(10)-14轉(zhuǎn)錄生物化學(xué)與分子生物學(xué)

1、原核生物參與DNA復(fù)制的酶有哪些？各有何作用？2、造成DNA損傷的因素是什么？損傷的修復(fù)方式有哪幾種？3、遺傳信息傳遞的中心法則。4、RNA的主要類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及功能。

課前復(fù)習(xí)第十四章RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）RNABiosynthesis,Transcription

本章內(nèi)容第一節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄模板和酶第二節(jié)原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程第三節(jié)真核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程第四節(jié)真核生物RNA的加工和降解1958年，F(xiàn).CricK

DNA

RNA

蛋白質(zhì)翻譯轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制

遺傳信息傳遞的中心法則轉(zhuǎn)錄

(transcription)

生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

相似性：都是酶促的核苷酸聚合過(guò)程以DNA為模板都需依賴DNA的聚合酶生成磷酸二酯鍵方向：5→3遵從堿基配對(duì)規(guī)律2.復(fù)制、轉(zhuǎn)錄的相似性及區(qū)別復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別A-U，T-A，G-CA-T，G-C配對(duì)mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制模板轉(zhuǎn)錄復(fù)制A-U，T-A不需要，G-CA-T需要，G-C配對(duì)引物mRNA，tRNA，rRNA子代雙鏈DNA（半保留復(fù)制）產(chǎn)物RNA聚合酶（RNA-pol）DNA聚合酶酶NTPdNTP原料模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄）兩股鏈均復(fù)制模板轉(zhuǎn)錄復(fù)制

3.參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)原料:

NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)

模板:

DNA酶:

RNA聚合酶(RNApolymerase,RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子:2004NO29A.下列關(guān)于復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程異同點(diǎn)的敘述,錯(cuò)誤的是

A.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的合成方向均為5’→3’

B.復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程均需以RNA為引物

C.復(fù)制的原料dNTP,轉(zhuǎn)錄的原料為NTP

D.二者的聚合酶均催化形成3’,5’磷酸二酯鍵

E.DNA的雙股鏈中只有一條鏈轉(zhuǎn)錄,兩條鏈均可被復(fù)制

2011NO35A．下列關(guān)于轉(zhuǎn)錄作用的敘述，正確的是

A．以RNA為模板合成cDNAB．需要4種dNTP為原料C．合成反應(yīng)的方向?yàn)?’→5’D．轉(zhuǎn)錄起始不需要引物參與

原核生物轉(zhuǎn)錄的模板和酶TemplatesandEnzymes第一節(jié)一、原核生物轉(zhuǎn)錄模板

結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)

DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。5′···GCAGTACATGTC···3′3′···cgtcatgtacag···5′5′···GCAGUACAUGUC···3′N······Ala·Val·His·Val······C

編碼鏈

模板鏈mRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯

DNA雙鏈中按堿基配對(duì)規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)。與模板鏈相對(duì)的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈（codingstrand）。

2.模板鏈和編碼鏈

3.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄

(asymmetrictranscription)

一個(gè)基因的雙鏈DNA分子中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄模板進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,這種轉(zhuǎn)錄方式稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。概念:5335模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向12

在DNA分子雙鏈上某一區(qū)段，一股鏈作模板指引轉(zhuǎn)錄，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄；模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄含義:二、RNA聚合酶催化RNA合成

※大腸桿菌的RNA聚合酶組分核心酶

(coreenzyme)全酶

(holoenzyme)RNA聚合酶DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（DDRP）

(DNA-depentendRNApolymerase)特點(diǎn)：

1、催化5→3核苷酸聚合過(guò)程

2、以DNA為模板

3、底物是NTP4、產(chǎn)物是RNA5、不需要引物

抗結(jié)核藥:利福平和利福霉素能專一性結(jié)合亞基,抑制轉(zhuǎn)錄。2008A．RNA聚合酶的α亞基

B．RNA聚合酶的σ因子

C．RNA聚合酶的β亞基

D．RNA聚合酶的β'亞基

129．原核生物中識(shí)別DNA模板轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的亞基是B

130．原核生物中決定轉(zhuǎn)錄基因類型的亞基是A

原核生物一個(gè)轉(zhuǎn)錄區(qū)段視為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，稱為操縱子(operon)。

