核酸的生物合成1

1、Chapter 8 核酸的生物合成核酸的生物合成Section 1 中心法則中心法則 生物體內(nèi)遺傳信息流向的理論。生物體內(nèi)遺傳信息流向的理論。(Crick于于1958年提出年提出)DNA RNAProtein轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制復(fù)制復(fù)制復(fù)制 中心法則的遺傳流向有中心法則的遺傳流向有5條途徑條途徑 1、DNADNA：DNA復(fù)制復(fù)制 （以（以DNA為模板合成為模板合成DNA） 2、RNA RNA：RNA復(fù)制復(fù)制 （以（以RNA為模板合成為模板合成RNA） 3、DNA RNA：DNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 （以（以DNA為模板合成為模板合成RNA） 4、RNA DNA：反反(逆逆)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 （以（以R

2、NA為模板合成為模板合成DNA） 5、RNA Protein：翻譯翻譯Section 2 DNA的生物合成DNA的生物合成包括三種情況：的生物合成包括三種情況： 1、DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA全面復(fù)制全面復(fù)制 2、 DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA局部修復(fù)局部修復(fù) 3、 RNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA合成（逆轉(zhuǎn)錄）合成（逆轉(zhuǎn)錄） 1 DNA的復(fù)制的復(fù)制 概念： DNA指導(dǎo)下的DNA合成（1） 半保留復(fù)制模型半保留復(fù)制模型 1953年年Watson 和和Crick提出提出q概念概念：DNA復(fù)制時(shí)兩個(gè)子代復(fù)制時(shí)兩個(gè)子代DNA分別保留分別保留了一條親代的了一條親代的DNA母鏈（舊鏈），各自與母鏈（舊鏈），各自與新合

3、成的與互補(bǔ)鏈形成雙鏈分子。新合成的與互補(bǔ)鏈形成雙鏈分子。實(shí)驗(yàn)證據(jù)：Meselson 和 Stahl 于1958年用同位素 15N實(shí)驗(yàn)結(jié)合氯化銫梯度離心證明。第一代第二代細(xì)菌（含15N-DNA)普通DNA普通DNA重DNA 重DNA普通培養(yǎng)基普通培養(yǎng)基細(xì)菌DNA雙鏈密度梯度離心15N-DNA14N-DNA（2） 復(fù)制的原點(diǎn)和方向：定點(diǎn)起始，雙向定點(diǎn)起始，雙向復(fù)制復(fù)制。形成“復(fù)制眼”或“復(fù)制叉”（3） 復(fù)制速度：原核：105 ； 真核：0-5000bp/min3H 胸腺嘧啶胸腺嘧啶脈沖追蹤標(biāo)記放射自顯影脈沖追蹤標(biāo)記放射自顯影模板模板5/3/（4） DNA 半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制 DNA 半不連續(xù)

4、復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制當(dāng)當(dāng)DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí),一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的, 另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的.按按5 3方向合成若干短片段）方向合成若干短片段）合成是不連合成是不連續(xù)的續(xù)的岡崎片段岡崎片段 : 滯后鏈上合成的一系列滯后鏈上合成的一系列10002000個(gè)核苷個(gè)核苷酸的片段酸的片段(原核原核)、100200（真核）。（真核）。（5） 復(fù)制的原料：復(fù)制的原料： 四種脫氧核苷三磷酸簡(jiǎn)稱四種脫氧核苷三磷酸簡(jiǎn)稱“dNTP”： dATP dGTP dCTP dTTP（6） 模板、參與復(fù)制的酶及因子模板、參與復(fù)制的酶及因子 模板模板：雙鏈：雙鏈DNA酶：酶：參與復(fù)制參與復(fù)制： DNA聚合酶；引

