生物信息的傳遞上轉(zhuǎn)錄

關(guān)于生物信息的傳遞上轉(zhuǎn)錄第1頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉(zhuǎn)錄的基本過程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents第2頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄(transcription)：第3頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質(zhì)因子RNA合成方向：5'3'第4頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第5頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五轉(zhuǎn)錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。編碼鏈與模板鏈與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補(bǔ)原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈。第6頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第7頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上轉(zhuǎn)錄方向5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：第8頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五幾個概念第9頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五轉(zhuǎn)錄單位RNA鏈的轉(zhuǎn)錄，起始于DNA模板的一個特定位點，并在另一位點終止，此轉(zhuǎn)錄區(qū)域稱為一個轉(zhuǎn)錄單位。一個轉(zhuǎn)錄單位可以是一個基因（真核），也可以是多個基因（原核）。基因的轉(zhuǎn)錄是有選擇性的，細(xì)胞不同生長發(fā)育階段和細(xì)胞環(huán)境條件的改變，將轉(zhuǎn)錄不同的基因。轉(zhuǎn)錄的起始由DNA上的啟動子區(qū)控制，轉(zhuǎn)錄的終止由DNA上的終止子控制，轉(zhuǎn)錄是通過DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶來實現(xiàn)的第10頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●

轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉(zhuǎn)錄的基本過程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents第11頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五二、參與轉(zhuǎn)錄起始的關(guān)鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）全酶=核心酶+σ因子第12頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第13頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第14頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第15頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動子識別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因子存在多種σ因子，用于識別不同的啟動子第16頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●真核生物RNA聚合酶酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對活性對α-鵝膏蕈堿的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA約10%存在物種特異性真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶特征比較第17頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物無有產(chǎn)物較短，游離較長，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時進(jìn)行外切酶活性無5’3’，3’5’校對合成能力無有修復(fù)能力無有第18頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。第19頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●原核生物啟動子結(jié)構(gòu)Pribnow41-44bp第20頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五開始轉(zhuǎn)錄TTGACAAACTGT-35區(qū)(Pribnowbox)TATAATPuATATTAPy-10區(qū)1-30-5010-10-40-205335原核生物啟動子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33第21頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五

TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號TATA區(qū)：酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）第22頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉(zhuǎn)錄起始點Probnow盒子啟動子35

10

+1轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’RNA轉(zhuǎn)錄起點與新生RNA鏈第一個核甘酸相對應(yīng)DNA鏈上的堿基。第23頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100第24頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五典型啟動子的結(jié)構(gòu)

-35-10轉(zhuǎn)錄起點TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp第25頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五Initiation第26頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●真核生物啟動子真核有三種不同的啟動子和有關(guān)的元件啟動子Ⅱ最為復(fù)雜，它和原核的啟動子有很多不同真核生物啟動子的結(jié)構(gòu)核心啟動子（corepromoter）上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）第27頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五1、核心啟動子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始位點及轉(zhuǎn)錄起始位點上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當(dāng)于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50第28頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第29頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五2、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp第30頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五SV40早期啟動子組蛋白H2B

TATACAATGC第31頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五（三）轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物●原核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第32頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始●真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物第33頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●

轉(zhuǎn)錄的基本過程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents第34頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五三、轉(zhuǎn)錄的基本過程1、起始位點的識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。2、轉(zhuǎn)錄起始RNA鏈上第一個核甘酸鍵的產(chǎn)生第35頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第36頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五3、RNA鏈的延伸●亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。核心酶

····DNA

····RNA第37頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五4、轉(zhuǎn)錄終止終止子（terminator，t）

●強(qiáng)終止子－內(nèi)部終止子

●弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）又稱為ρ依賴性終止子（Rho-dependentterminator）不依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止第38頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五不依賴因子的終止終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，RNA形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，RNA的3’端為寡聚U第39頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五發(fā)夾式結(jié)構(gòu)和寡聚U的共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。第40頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五終止效率與二重對稱序列和寡聚U的長短有關(guān)，長度效率第41頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五依賴因子的終止因子：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉(zhuǎn)錄復(fù)合物中解離出來，從而終止轉(zhuǎn)錄。第42頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第43頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第44頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第45頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉(zhuǎn)錄的基本過程●

轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents第46頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五四、轉(zhuǎn)錄后加工第47頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五5’端加帽3’端加尾RNA的剪接RNA的編輯第48頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的這種結(jié)構(gòu)稱為帽子（cap）。1、在5’端加帽第49頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五m7Gppp鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶第50頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五帽子結(jié)構(gòu)功能：①能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結(jié)合；②m7Gppp結(jié)構(gòu)能有效地封閉mRNA5’末端，以保護(hù)mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定。第51頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準(zhǔn)確切割★加poly（A）第52頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第53頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。第54頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五3、RNA的剪接地中海貧血病人的珠蛋白基因，1/4第55頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五真核mRNA的剪輯第56頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第57頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第58頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五生物體內(nèi)內(nèi)含子的主要類型：

GU-AG、AU-AC、Ⅰ類內(nèi)含子、Ⅱ類內(nèi)含子5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidine第59頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG第60頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五參與RNA剪接的物質(zhì)：snRNA（核內(nèi)小分子RNA）snRNP（與snRNA結(jié)合的核蛋白）第61頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五①第62頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5第63頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第64頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五Ⅰ類內(nèi)含子的自我剪接第65頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五Ⅱ類內(nèi)含子的自我剪接第66頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五4、RNA的編輯編輯（editing）是指轉(zhuǎn)錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。第67頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五C變?yōu)閁堿基的突變第68頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究錐蟲線粒體mRNA轉(zhuǎn)錄加工時發(fā)現(xiàn)mRNA的多個編碼位置上加入或丟失尿苷酸，1990年在高等動物和病毒中也發(fā)現(xiàn)了編輯現(xiàn)象。第69頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五錐蟲coxII基因的編輯第70頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五第71頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉(zhuǎn)錄的基本過程●轉(zhuǎn)錄后加工●

原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents第72頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五五、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRNA的特征●半衰期短●多以多順反子的形式存在多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA。第73頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙?；D(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA第74頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●5’

端無“帽子”結(jié)構(gòu)，3’

端沒有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。SD序列：mRNA中用于結(jié)合原核生物核糖體的序列。第75頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五2、真核生物mRNA的特征●5’

端存在“帽子”結(jié)構(gòu)●多數(shù)mRNA

3’

端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）●以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學(xué)定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。第76頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較第77頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五●基本概念●轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉(zhuǎn)錄的基本過程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●

RNA合成與DNA合成異同點Contents第78頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五六、RNA合成與DNA合成異同點

相同點：1、都以DNA鏈作為模板2、合成的方向均為5’→3’

3、聚合反應(yīng)均是通過核苷酸之間形成的3’,5’-磷酸二酯鍵，使核苷酸鏈延長。第79頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五不同點：復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩條鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）mRNA，tRNA，rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物無第80頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五中國科學(xué)院2001年碩士研究生入學(xué)考試：名詞解釋：Transcription;Reversetranscription第81頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五1、下列有關(guān)TATA盒(Hognessbox)的敘述,哪個是正確的:它位于第一個結(jié)構(gòu)基因處它和RNA聚合酶結(jié)合它編碼阻遏蛋白它和反密碼子結(jié)合

B

第82頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五

2.轉(zhuǎn)錄需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMPD第83頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五3、DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是:A.5’-GACTTA-3’

B.5’-CTGAAT-3’

C.5’-UAAGUC-3’

D.5’-CUGAAU-3’

D第84頁，共92頁，2022年，5月20日，8點50分，星期五4、DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程有許多相同點,下列描述哪項是錯誤的?A.轉(zhuǎn)錄以DNA一條鏈為模板,而以DNA兩條鏈為模板進(jìn)行復(fù)制

B.在這兩個過程中合成均為5`-3`方向

C.復(fù)制的產(chǎn)物通常情況下大于轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物

D.兩過程均需RNA引物

D第8