結(jié)構(gòu)基因

調(diào)控序列（啟動(dòng)子和操縱基因）【三、RNA聚合酶結(jié)合到DNA的啟動(dòng)子上啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄5335結(jié)構(gòu)基因調(diào)控序列RNA-polRNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位,稱為啟動(dòng)子(promoter)。RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

研究啟動(dòng)子:RNA聚合酶保護(hù)法目錄開(kāi)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(dòng)子保守序列RNA-pol辨認(rèn)位點(diǎn)(recognitionsite)55RNA聚合酶保護(hù)區(qū)結(jié)構(gòu)基因33原核生物啟動(dòng)子包括三個(gè)功能區(qū)啟動(dòng)部位:+1區(qū)2.結(jié)合部位:-10bp處（TATAAT）

(RNA聚合酶與啟動(dòng)子結(jié)合)3.識(shí)別部位:-35bp處（TTGACA）

(亞基識(shí)別并結(jié)合處)

TATA盒

CAAT盒

GC盒

增強(qiáng)子

順式作用元件

結(jié)構(gòu)基因-GCGC---CAAT---TATA轉(zhuǎn)錄起始

真核生物啟動(dòng)子保守序列2007NO35A．基因啟動(dòng)子是指A.編碼mRNA的DNA序列的第一個(gè)外顯子B.開(kāi)始轉(zhuǎn)錄生成RNA的那段DNA序列C.阻遏蛋白結(jié)合的DNA序列D.RNA聚合酶最初與DNA結(jié)合的DNA序列原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程TheProcessofTranscription

第二節(jié)

需解決兩個(gè)問(wèn)題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開(kāi)，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。一、轉(zhuǎn)錄起始P265RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

2.DNA雙鏈解開(kāi);1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合;

3.

在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。5-pppG-OH+NTP

5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程:Animation:轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程

RNApol(2)-DNA–pppGpN’-OH3二、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)

1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長(zhǎng)。(NMP)n+NTP(NMP)n+1

+PPiP266

轉(zhuǎn)錄空泡（transcriptionbubble） 在轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中，由局部打開(kāi)的

DNA雙鏈、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者結(jié)合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····

DNA

····

RNAAnimation:轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶三、轉(zhuǎn)錄終止(1)RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來(lái)不再前進(jìn);(2)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(lái)。

P267依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止分類:ATP（一）依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止

Rho因子終止轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)①Rho因子與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3端polyC結(jié)合;②Rho因子發(fā)揮ＡＴＰ酶和解螺旋酶活性，使ＲＮＡ－ＤＮＡ雜化雙鏈拆離，ＲＮＡ釋放。

（二）非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列;轉(zhuǎn)錄出RNA后，RNA產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)來(lái)終止轉(zhuǎn)錄。3端有4~6個(gè)連續(xù)的U，有時(shí)U不連續(xù)；連續(xù)的U區(qū)上游是反向重復(fù)序列形成的發(fā)夾（莖環(huán)）結(jié)構(gòu)，莖的底部富含G-C。（1）轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA3端有兩個(gè)明顯的結(jié)構(gòu)特征：5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA

5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3

DNAUUUU...…

UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`莖環(huán)(stem-loop)/發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)（2）莖環(huán)結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄的機(jī)理

使RNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，RNA產(chǎn)物釋放。5′pppG5335RNA-polAnimation:非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止

2005NO34A．原核生物的mRNA轉(zhuǎn)錄終止需要下列哪種因子?A．釋放因子

B．Rho因子

C．信號(hào)肽D．σ因子

E．DnaB2002NO28A.原核生物中識(shí)別DNA模板上轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的是

A．RNA聚合酶的核心酶B．RNA聚合酶的σ因子

C．RNA聚合酶的α亞基D．RNA聚合酶的β亞基

E.

p因子

真核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程TheProcessofTranscription

第三節(jié)

※一、真核生物的RNA聚合酶

種類ⅠⅡⅢ對(duì)鵝膏蕈堿的反應(yīng)45S-rRNAhnRNA5S-rRNAtRNAsnRNA耐受極敏感中度敏感轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物

定位

核仁

核質(zhì)核質(zhì)2003NO28A、真核生物中，催化轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物為hnRNA的RNA聚合酶是

A、RNA聚合酶核心酶B、RNA聚合酶IC、RNA聚合酶IID、RNA聚合酶IIIE、RNA聚合酶β亞基

2009NO35A、2010.真核生物RNA聚合酶II催化轉(zhuǎn)錄后的產(chǎn)物是A.tRNAB.hnRNAC.5.8S-rRNAD.5S-rRNA1996A．mRNA

B．tRNA及5SrRNA

C．18S，28S，5.8S及5SrRNA

D．18S，28S及5.8SrRNA

E．18S，28SrRNA

99．RNA聚合酶II催化生成之產(chǎn)物A

100．RNA聚合酶III催化生成之產(chǎn)物B2004NO32A.真核生物RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄后可產(chǎn)生的是

A.

hnRNAB.