5、物酶；聚合酶；引物酶；DNA連接酶；連接酶； 參與參與DNA解旋解旋： 解螺旋酶（解鏈酶），解螺旋酶（解鏈酶），水解水解ATP，使，使DNA 雙鏈打開雙鏈打開 單鏈結(jié)合蛋白（單鏈結(jié)合蛋白（SSB） DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（旋轉(zhuǎn)酶）拓?fù)洚悩?gòu)酶（旋轉(zhuǎn)酶） 拓?fù)涿竿負(fù)涿?切斷切斷DNA雙鏈中的一股雙鏈中的一股，減少負(fù)超螺旋減少負(fù)超螺旋 拓?fù)涿竿負(fù)涿?切斷切斷DNA雙鏈雙鏈，引入負(fù)超螺旋引入負(fù)超螺旋 復(fù)制過程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段55332、原核細(xì)胞的、原核細(xì)胞的DNA聚合酶：聚合酶：有三種，以E.coli為材料研究

6、得較清楚：項(xiàng)目項(xiàng)目I項(xiàng)目項(xiàng)目I結(jié)構(gòu)基結(jié)構(gòu)基因因pol Apol B(dna A)pol C(dna E)53外外切酶活切酶活性性有有無無無無亞基數(shù)亞基數(shù)1410多聚化多聚化速度速度(核核苷酸苷酸/秒秒)1620402501000Mr10300088000830000連續(xù)性連續(xù)性(解離前解離前補(bǔ)加核補(bǔ)加核苷酸數(shù)苷酸數(shù)3200150050000035外切酶外切酶活性活性有有有有有有53聚聚合酶活合酶活性性有有有有有有n1 dATP +n2 dGTP +n3 dCTP +n4 dTTPDNA聚合酶聚合酶DNA模板，模板，Mg+DNA + (n1+n2+n3+n4)ppi（1） DNA聚合酶聚合酶（K

7、ornberg酶）酶） 一條多肽鏈一條多肽鏈 模板：?jiǎn)捂淒NA， 底物：dNTP， 引物：寡聚RNA， 5/至至3/的聚合活性（的聚合活性（ 5 3 ）pp pp pppPPPOHOHOH55PPiN1N2N3N1N2N3533 PPi 核酸外切酶活性核酸外切酶活性: 35外切酶活性外切酶活性 53外切酶活性外切酶活性5/3/5/3/外切酶外切酶聚合酶聚合酶（2） DNA聚合酶聚合酶 活性低，沒有活性低，沒有53核酸外切酶活性，功能核酸外切酶活性，功能與與DNA聚合酶聚合酶相似。相似。（3） DNA聚合酶聚合酶 真正起復(fù)制作用的酶真正起復(fù)制作用的酶, 由由10種亞基組成的不種亞基組成的不對(duì)稱二

8、聚體，對(duì)稱二聚體，、組成核心酶組成核心酶“鉗鉗”安安置置復(fù)合物復(fù)合物滑動(dòng)滑動(dòng)“鉗鉗” 亞基亞基多聚酶活性多聚酶活性多聚酶活性多聚酶活性3 5 外切酶亞基外切酶亞基亞基亞基全酶中的全酶中的亞基數(shù)亞基數(shù)Mr基因基因亞基的功能亞基的功能2132000pol C(dna E)多聚酶活性多聚酶活性35外切酶外切酶 核心聚合酶核心聚合酶活性活性(校正校正)227000dna Q(mut D)210000hol E271000dna X穩(wěn)定模板結(jié)合穩(wěn)定模板結(jié)合;核心酶二聚化核心酶二聚化252000dna X*“鉗鉗”安安置置復(fù)合物復(fù)合物(Clamp-loading complex)135000hol A13

9、3000hol B115000hol C112000hol D437000dna N增加復(fù)制連續(xù)性的增加復(fù)制連續(xù)性的DNA鉗鉗DNA聚合酶聚合酶全酶的亞基組成及功能全酶的亞基組成及功能3 雙鏈雙鏈DNA復(fù)制的基本過程復(fù)制的基本過程 A 復(fù)制的起始復(fù)制的起始 （1）辨認(rèn)原點(diǎn)）辨認(rèn)原點(diǎn) （2）解旋解鏈）解旋解鏈 （3）合成引物）合成引物 B 鏈的延伸鏈的延伸 （1）領(lǐng)頭鏈及岡崎片段的合成領(lǐng)頭鏈及岡崎片段的合成 （2）切除引物（）切除引物（Pol） （3）填補(bǔ)缺口（）填補(bǔ)缺口（Pol） （4）連接岡崎片段（）連接岡崎片段（DNA連接酶）連接酶） C 鏈的終止鏈的終止 （1） 復(fù)制的起始復(fù)制的起始 互

