新生RNA），因子释放，RNA合成开始：第45页，课件共131页，创作于2023年2月TranscriptionRNApolymerase,RNA聚合酶closedpromotercomplex,封闭的启动子复合物openpromotercomplex,开放的启动子复合物initiationelongationterminationRNAproductRNAchainsaresynthesizedina5’to3’direction第46页，课件共131页，创作于2023年2月第47页，课件共131页，创作于2023年2月四–10区和-35区的最佳距离-10区与-35区的最佳间距大约是16～19bp.

下降突变（TATAAT→AATAAT）上升突变（TATGTT→TATATT）第48页，课件共131页，创作于2023年2月第49页，课件共131页，创作于2023年2月五、增强子及其功能（一）增强子概念及结构特点位于启动子上游或下游甚至基因内的一段DNA顺序，它可以增强启动子发动转录的作用，从而明显地提高基因转录的效率。第50页，课件共131页，创作于2023年2月真核基因控制区示意图第51页，课件共131页，创作于2023年2月（二）增强子的功能及作用特点1）能远距离增强启动子的活性；2）无方向性；在启动子的上游和下游均起作用；3）顺式调节，只调节同一染色体上的靶基因4）无物种和基因特异性1、作用特点5）有组织特异性。6）有相位性。7）可对外部信号产生反应第52页，课件共131页，创作于2023年2月真核生物的转录调控是调控的最重要的途经，大多是通过顺式作用元件和反式作用因子复杂的相互作用而实现的。顺式作用元件（cis-actingelement）存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列，它们的作用是参与基因表达的调控，本身不编码任何蛋白质,仅仅提供一个作用位点,要与反式作用因子相互作用而起作用。反式作用因子(trans-actingfactor)

是指能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上参与调控靶基因转录效率的蛋白质。第53页，课件共131页，创作于2023年2月启动子存在着很多顺式元件，可分为以下四种类型：①核心启动子成分，如TATA框；②上游启动子成分，如CAAT框，GC框，ATF结合位点；③远上游元件：如增强子，沉默子等；④特殊启动子成分：如淋巴细胞中的Oct(octamer)和κB。这些元件都为不同的转录因子及蛋白质识别和结合来调节转录。

顺式作用元件是同一DNA分子中具有转录调节功能的特异DNA序列。按功能特性，真核基因顺式作用元件包括启动子、增强子及沉默子等。沉默子──某些基因含有的一种负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。第54页，课件共131页，创作于2023年2月2、作用机制第55页，课件共131页，创作于2023年2月六、真核生物启动子对转录的影响原核与真核生物转录起始位点上游区的结构比较UPE/UAS第56页，课件共131页，创作于2023年2月（一）原核与真核生物启动子结构的差异

原核生物启动区范围较小－-7～-10区的TATAAT（Pribnow区）－-35区TTGACA区

真核生物基因调控区较大－-20～-30区的TATAA/TA(Hogness)－-70~78区CCAAT区－更上游的GC盒－增强子第57页，课件共131页，创作于2023年2月（二）真核启动子结构对转录的影响