45S-rRNAC.

tRNAD.

5S-rRNAE.snRNA

某些常用的轉(zhuǎn)錄抑制劑抑制劑靶酶抑制作用利福霉素細(xì)菌的全酶與β亞基結(jié)合，阻止起始鏈霉溶菌素細(xì)菌的核心酶與β亞基結(jié)合，阻止延長(zhǎng)放線菌素D真核RNA聚合酶Ⅰ與DNA結(jié)合，并阻止延長(zhǎng)α-鵝膏蕈堿真核RNA聚合酶Ⅱ與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合α-鵝膏蕈堿──雙環(huán)八肽

是從鵝膏蕈（毒蘑菇）提取出來(lái)的毒素，毒性極強(qiáng)，吃1－3朵就足以致命。受害者在吃的時(shí)候不會(huì)覺(jué)得有異味，吃后要過(guò)8－24小時(shí)才出現(xiàn)中毒癥狀。

二、順式作用元件和轉(zhuǎn)錄因子--真核生物的轉(zhuǎn)錄起始

真核生物的轉(zhuǎn)錄起始上游區(qū)段比原核生物多樣化，轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，RNA-pol不直接結(jié)合模板，其起始過(guò)程比原核生物復(fù)雜。P270轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子順式作用元件(cis-actingelement)1.

轉(zhuǎn)錄起始前的上游區(qū)段

AATAAA切離加尾

轉(zhuǎn)錄終止點(diǎn)

修飾點(diǎn)

外顯子

翻譯起始點(diǎn)內(nèi)含子

OCT-1

OCT-1：ATTTGCAT八聚體2.轉(zhuǎn)錄因子

能直接、間接辨認(rèn)和結(jié)合轉(zhuǎn)錄上游區(qū)段DNA的蛋白質(zhì)，統(tǒng)稱為反式作用因子(trans-actingfactors)或轉(zhuǎn)錄因子(transcriptionalfactors,TF)。

反式作用因子中，直接或間接結(jié)合RNA聚合酶的，則稱為通用轉(zhuǎn)錄因子。

P271參與RNA-polⅡ轉(zhuǎn)錄的TFⅡ

轉(zhuǎn)錄因子功能TFⅡDTBP亞基結(jié)合TATA盒TFⅡA輔助TBP-DNA結(jié)合TFⅡB穩(wěn)定TFⅡD-DNA復(fù)合物，結(jié)合RNA-polTFⅡE解螺旋酶，結(jié)合TFⅡHTFⅡF促進(jìn)RNA-polⅡ結(jié)合及作為其他因子結(jié)合的橋梁TFⅡH解螺旋酶、作為蛋白激酶催化CTD磷酸化3.

轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)

真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子。

真核生物的轉(zhuǎn)錄起始是在轉(zhuǎn)錄因子的 協(xié)助下，RNA聚合酶辨認(rèn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄起 始點(diǎn)上游的DNA序列(啟動(dòng)子)，生成 起始復(fù)合物。TFⅡHPOL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-PolⅡ催化轉(zhuǎn)錄的PIC

POL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA復(fù)合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC組裝完成，TFⅡH使CTD磷酸化三、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒(méi)有轉(zhuǎn)錄與翻譯同步的現(xiàn)象。

RNA-pol前移處處都遇上核小體。轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)過(guò)程中可以觀察到核小體移位和解聚現(xiàn)象。

P273RNA-PolRNA-PolRNA-Pol核小體轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)中的核小體移位轉(zhuǎn)錄方向5------AAUAAA-5------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAAGTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)55333加尾AAAAAAA······3mRNA四、轉(zhuǎn)錄終止——