10、相纏繞的雙鏈母本DNA，復(fù)制從特定的位置(復(fù)制原點(diǎn)Ori or O)開始，該位置常是富含A、T區(qū)段。首先DNA解螺旋酶(Dna B)打開局部雙鏈，SSB與每條單鏈結(jié)合,穩(wěn)定單鏈并防止DNA復(fù)性;然后在DNA旋轉(zhuǎn)酶（TOP)的作用下，使螺旋DNA局部變成松弛態(tài)。起始因子、引物酶、起始因子、引物酶、DNA聚合酶聚合酶等隨后結(jié)合，復(fù)制開始。引物的生成引物的生成 由引物合成酶與幾種蛋白質(zhì)共同組成的“引物體”，沿模板滑動(dòng)，陸續(xù)生成引物RNA （10base） 。蛋白蛋白Mr亞基數(shù)亞基數(shù)功能功能DnaA蛋白蛋白520001識(shí)別原點(diǎn)順序在特異位點(diǎn)打開識(shí)別原點(diǎn)順序在特異位點(diǎn)打開DNA雙鏈雙鏈DnaB蛋白蛋白(

11、解螺旋酶解螺旋酶)3000006(同亞基同亞基)DNA解螺旋解螺旋DnaC蛋白蛋白290001輔助輔助DnaB與原點(diǎn)結(jié)合與原點(diǎn)結(jié)合HU190002類組蛋白類組蛋白,DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白,刺激復(fù)制起刺激復(fù)制起始始引物酶引物酶(DnaG蛋白蛋白)600001合成合成RNA引物引物單鏈單鏈DNA結(jié)結(jié)合蛋白合蛋白(SSB)756004(同亞基同亞基)結(jié)合單鏈結(jié)合單鏈DNA RNA聚合酶聚合酶4540005促進(jìn)促進(jìn)DnaA蛋白激活蛋白激活DNA旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶(Topo )4000004釋放由于釋放由于DNA解螺旋產(chǎn)生的扭力解螺旋產(chǎn)生的扭力Dam甲基化甲基化酶酶320001甲基化原點(diǎn)的甲基化原點(diǎn)的(5)G

12、ATC順序順序 包括：包括： 領(lǐng)頭鏈的合成岡崎片段和半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈的合成岡崎片段和半不連續(xù)復(fù)制 迄今發(fā)現(xiàn)的迄今發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶都只能催化新生聚合酶都只能催化新生 DNA鏈鏈從從5端向端向3端延伸端延伸。 （2） 鏈的延伸鏈的延伸蛋白蛋白Mr亞基數(shù)亞基數(shù)功能功能SSB756004結(jié)合單鏈結(jié)合單鏈DNADnaB蛋白蛋白(解螺旋酶解螺旋酶)3000006DNA解螺旋解螺旋,引物體成分引物體成分引物酶引物酶(DnaG蛋白蛋白)600001RNA引物合成引物合成,引物體成引物體成分分DNA聚合酶聚合酶9000001820新鏈延長(zhǎng)新鏈延長(zhǎng)DNA聚合酶聚合酶I1030001除去引物除去引物,填充缺口填

13、充缺口DNA連接酶連接酶740001連接連接DNA旋轉(zhuǎn)酶旋轉(zhuǎn)酶(DNA拓?fù)渫負(fù)洚悩?gòu)酶異構(gòu)酶 )4000004超螺旋超螺旋參與鏈的延伸階段的蛋白質(zhì)和酶參與鏈的延伸階段的蛋白質(zhì)和酶連接酶連接缺口，將岡崎片段連接成完整的后隨鏈。連接酶連接缺口，將岡崎片段連接成完整的后隨鏈。（3） 鏈的終止鏈的終止復(fù)制叉終止于復(fù)制叉終止于Ter順序順序DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶 IV分離分離DNA連環(huán)連環(huán)嚴(yán)格的堿基配對(duì)原則是復(fù)制正確性的重要保障，但誤配仍難免。嚴(yán)格的堿基配對(duì)原則是復(fù)制正確性的重要保障，但誤配仍難免。 （1） 聚合酶（校對(duì)）保證了復(fù)制的高準(zhǔn)確性。聚合酶（校對(duì)）保證了復(fù)制的高準(zhǔn)確性。 （2）復(fù)制體）復(fù)制