－TATA区主要作用使转录精确地起始－除去或突变后，转录产物下降但不明显－RNA的产物起始点不固定－CAAT和GC区主要控制转录起始频率－不参与起始位点的确定－对转录起始频率影响最大第58页，课件共131页，创作于2023年2月（三）真核启动子的多元性并不是每个基因的启动子区都包含这三个UPEUPE对转录起始的决定性作用可能是各个UPE之间的距离，而不是序列本身基因转录实际上是RNAPol、转录调控因子和启动子区各种调控元件相互作用的结果.第59页，课件共131页，创作于2023年2月真核基因启动子的多元性第60页，课件共131页，创作于2023年2月转录的抑制DNA模板功能抑制剂，通过与DNA结合而改变模板的功能RNA聚合酶的抑制剂与RNA聚合酶结合而抑制酶活力嘌呤和嘧啶的类似物作为核苷酸的拮抗剂来抑制核酸前体的合成。5-氟尿嘧啶，6-巯基嘌呤，硫鸟嘌呤，8-氮鸟嘌呤，6-氮尿嘧啶等抑制剂靶酶抑制作用利福霉素细菌的全酶与β亚基结合，阻止起始利迪链霉素细菌的核心酶与β亚基结合，阻止延长放线菌素D真核RNA聚合酶Ⅰ与DNA结合，并阻止延长α-鹅膏蕈碱真核RNA聚合酶Ⅱ与RNA聚合酶Ⅱ结合第61页，课件共131页，创作于2023年2月第三节原核与真核生物mRNA的特征比较第62页，课件共131页，创作于2023年2月一、原核生物mRNA的特征原核mRNA的半衰期短许多原核mRNA以多顺反子的形式存在原核mRNA的5’端无帽子结构或只有短的Poly（A）尾巴第63页，课件共131页，创作于2023年2月细菌内mRNA的转录、翻译与降解几乎是同时进行1第64页，课件共131页，创作于2023年2月1第65页，课件共131页，创作于2023年2月mRNA

肽链原核（多顺反子）真核（单顺反子）2第66页，课件共131页，创作于2023年2月第67页，课件共131页，创作于2023年2月两个顺反子之间距离较远两个顺反子之间距离较近第68页，课件共131页，创作于2023年2月第69页，课件共131页，创作于2023年2月3第70页，课件共131页，创作于2023年2月SDsequenceAUG~10basesUAAGGAGGU:complementarywith16srRNA5’Thesiteforribosomebinding第71页，课件共131页，创作于2023年2月SDsequence在起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处，有一段可与核糖体16SrRNA配对结合的、富含嘌呤的3-9个核苷酸的共同序列，一般为AGGA，此序列称SD序列.使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地定位于mRNA的起始密码子AUG。第72页，课件共131页，创作于2023年2月二、真核生物mRNA的特征真核mRNA的5’端存在帽子结构绝大多数真核mRNA具有Poly（A）尾巴第73页，课件共131页，创作于2023年2月

真核mRNA的5’端帽子结构特点第74页，课件共131页，创作于2023年2月第75页，课件共131页，创作于2023年2月第76页，课件共131页，创作于2023年2月

真核mRNA5’端帽子结构功能

有利于核糖体对mRNA的识别，Cap0必需帽子结构具有增强翻译效率的作用：增加mRNA的稳定性，避免核酸酶的作用第77页，课件共131页，创作于2023年2月

真核mRNA的3’端Poly(A)尾巴第78页，课件共131页，创作于2023年2月第79页，课件共131页，创作于2023年2月PolyA尾巴结构的功能mRNA穿越核膜的能力有关影响到mRNA的稳定性和翻译效率。polyA+与polyA-第80页，课件共131页，创作于2023年2月第四节终止和抗终止第81页，课件共131页，创作于2023年2月大约30-50b/秒；速度不恒定，有时降低速度或暂停；RNA转录延伸阶段特点第82页，课件共131页，创作于2023年2月一、不依赖于ρ因子的终止RNARNA聚合酶第83页，课件共131页，创作于2023年2月第84页，课件共131页，创作于2023年2月二、依赖于ρ因子的终止机理：

因子结合于新合成的RNA链，借助水解ATP的能量沿RNA链运动，当RNA聚合酶遇终止子停止时，因子追上酶，促使转录终止。第85页，课件共131页，创作于2023年2月第86页，课件共131页，创作于2023年2月第87页，课件共131页，创作于2023年2月依赖因子和不依赖因子终止的区别第88页，课件共131页，创作于2023年2月三、抗终止

某些特异因子可使RNAPol酶越过终止子继续转录，称为通读（readthrough）。通读往往发生在强启动子、弱终止子的基因上。能够引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子（antiterminationfactors)第89页，课件共131页，创作于2023年2月抗转录终止的两主要方式：破坏终止位点RNA的茎－环结构依赖于蛋白质因子的转录抗终止第90页，课件共131页，创作于2023年2月1、破坏终止位点RNA的茎－环结构第91页，课件共131页，创作于2023年2月UUUU……UUUU……调节区结构基因trpROP前导序列衰减子区域UUUU……前导mRNA1234衰减子结构