和轉(zhuǎn)錄后修飾密切相關(guān)P274原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄起始比較原核生物真核生物亞基辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)：-35區(qū)特定序列真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結(jié)合，而需依靠眾多的轉(zhuǎn)錄因子，形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物。原核生物和真核生物轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)比較原核生物真核生物轉(zhuǎn)錄與翻譯同步轉(zhuǎn)錄與翻譯不同步（有核膜相隔）；核小體移位和解聚轉(zhuǎn)錄終止比較原核生物依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止ρ因子識(shí)別來(lái)自轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的終止信號(hào)：①Rho因子與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA3端polyC結(jié)合;②Rho因子發(fā)揮ＡＴＰ酶和解螺旋酶活性，使ＲＮＡ－ＤＮＡ雜化雙鏈拆離，ＲＮＡ釋放。非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA3端有發(fā)夾（莖環(huán)）結(jié)構(gòu)和富含polyU片段真核生物與轉(zhuǎn)錄后修飾相關(guān)Animation:轉(zhuǎn)錄過(guò)程真核生物RNA的加工和降解Post-transcriptionalModification第四節(jié)幾種主要的修飾方式1.剪接(splicing)2.剪切(cleavage)3.

修飾(modification)4.

添加(addition)一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾1.

5端形成帽子結(jié)構(gòu)(m7GpppGp—)

（1）帽子結(jié)構(gòu)5pppGp…5GpppGp…pppG

ppi鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶5

m7GpppGp…甲基轉(zhuǎn)移酶SAM

（2）帽子生成過(guò)程5ppGp…磷酸酶

PiAnimation:mRNA加帽過(guò)程（3）

帽子的功能:在蛋白質(zhì)合成中,供核糖體小亞基識(shí)別與結(jié)合;保護(hù)合成中的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA,免受核酸外切酶降解；使成熟的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物從核內(nèi)輸送到胞質(zhì)。

2.

3端加上多聚腺苷酸尾巴(polyAtail)（1）生成：mRNA前體的3端在核酸外切酶作用下，切除一些多余的核苷酸；在多聚A聚合酶催化下，ATP聚合，生成3polyA

。（2）功能：

維持mRNA作為翻譯模板的活性；增加mRNA本身的穩(wěn)定性。（二）mRNA的剪接1.

hnRNA和snRNA

核內(nèi)的初級(jí)mRNA稱為雜化核RNA(hetero-nuclearRNA,hnRNA)snRNA(smallnuclearRNA)核內(nèi)的蛋白質(zhì)小分子核糖核蛋白體(snRNP)（RNA剪接場(chǎng)所）snRNA真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個(gè)編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開(kāi)但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。斷裂基因(splitegene)CABD編碼區(qū)A、B、C、D非編碼區(qū)

過(guò)去人們一直認(rèn)為，基因的遺傳密碼子是連續(xù)不斷地并列在一起，形成一條沒(méi)有間隔的完整的基因?qū)嶓w。但以后通過(guò)對(duì)真核蛋白質(zhì)編碼基因結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，在它們的核苷酸序列中間插入有與氨基酸編碼無(wú)關(guān)的DNA間隔區(qū)，使一個(gè)基因分隔成不連續(xù)的若干區(qū)段。我們稱這種編碼序列不連續(xù)的間斷基因?yàn)閿嗔鸦颉?/p>

Sharp（夏普）1944年6月6日出生于美國(guó)肯塔基州的法爾默斯（Falmouth）?！耙驍嗔鸦虻陌l(fā)現(xiàn)對(duì)當(dāng)今生物學(xué)的基礎(chǔ)研究，對(duì)有關(guān)癌癥和其他疾病發(fā)展的研究，有十分重要的意義”。與英國(guó)生物學(xué)家Robert(羅伯茨)共享1993年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。Robert(羅伯茨)檔案

1943年9

月生于英格蘭的德比（Derby）；1965年和1968年先后在英國(guó)謝菲爾德大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位和博士學(xué)位。1969年開(kāi)始，在哈佛大學(xué)從事生物化學(xué)方面的研究；20世紀(jì)70年代末，開(kāi)始參與基因測(cè)序工作，并得到關(guān)注；1992年至今，在新英格蘭生物實(shí)驗(yàn)室工作。

1977年，在對(duì)通常會(huì)引發(fā)感冒的腺病毒進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在電子顯微鏡下，可以發(fā)現(xiàn)基因有斷裂現(xiàn)象。