14、體 (復(fù)制叉上分布的各種個(gè)樣與復(fù)制有關(guān)的酶和輔助因復(fù)制叉上分布的各種個(gè)樣與復(fù)制有關(guān)的酶和輔助因子子,它們?cè)谒鼈冊(cè)贒NA鏈上形成離散的復(fù)合物鏈上形成離散的復(fù)合物,彼此配合彼此配合,進(jìn)行高度精確進(jìn)行高度精確的復(fù)制。）的復(fù)制。） （3）引物的作用大大降低復(fù)制開始時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤）引物的作用大大降低復(fù)制開始時(shí)產(chǎn)生的錯(cuò)誤。 （4）修復(fù)系統(tǒng)）修復(fù)系統(tǒng)4 DNA復(fù)制的復(fù)制的“真實(shí)性真實(shí)性” 5 真核細(xì)胞與原核細(xì)DNA復(fù)制的異同? （作業(yè)） 5 真核細(xì)胞真核細(xì)胞DNA 復(fù)制基本原則與原核生物類復(fù)制基本原則與原核生物類似但更復(fù)雜似但更復(fù)雜. DNA 聚合酶聚合酶 - 滯后鏈合成滯后鏈合成. - DNA 修復(fù)修復(fù).

15、- 線粒體線粒體 DNA 聚合酶聚合酶. - 前導(dǎo)鏈合成前導(dǎo)鏈合成. - DNA 修復(fù)修復(fù).6 其他復(fù)制類型其他復(fù)制類型（1）滾環(huán)復(fù)制）滾環(huán)復(fù)制 低等生物如質(zhì)粒、病毒低等生物如質(zhì)粒、病毒-采用采用35535領(lǐng)頭鏈隨從鏈5353z滾環(huán)復(fù)制滾環(huán)復(fù)制（2）D環(huán)復(fù)制環(huán)復(fù)制 7 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄 概念：概念： 在在RNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA合成。合成。 （逆轉(zhuǎn)錄或反向轉(zhuǎn)錄）（逆轉(zhuǎn)錄或反向轉(zhuǎn)錄）關(guān)鍵酶：關(guān)鍵酶：逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶，于，于1960年由美國(guó)年由美國(guó)Temin等首等首先發(fā)現(xiàn)。這是一種復(fù)雜而特殊的酶：它具有兩個(gè)先發(fā)現(xiàn)。這是一種復(fù)雜而特殊的酶：它具有兩個(gè)亞基，它具有多種酶活性：亞基，它具有多種酶活性：逆

16、轉(zhuǎn)錄酶活性逆轉(zhuǎn)錄酶活性-RNaseH 活性活性- RNA水解水解DNA聚合酶活性聚合酶活性DNA內(nèi)切酶等內(nèi)切酶等 逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的雙鏈DNA分子：可轉(zhuǎn)錄出分子：可轉(zhuǎn)錄出更多的病毒更多的病毒RNA；也可整合到宿主細(xì)胞的；也可整合到宿主細(xì)胞的DNA中（前病毒），隨細(xì)胞分裂而穩(wěn)定遺中（前病毒），隨細(xì)胞分裂而穩(wěn)定遺傳下去，并使宿主細(xì)胞表型發(fā)生變化（如傳下去，并使宿主細(xì)胞表型發(fā)生變化（如癌變）。癌變）。 逆轉(zhuǎn)錄過程：逆轉(zhuǎn)錄過程：RNA RNA-DNA DNA-DNA RNARNA模板雜化雙鏈單鏈DNA雙鏈DNA反轉(zhuǎn)錄酶RNaseH堿水解DNA聚合酶整合S1核酸酶細(xì)胞內(nèi)復(fù)制試管內(nèi)合成反轉(zhuǎn)錄酶反

