第三章生物信息的传递上转录

第三章生物信息的传递上转录第1页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第2页，课件共84页，创作于2023年2月一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA

转录(transcription)：第3页，课件共84页，创作于2023年2月参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向：5'3'第4页，课件共84页，创作于2023年2月转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，称为转录的不对称性。编码链与模板链与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。第5页，课件共84页，创作于2023年2月第6页，课件共84页，创作于2023年2月模板链并非永远在同一条单链上转录方向5

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模板链编码链编码链模板链转录方向DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。结构基因：第7页，课件共84页，创作于2023年2月转录单元（transcriptionunit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。第8页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第9页，课件共84页，创作于2023年2月二、参与转录起始的关键酶与元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+σ因子第10页，课件共84页，创作于2023年2月第11页，课件共84页，创作于2023年2月大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析亚基基因相对分子量亚基数组分功能αrpoA365002核心酶核心酶组装，启动子识别βrpoB1510001核心酶β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001核心酶ω？110001核心酶？σrpoD700001σ因子存在多种σ因子，用于识别不同的启动子第12页，课件共84页，创作于2023年2月●真核生物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较第13页，课件共84页，创作于2023年2月RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性无5’3’，3’5’校对合成能力无有修复能力无有第14页，课件共84页，创作于2023年2月（二）启动子(promoter)启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。第15页，课件共84页，创作于2023年2月●原核生物启动子结构Pribnow41-44bp第16页，课件共84页，创作于2023年2月

TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）第17页，课件共84页，创作于2023年2月编码链AACTGTATATTA模板链TTGACATATAAT3’5’DNA转录起始点Probnow盒子启动子

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+1转录区5’3’RNA转录起点与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。第18页，课件共84页，创作于2023年2月大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100第19页，课件共84页，创作于2023年2月典型启动子的结构

-35-10转录起点TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp第20页，课件共84页，创作于2023年2月●真核生物启动子真核有三种不同的启动子和有关的元件启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同第21页，课件共84页，创作于2023年2月真核生物启动子的结构核心启动子（corepromoter）上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）第22页，课件共84页，创作于2023年2月1、核心启动子●定义：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区●作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第23页，课件共84页，创作于2023年2月第24页，课件共84页，创作于2023年2月2、上游启动子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制转录起始频率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp第25页，课件共84页，创作于2023年2月SV40早期启动子组蛋白H2B

TATACAATGC第26页，课件共84页，创作于2023年2月（三）转录起始复合物●原核生物转录起始复合物第27页，课件共84页，创作于2023年2月

转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的转录起始●真核生物转录起始复合物第28页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第29页，课件共84页，创作于2023年2月三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。第30页，课件共84页，创作于2023年2月2、转录起始RNA链上第一个核甘酸键的产生第31页，课件共84页，创作于2023年2月第32页，课件共84页，创作于2023年2月3、RNA链的延伸●

亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。第33页，课件共84页，创作于2023年2月核心酶

····DNA

····RNA第34页，课件共84页，创作于2023年2月4、转录终止终止子（terminator，t）

●强终止子－内部终止子

●弱终止子－需要ρ因子（rhofactor）又称为ρ依赖性终止子（Rho-dependentterminator）不依赖Rho(ρ)因子的转录终止依赖Rho(ρ)因子的转录终止第35页，课件共84页，创作于2023年2月不依赖

因子的终止终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U第36页，课件共84页，创作于2023年2月发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。第37页，课件共84页，创作于2023年2月终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度效率第38页，课件共84页，创作于2023年2月依赖

因子的终止

因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。第39页，课件共84页，创作于2023年2月第40页，课件共84页，创作于2023年2月转录的基本过程第41页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第42页，课件共84页，创作于2023年2月四、转录后加工第43页，课件共84页，创作于2023年2月5’端加帽3’端加尾RNA的剪接RNA的编辑第44页，课件共84页，创作于2023年2月