這一發(fā)現(xiàn)打破了以往認(rèn)為基因是由一條連續(xù)的DNA分子構(gòu)成的觀點(diǎn)，并促使人們對(duì)基因結(jié)構(gòu)和生物進(jìn)化的認(rèn)識(shí)發(fā)生了根本的變化，對(duì)生物學(xué)基礎(chǔ)研究有著重要的意義。

1993年，因其對(duì)上述“斷裂基因”的發(fā)現(xiàn)而與美國(guó)生物學(xué)家夏普共享諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

2.外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)（1）外顯子在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟RNA的核酸序列。（2）內(nèi)含子隔斷基因的線性表達(dá)而在剪接過(guò)程中被除去的核酸序列。

雞卵清蛋白基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白成熟mRNA與DNA雜交電鏡圖DNAmRNA3.

內(nèi)含子的分類

根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為4類。I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA；III：是常見(jiàn)的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；IV：是tRNA基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過(guò)程需酶及ATP。內(nèi)含子：hnRNA核苷酸鏈中的一些片段，而不出現(xiàn)在相應(yīng)的mRNA中。內(nèi)含子：被轉(zhuǎn)錄但不被翻譯的序列。外顯子：保留在mRNA中的片段。外顯子：被轉(zhuǎn)錄也被翻譯的序列。1991NO21A．DNA上的內(nèi)含子（INTORN）是：

A.不被轉(zhuǎn)錄的序列B.被轉(zhuǎn)錄但不被翻譯的序列

C.被轉(zhuǎn)錄也被翻譯的序列D.編碼序列E.以上都不對(duì)1993NO17A．DNA上的外顯子（exon）是

A．不被轉(zhuǎn)錄的序列B．被轉(zhuǎn)錄，但不被翻譯的序列

C．被轉(zhuǎn)錄也被翻譯的序列D．調(diào)節(jié)基因序列E．以上都不對(duì)

1998

A．不被轉(zhuǎn)錄的序列B．被轉(zhuǎn)錄但不被翻譯的序列C．二者均是D．二者均不是

123．DNA上的內(nèi)含子（intron）是指B

124．DNA上的外顯子（exon）是指D

4.mRNA的剪接——除去hnRNA中的內(nèi)含子，將外顯子連接。snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體①②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5pG-OH(ppG-OH,pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)第二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)UpAGpU外顯子1內(nèi)含子外顯子2G-OHUpUpGpA剪接過(guò)程的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)

(twicetransesterification)

?

RNA編輯作用說(shuō)明，基因的編碼序列經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄后加工，是可有多用途分化的，因此也稱為分化加工(differentialRNAprocessing)。5.mRNA的編輯(mRNAediting)

人類apoB基因

mRNA（14500個(gè)核苷酸）肝臟apoB100（分子量為500000）腸道細(xì)胞apoB48（分子量為240000）mRNA編輯Animation:真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工二、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工真核細(xì)胞的rRNA基因?qū)儆谪S富基因族的DNA序列;即染色體上縱列串聯(lián)基因單位的重復(fù)。三、tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工在酶的作用下，從5末端和3末端切除多余核苷酸；切除內(nèi)含子進(jìn)行剪接作用；3末端加CCA-OH；堿基修飾tRNA基因及轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA核酸內(nèi)切酶RNaseP、核酸外切酶RNase

DtRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶、連接酶ATPADP堿基修飾1、甲基化

A→mA（或mG）

2、還原反應(yīng)UDHU

3、核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)尿苷假尿苷（）4、脫氨反應(yīng)AMPIMP列表：轉(zhuǎn)錄后加工修飾原核生物RNA轉(zhuǎn)錄真核生物RNA轉(zhuǎn)錄mRNA加工不需加工①5′加帽、3′加尾②剪接：除去內(nèi)含子，連接外顯子（剪接）（hnRNA）③G的甲基化tRNA加工①剪切：5′前導(dǎo)序列和3′拖尾序列（去頭掐尾）②添加修復(fù)：3′-末端CCA序列③稀有堿基：①剪切：5′前導(dǎo)序列和內(nèi)含子②添加修復(fù)：3′-末端CCA序列③稀有堿基：、甲基化、脫氨反應(yīng)rRNA加工30SRNA:16、23、5S-rRNA剪接:45SrRNA:5.8、18、28S-rRNA；5S-rRNA不需加工1999NO29A．真核生物轉(zhuǎn)錄生成的mRNA前體的加工過(guò)程不包括

A．5′末端加帽B．3′末端加多聚A尾C．甲基化修飾

D．磷酸化修飾E．剪接去除內(nèi)含子并連接外顯子

2007135X.

tRNA的前體加工包括A

.剪切5’和3’末端的多余核昔酸B.