17、轉(zhuǎn)錄酶動(dòng)畫回放動(dòng)畫回放（1）DNA分子損傷的原因分子損傷的原因： 射線的輻射射線的輻射(x-,-射線，射線，UV等等)； 化學(xué)突變劑化學(xué)突變劑【EMS（甲基磺酸乙酯），亞硝酸（甲基磺酸乙酯），亞硝酸等等】 后果：引起生物突變和致死后果：引起生物突變和致死 （2） 損傷的機(jī)理損傷的機(jī)理：引起：引起DNA個(gè)別位點(diǎn)的堿基發(fā)生變個(gè)別位點(diǎn)的堿基發(fā)生變化，如形成胸腺嘧啶二聚體，致使化，如形成胸腺嘧啶二聚體，致使DNA在復(fù)制時(shí)造在復(fù)制時(shí)造成堿基錯(cuò)配。成堿基錯(cuò)配。8、DNA的損傷與修復(fù)的損傷與修復(fù)（3）基因突變類型）基因突變類型轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換顛換顛換插入插入缺失缺失C-A-G-T-T-A-T-C-GG-T-C-A-

18、A-T-A-G-C野生型野生型C-A-G-C-T-A-T-C-GG-T-C-G-A-T-A-G-CC-A-G-A-T-A-T-C-GG-T-C-T-A-T-A-G-CC-A-G-G-T-T-A-T-C-GG-T-C-C-A-A-T-A-G-CC-A-G-T-A-T-C-GG-T-C-A-T-A-G-C轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 : 一個(gè)嘌呤堿基或一個(gè)嘧啶堿基轉(zhuǎn)換為另一個(gè)嘌呤或嘧啶堿一個(gè)嘌呤堿基或一個(gè)嘧啶堿基轉(zhuǎn)換為另一個(gè)嘌呤或嘧啶堿基?；?顛換顛換 : 嘌呤堿基變成嘧啶堿基或嘧啶堿基變成嘌呤堿基。嘌呤堿基變成嘧啶堿基或嘧啶堿基變成嘌呤堿基。 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換和顛換都會(huì)產(chǎn)生新的堿基對(duì)。和顛換都會(huì)產(chǎn)生新的堿基對(duì)。缺失缺失

19、: 在一個(gè)基因或染色體序列中缺失一個(gè)或多個(gè)堿基。在一個(gè)基因或染色體序列中缺失一個(gè)或多個(gè)堿基。插人插人 :DNA 序列中兩個(gè)連續(xù)的堿基之間插人一個(gè)或多個(gè)堿基。插序列中兩個(gè)連續(xù)的堿基之間插人一個(gè)或多個(gè)堿基。插人和缺失都會(huì)導(dǎo)致閱讀框改變又稱為移碼突變。人和缺失都會(huì)導(dǎo)致閱讀框改變又稱為移碼突變。 （4）損傷的修復(fù)：）損傷的修復(fù)：細(xì)胞內(nèi)有一系列的修復(fù)系統(tǒng)能使損傷的細(xì)胞內(nèi)有一系列的修復(fù)系統(tǒng)能使損傷的DNA恢復(fù)原狀。恢復(fù)原狀。光修復(fù)（光復(fù)活作用）：光修復(fù)（光復(fù)活作用）：細(xì)胞內(nèi)的光復(fù)活細(xì)胞內(nèi)的光復(fù)活酶，在光照條件下活化，使二聚體分開，酶，在光照條件下活化，使二聚體分開，恢復(fù)原狀。恢復(fù)原狀。高劑量紫外輻射使高劑