5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的这种结构称为帽子（cap）。1、在5’端加帽第45页，课件共84页，创作于2023年2月m7Gppp鸟甘酸转移酶第46页，课件共84页，创作于2023年2月帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。第47页，课件共84页，创作于2023年2月2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★准确切割★加poly（A）第48页，课件共84页，创作于2023年2月第49页，课件共84页，创作于2023年2月多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。第50页，课件共84页，创作于2023年2月3、RNA的剪接地中海贫血病人的珠蛋白基因，1/4第51页，课件共84页，创作于2023年2月生物体内内含子的主要类型：

GU-AG、AU-AC、Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子第52页，课件共84页，创作于2023年2月

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG第53页，课件共84页，创作于2023年2月参与RNA剪接的物质：snRNA（核内小分子RNA）snRNP（与snRNA结合的核蛋白）第54页，课件共84页，创作于2023年2月①第55页，课件共84页，创作于2023年2月②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第56页，课件共84页，创作于2023年2月Ⅰ类内含子的自我剪接第57页，课件共84页，创作于2023年2月Ⅱ类内含子的自我剪接第58页，课件共84页，创作于2023年2月4、RNA的编辑编辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。第59页，课件共84页，创作于2023年2月C变为U碱基的突变第60页，课件共84页，创作于2023年2月尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。第61页，课件共84页，创作于2023年2月锥虫coxII基因的编辑第62页，课件共84页，创作于2023年2月第63页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第64页，课件共84页，创作于2023年2月五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多顺反子的形式存在多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。第65页，课件共84页，创作于2023年2月结构基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透过酶A：乙酰基转移酶ZYAOPDNA第66页，课件共84页，创作于2023年2月●5’端无“帽子”结构，3’端没有或只有较短的poly（A）结构。SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。第67页，课件共84页，创作于2023年2月2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”结构●多数mRNA

3’端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）●以单顺反子的形式存在“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。第68页，课件共84页，创作于2023年2月原核生物和真核生物mRNA结构的比较第69页，课件共84页，创作于2023年2月●基本概念●转录起始：RNA聚合酶、启动子●转录的基本过程●转录后加工●原核生物与真核生物mRNA的特征比较●RNA合成与DNA合成异同点Contents第70页，课件共84页，创作于2023年2月六、RNA合成与DNA合成异同点

相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5’→3’3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。第71页，课件共84页，创作于2023年2月不同点：复制转录模板两条链均复制模板链转录（不对称转录）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA（半保留复制）mRNA，tRNA，rRNA配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物无第72页，课件共84页，创作于2023年2月中国科学院2001年硕士研究生入学考试：名词解释：Transcription;Reversetranscription第73页，课件共84页，创作于2023年2月1、下列有关TATA盒(Hognessbox)的叙述,哪个是正确的:A.它位于第一个结构基因处

B.它和RNA聚合酶结合

C.它编码阻遏蛋白

D.它和反密码子结合

B

第74页，课件共84页，创作于2023年2月

2.转录需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMPD第75页，课件共84页，创作于2023年2月3、DNA模板链为5’-ATTCAG-3’,其转录产物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’

D第76页，课件共84页，创作于2023年2月4、DNA复制和转录过程有许多相同点,下列描述哪项是错误的?A.转录以DNA一条链为模板,而以DNA两条链为模板进行复制

B.在这两个过程中合成均为5`-3`方向

C.复制的产物通常情况下大于转录的产物

D.两过程均需RNA引物

D第77页，课件共84页，创作于2023年2月

5、真核生物的mRNA加工过程中,5’端加上（），在3’端加上（），后者由（）催化。如果被转录基因是不连续的，那么，（）一定要被切除，并通过（）过程将（）连接在一起。帽子结构、多聚腺苷酸尾巴、poly(A)聚合酶、内含子、剪接、外显子第78页，课件共84页，创作于2023年2月6、