《烟大生化》PPT课件.ppt

1、2020年9月12日,1,Chapter36 RNA的生物合成和加工,Transcription of DNA,2020年9月12日,2,1. 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,2020年9月12日,3,1958，Crick，中心法则,一、转录DNA指导下RNA的合成,2020年9月12日,4,DNA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RN

2、A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）,2020年9月12日,5,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）,2020年9月12日,6,1.模板：DNA 2.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：,2020年9月12日,7,不同点,模板 两股链均作为模板 模板链作为模板 原料 dNTP NTP 聚合酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 产物 子代DNA双链 mRNA;tRNA;rRNA 配

3、对 A-T；G-C A-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,2020年9月12日,8,RNA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：,2020年9月12日,9,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）

4、,DDDP：依赖DNA的DNA聚合酶 DDRP：依赖DNA的RNA聚合酶,2020年9月12日,10,（一）DNA指导的RNA聚合酶,Mw：465480kD 亚基组成：2 (全酶) 2（核心酶）,1、原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌）,：起始因子，引导RNA聚合酶结合到DNA启动子，开始转录 不同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,2020年9月12日,11,RNA聚合酶各亚基、功能,：RNA聚合酶催化中心 亚基：与启动子、活化因子结合 因子：基因转录终止,2020年9月12日,12,、 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5.8S

5、 rRNA，18S rRNA 、28S rRNA,2020年9月12日,13,（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,2020年9月12日,14,2、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,2020年9月12日,15,3、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,2020年9月12日,16,反意义链或负链,有意义链或正链,2020年9月12日,17,（三）RNA聚合酶与

6、模板的辨认结合,亚基：识别启动子，启动RNA合成 核心酶：延长RNA链,2020年9月12日,18,不同因子识别不同启动子，调节基因转录,70：大肠杆菌的一般基因 32：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 54：固氮酶基因,2020年9月12日,19,（四）转录过程,模板识别、起始、延长、终止,1、模板识别,原核生物：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,2020年9月12日,20,2、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,亚基脱离

7、，核心酶向前移动，RNA链延长,原核生物：转录、翻译同时进行,2020年9月12日,21,4、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,2020年9月12日,22,1）原核生物转录终止,终止区碱基形成特殊结构 RNA 3形成茎环结构、寡聚U,依赖因子(因子与RNA结合，具ATP酶、解链酶活性),2020年9月12日,23,2020年9月12日,24,2） 真核生物转录终止,编码链：转录终止修饰点AATAAA mRNA：polyA尾巴,2020年9月

8、12日,25,转录过程,2020年9月12日,26,(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,2020年9月12日,27,1、原核生物启动子：E.coli；2部分组成,2020年9月12日,28,不同的启动子有不同的因子识别 不同的启动子启动速率不同 间隔长短也决定于起始速率,2020年9月12日,29,2、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

9、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,2020年9月12日,30,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,2020年9月12日,31,二、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,2020年9月12日,32,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

10、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,2020年9月12日,33,（一）原核生物rRNA加工,E.Coli：7个转录单位 转录单位：16S、23S、5S RNA、tRNA基因 16S、23S间，tRNA隔开,2020年9月12日,34,（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,2020年9月12日,35,（三）原核生物mRNA加工,2020年9月12日,36,（四）真核生物rRNA加工,甲基化，假尿嘧啶化、切割,2020年9月12日,37,（五）真核生物mRNA

11、加工,加帽 加尾 切除内含子 拼接外显子,2020年9月12日,38,真核生物的结构基因通常是断裂的,断裂基因（Split gene or interrupted gene）,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,2020年9月12日,39,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；intervening sequence） 原核一般无内含子,2020年9月12日,40,1）5加帽

12、：保护mRNA，防止核酸酶水解,2020年9月12日,41,polyA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20200 加尾在细胞核内完成,加尾信号,2020年9月12日,42,3、切除内含子、拼接外显子,2020年9月12日,43,三、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DNA,RNA为模板 逆转录酶 合成DNA,2020年9月12日,44,（一）RNA的复制,RNA复制酶：感染RNA病毒的细胞分离,病毒RNA：病毒全部遗传信息的携带者,2020年9月12日,45,（二）RNA的逆转录（reverse transcription）,以RNA为模板合成DNA,逆转录酶（致癌RNA病毒）,2020年9月12日,46,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DNA复制,病毒DNA转录RNA蛋白质,RNA、蛋白质组装成病毒,2020年9月12日,47,逆转录的生物学