20、量紫外輻射使DNA產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體產(chǎn)生胸腺嘧啶二聚體T(胸腺嘧啶）二聚體胸腺嘧啶）二聚體只有高等哺乳動(dòng)物該功能退化掉了。只有高等哺乳動(dòng)物該功能退化掉了。例例 對(duì)細(xì)菌紫外誘變或殺滅時(shí)盡量保持暗環(huán)境。對(duì)細(xì)菌紫外誘變或殺滅時(shí)盡量保持暗環(huán)境。修復(fù)的前提：修復(fù)的前提：另一條鏈上對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)不發(fā)生突變。另一條鏈上對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)不發(fā)生突變。切除修復(fù)切除修復(fù)：有一系列酶的參與，：有一系列酶的參與， 修復(fù)類型：堿基切除和核苷酸切除修復(fù)類型：堿基切除和核苷酸切除修復(fù)的前提：另一條鏈上對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)不發(fā)生突變。修復(fù)的前提：另一條鏈上對(duì)應(yīng)的位點(diǎn)不發(fā)生突變。DNA糖苷酶糖苷酶AP內(nèi)切酶內(nèi)切酶外切酶外切酶聚合酶聚合酶連接酶連接酶

21、重組修復(fù)重組修復(fù)n復(fù)制同時(shí)的修復(fù)復(fù)制同時(shí)的修復(fù)*在后代中只有一個(gè)個(gè)體含有該條在后代中只有一個(gè)個(gè)體含有該條DNA，后代，后代越多，影響比例越小，等于消除影響。越多，影響比例越小，等于消除影響。*SOS修復(fù)修復(fù)nSOS求救信號(hào)求救信號(hào)nDNA損傷嚴(yán)重，復(fù)制受到抑制，前幾種方法難以奏效時(shí)：n誘導(dǎo)校對(duì)能力差的誘導(dǎo)校對(duì)能力差的DNA聚合酶形成，聚合酶形成，局部局部“亂配亂配”*進(jìn)化、變種、癌癥、誘變育種等等都是基于這一機(jī)理。進(jìn)化、變種、癌癥、誘變育種等等都是基于這一機(jī)理。n為了生存為了生存變變。轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物： RNA （mRNA rRNA, tRNA ）轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所轉(zhuǎn)錄的場(chǎng)所：細(xì)胞核（真核） 細(xì)胞

22、質(zhì)（原核） 區(qū)別點(diǎn)區(qū)別點(diǎn)DNA復(fù)制復(fù)制DNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄1、模板：、模板：DNA雙鏈的雙鏈的每每一條一條DNA雙鏈的雙鏈的任任一條一條2、要否引物？、要否引物？YesNo3、模板雙鏈的分離：、模板雙鏈的分離： 永久性永久性暫時(shí)的暫時(shí)的4、模板指導(dǎo)的合成：、模板指導(dǎo)的合成： 全面復(fù)制全面復(fù)制選擇轉(zhuǎn)錄選擇轉(zhuǎn)錄5、產(chǎn)物：、產(chǎn)物：DNARNA6、聚合酶：、聚合酶：DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的DNA聚合酶聚合酶DNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNA聚合酶聚合酶7、校對(duì)機(jī)制、校對(duì)機(jī)制有有無無轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別（1） DNA A T C G RNA U A G C模板鏈模板鏈:作為模板而被轉(zhuǎn)錄的DNA鏈(反義鏈、負(fù)反義鏈

23、、負(fù)鏈鏈 (-)、非編碼鏈）、非編碼鏈）非模板鏈：非模板鏈：不被轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈（有義鏈有義鏈、正鏈正鏈 (+)、編碼鏈）、編碼鏈）n1 ATP +n2 GTP +n3 CTP +n4 UTPRNA 聚合酶聚合酶DNA 模板模板RNA + (n1+n2+n3+n4)ppi原料 （2） RNA 聚合酶聚合酶催化以下聚合反應(yīng)的酶：催化以下聚合反應(yīng)的酶：( E. coli ) RNA 聚合酶全酶聚合酶全酶-多聚蛋白多聚蛋白(500Kd)含含6個(gè)亞基個(gè)亞基: 催化亞基催化亞基啟始因子啟始因子原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶 155000，催化中心，催化中心65000，與啟動(dòng)子結(jié)合與啟動(dòng)子結(jié)合