终止密码子形成发夹结构能力强弱：序列1/2>序列2/3>序列3/4

trp密码子

UUUU……第92页，课件共131页，创作于2023年2月第93页，课件共131页，创作于2023年2月第94页，课件共131页，创作于2023年2月2、依赖于蛋白质因子的转录抗终止常见于某些噬菌体的时序控制，早期基因与晚期基因以终止子相隔，早期基因产生抗终止因子，使发生通读以表达晚期基因。第95页，课件共131页，创作于2023年2月第96页，课件共131页，创作于2023年2月第97页，课件共131页，创作于2023年2月第五节内含子的剪接、编辑及化学修饰第98页，课件共131页，创作于2023年2月第99页，课件共131页，创作于2023年2月一、RNA中的内含子外显子（exonorextron）：真核细胞基因DNA中的编码序列，这部分序列可转录为RNA，并翻译成蛋白质，也称表达序列。

内含子（intron）：真核细胞基因DNA中的不编码序列，这部分序列并不编码蛋白质，又称间隔序列。1、内含子的概念及发现第100页，课件共131页，创作于2023年2月第101页，课件共131页，创作于2023年2月分子杂交技术检测非编码的内含子的存在第102页，课件共131页，创作于2023年2月2、内含子的种类I类内含子（核、线粒体、叶绿体）II类内含子（真菌、藻类和植物线粒体和叶绿体mRNA前体）III类内含子mRNA前体中的内含子tRNA前体中的内含子第103页，课件共131页，创作于2023年2月3、内含子的结构特点内含子的边界序列的核苷酸具有保守性Chambon法则第104页，课件共131页，创作于2023年2月4、RNA的主要加工过程加帽子反应加Poly（A）反应RNA的剪接RNA的切割第105页，课件共131页，创作于2023年2月第106页，课件共131页，创作于2023年2月二、RNA的剪接mRNA前体内含子的剪接

I类内含子的剪接

II类内含子的剪接第107页，课件共131页，创作于2023年2月RNA的剪接（Splicing）

将转录形成的mRNA前体（pre-mRNA）中的内含子剪除，将外显子连接起来的加工过程．可译框架（ORF，openreadingframe）真核生物断裂（不连续）基因在表达过程中时必须经历的步骤．第108页，课件共131页，创作于2023年2月（一）mRNA前体内含子的剪接snRNA：(smallnuclearRNA)

100-300核苷酸，以U分类：U1-6snRNP：(smallnuclearribonucleoprotein)hnRNA：(heterogenousnuclearRNA)mRNA原始转录产物或前体第109页，课件共131页，创作于2023年2月mRNA的剪接

套索剪切模式内含子有5′GU┄┄AG3′5′GUU1-snRNA结合3′AG分支点AU2-snRNA结合U1-snRNA,U2-snRNA等形成剪接体将内含子切除第110页，课件共131页，创作于2023年2月①snRNP剪接体的形成U1snRNA识别mRNA前体5’剪接点U2AF识别3’剪接点并引导U2snRNP与分支点相结合，形成剪接前体进一步与U4、U5、U6snRNP

三聚体相结合，形成60S的剪接体②二次转酯反应第111页，课件共131页，创作于2023年2月hnRNA的内含子两端5’GU—AG-OH3’与U1,U2配对结合第112页，课件共131页，创作于2023年2月第113页，课件共131页，创作于2023年2月第114页，课件共131页，创作于2023年2月（二）I类内含子的剪接

自我剪接型内含子四膜虫rRNA的内含子（1981，Cech）第115页，课件共131页，创作于2023年2月GOH3´G5´OH5´3´GOH414G3995´3´3955´3´E1E2I四膜虫rRNA的自我剪接5´3´L19RNA具有催化活性的片段第116页，课件共131页，创作于2023年2月I型自我剪接内含子第117页，课件共131页，创作于2023年2月（三）Ⅱ类内含子的剪接自我剪接型内含子第118页，