24、核心酶啟動(dòng)子全酶 1100？70000，識(shí)別起始位點(diǎn)識(shí)別起始位點(diǎn)51000 ，與，與DNA結(jié)合結(jié)合RNA 聚合酶聚合酶( E.coli )是多功能酶是多功能酶A 識(shí)別啟始位點(diǎn)并解開一小段DNA鏈 ();B 選擇正確的 NTP 并催化磷酸二酯鍵的形成();C 探測(cè)終止信號(hào) ().（3） 啟動(dòng)子(promoter)5/ NNNNNNNNNNNNNNNNN 3/+1上游上游Dowmstream下游下游-10-355/ TATAAT 3/5/ TTGACA 3/Pribnow box原核原核真核真核-70+30-25TATA boxHogness box-75CAAT boxAlignment of

25、different promoter sequences fromE.coli genes: the 10 (the Pribnow box) and 35 consensus region were revealed.Add TTTACC N12 TATAAT N7 A Present only in certain highly expressed genesPromoter of E.coli Add gene（4） 轉(zhuǎn)錄的基本過程起始階段起始階段鏈的延長(zhǎng)鏈的延長(zhǎng)鏈的終止鏈的終止1.RNA聚合酶延聚合酶延DNA鏈移動(dòng)，識(shí)別轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)鏈移動(dòng)，識(shí)別轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)（啟動(dòng)子）（啟動(dòng)子）打開螺旋，打開螺旋

26、，形成聚合酶形成聚合酶-DNA-RNA復(fù)合體。復(fù)合體。4-8bp2. 形成第一個(gè)三磷酸核糖核苷，通常是形成第一個(gè)三磷酸核糖核苷，通常是ATP或或GTP。螺旋解開長(zhǎng)度螺旋解開長(zhǎng)度 DNA-RNA復(fù)合體長(zhǎng)度復(fù)合體長(zhǎng)度B. 延伸延伸C.終止終止終止子的發(fā)夾結(jié)構(gòu)不依賴不依賴因子因子依賴依賴因子因子2、真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄過程、真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄基本過程與原核生物相似轉(zhuǎn)錄基本過程與原核生物相似,但更復(fù)雜但更復(fù)雜!RNA聚合酶聚合酶:類別類別 分布分布產(chǎn)物產(chǎn)物RNA聚合酶聚合酶 核仁核仁rRNA(18s; 5.8s)RNA聚合酶聚合酶 核質(zhì)核質(zhì)mRNARNA聚合酶聚合酶 核質(zhì)核質(zhì)tRNA; 5s rRNA線

27、粒體線粒體RNA聚合酶聚合酶 線粒體線粒體線粒體線粒體RNA葉綠體葉綠體RNA聚合酶聚合酶 葉綠體葉綠體葉綠體葉綠體RNA轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子功能功能起始階段起始階段RNA聚合酶聚合酶催化催化RNA合成合成TBP(TATA盒結(jié)合蛋白盒結(jié)合蛋白)專門識(shí)別專門識(shí)別TATA盒盒TF A穩(wěn)定穩(wěn)定TFB和和TBP對(duì)啟動(dòng)子的結(jié)合對(duì)啟動(dòng)子的結(jié)合TF B結(jié)合于結(jié)合于TBP;組裝組裝pol-TFF復(fù)合物復(fù)合物TF D和正調(diào)節(jié)、負(fù)調(diào)節(jié)蛋白相互作用和正調(diào)節(jié)、負(fù)調(diào)節(jié)蛋白相互作用TF E組裝組裝TFH；ATP酶和解旋酶活性酶和解旋酶活性TF F緊密結(jié)合于緊密結(jié)合于Pol,結(jié)合結(jié)合TFB,防止防止RNA聚合酶結(jié)合于非聚合酶結(jié)

28、合于非特異特異DNA順序順序TF H啟動(dòng)子啟動(dòng)子DNA解螺旋解螺旋,磷酸化磷酸化RNA聚合酶聚合酶,組裝核苷酸切割組裝核苷酸切割修復(fù)復(fù)合物修復(fù)復(fù)合物延長(zhǎng)階段延長(zhǎng)階段ELLP-TEFbS (TF S)延長(zhǎng)蛋白延長(zhǎng)蛋白(S ) 轉(zhuǎn)錄后加工包括轉(zhuǎn)錄后加工包括： 切除切除多核苷酸片段多核苷酸片段 化學(xué)化學(xué)修飾修飾某些堿基某些堿基 添加添加一個(gè)或多個(gè)核苷酸一個(gè)或多個(gè)核苷酸 大分子大分子RNA分裂分裂為小分子為小分子RNA3 轉(zhuǎn)錄后加工轉(zhuǎn)錄后加工（1）rRNA前體的加工前體的加工甲基化甲基化,內(nèi)切酶內(nèi)切酶16S 4S tRNA23S 5S tRNA23S rRNA16S rRNA 5S rRNA 原核原核

29、 30S 前體前體 pre-rRNA tRNA17S 25S 內(nèi)切酶內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶18S rRNA5.8S rRNA28S rRNA甲基化甲基化18S 5.8S 28S 真核真核 45S 前體前體Pre-rRNA（2 ） tRNA前體的加工前體的加工堿基修飾堿基修飾剪切剪切：修飾：修飾：加臂：加臂：剪接剪接：原核生物原核生物mRNA不需任何加工，轉(zhuǎn)錄同時(shí)可以馬上進(jìn)不需任何加工，轉(zhuǎn)錄同時(shí)可以馬上進(jìn)入翻譯。入翻譯。真核生物真核生物轉(zhuǎn)錄時(shí)產(chǎn)生均是沒有活性的轉(zhuǎn)錄時(shí)產(chǎn)生均是沒有活性的RNA前體，必須前體，必須經(jīng)過加工過程：經(jīng)過加工過程： 5-帽子的形成帽子的形成 3-poly(A)尾尾 的形

30、成的形成 內(nèi)含子的切除：真核細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，過程復(fù)雜，內(nèi)含子的切除：真核細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行，過程復(fù)雜，切除內(nèi)含子的過程稱為切除內(nèi)含子的過程稱為RNA的剪接。的剪接。（3） mRNA前體的加工前體的加工 5-帽子結(jié)構(gòu)的形成帽子結(jié)構(gòu)的形成5-帽子結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)錄帽子結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)錄結(jié)束前添加結(jié)束前添加5-帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)-m7GpppmNp 3-poly(A)尾巴的形成尾巴的形成 3-尾巴尾巴包含 80 250 A殘基.由多聚由多聚A聚合酶催化聚合酶催化 RNA 剪接剪接斷裂基因斷裂基因:編編碼序列不連續(xù)碼序列不連續(xù)的間斷基因。的間斷基因。RNA內(nèi)含子有四種類型。內(nèi)含子有四種類型。 由初級(jí)轉(zhuǎn)錄物去除內(nèi)含子由初級(jí)轉(zhuǎn)錄物去除

31、內(nèi)含子,將外顯子連接將外顯子連接,產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)成熟的、有功能的成熟的、有功能的RNA.B、 II 型內(nèi)含子與型內(nèi)含子與型類似型類似真菌、藻類和植物線粒體真菌、藻類和植物線粒體與葉綠體與葉綠體mRNA的前體的前體C、型內(nèi)含子需要型內(nèi)含子需要 RNA-蛋白復(fù)合物蛋白復(fù)合物 - snRNPs( 細(xì)胞核小核糖體蛋白細(xì)胞核小核糖體蛋白) Ul, U2, U4, U5, U6核核mRNA內(nèi)含子內(nèi)含子D、 型內(nèi)含子需要 ATP & 內(nèi)切酶 -核tRNA內(nèi)含子 2 RNA的復(fù)制的復(fù)制概念： RNA指導(dǎo)的RNA合成 Q噬菌體E.coli后(逆轉(zhuǎn)錄酶)， RNA復(fù)制酶，專一識(shí)別病毒RNA，并以其作為模板，合成新RNA，合成方向：533 RNA的降解的降解 mRNA 的水平取決于其合成與分解的速度.