去除內(nèi)含子C.3’末端加CCAD.化學(xué)修飾2011NO38A．hnRNA轉(zhuǎn)變成mRNA的過(guò)程是

A．轉(zhuǎn)錄起始B．轉(zhuǎn)錄終止C．轉(zhuǎn)錄后加工D．翻譯起始四、核酶(ribozyme)具有酶促活性的RNA稱為核酶。四膜蟲rRNA內(nèi)含子的二級(jí)結(jié)構(gòu)四膜蟲rRNA的剪接采用自我剪接方式5′-端核苷酸序列(一)T．Cech的發(fā)現(xiàn)

1982年美國(guó)生物化學(xué)家

T．Cech和SydneyAltman在用四膜蟲（Tetrahymena）研究rRNA剪接的過(guò)程中引出了一個(gè)非常出人意料的發(fā)現(xiàn)。四膜蟲核糖體RNA的前體長(zhǎng)6.4kb，必須除去一段414bp的內(nèi)含子，才能產(chǎn)生成熟的26srRNA。T．Cech及其同事發(fā)現(xiàn)只需核苷酸存在下，RNA就能剪接自身或自我剪切（self-splicing）。即RNA分子本身具有高度的專一性和催化活性。

Cech獲得1989年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

四膜蟲(Tetrahymena)是一種單細(xì)胞真核生物，分布在全球的淡水水域中，屬于原生生物門(Protista)纖毛蟲綱(Ciliophora)，與一般人熟知的草履蟲(Paramecium)在型態(tài)生理上十分相似。四膜蟲外觀呈橢圓長(zhǎng)梨狀，體長(zhǎng)約50微米，全身布滿數(shù)百根長(zhǎng)約4-6微米長(zhǎng)的纖毛，纖毛排列成數(shù)十條縱列，是不同種間纖毛蟲分類的特征之一。四膜蟲身體前端具有口器(oralapparatus)，有三組三列的口部纖毛，早期在光學(xué)顯微鏡下觀察時(shí)看似有四列膜狀構(gòu)造，因此據(jù)以命名。

四膜蟲易于在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)，這歸功于研究人員已經(jīng)找出可以適于四膜蟲生長(zhǎng)所需的液態(tài)培養(yǎng)基成分，因此四膜蟲從早年開(kāi)始即是一種實(shí)驗(yàn)生物學(xué)上所使用的模式生物(modelorganism)，用這種生物當(dāng)作范例與工具，研究各種基礎(chǔ)生物學(xué)的現(xiàn)象。由于可以大量培養(yǎng)四膜蟲，所以它適于作為生化純化分析的材料來(lái)源。(二)Ribozyme的催化機(jī)理1.3’-OH的產(chǎn)生2.414核苷酸的內(nèi)含子的釋放3.15核苷酸的片段的釋放4.395核苷酸的環(huán)的形成5.環(huán)的打開(kāi)GOH3′G5′OH5′3′GOH414G

3995′3′3955′3′I四膜蟲RNA的自我剪接5′3′L19RNA具有催化活性的片段Animation:四膜蟲RNA的自我剪接核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)中心法則作了重要補(bǔ)充；核酶的發(fā)現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；利用核酶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成人工核酶。改變了人們長(zhǎng)期對(duì)生物催化劑的概念

EnzymesProteins生物催化劑Enzymes（Proteins）Ribozymes（RNAs）對(duì)生命系統(tǒng)起源的爭(zhēng)論有重要啟示蛋白質(zhì)核酸？？早期RNA世界

在DNA和蛋白質(zhì)出現(xiàn)之前，生命進(jìn)化的早期存在著一個(gè)RNA的世界。這些RNA分子集信息編碼和催化功能于一身，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的衍變進(jìn)化，開(kāi)始合成蛋白質(zhì)，由于蛋白質(zhì)有20種氨基酸的多側(cè)鏈，比RNA的4個(gè)堿基更為多樣性，于是逐步替代RNA形成催化活性更高的酶；由RNA衍變，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)錄開(kāi)始形成DNA。由于DNA的雙螺旋比單鏈的RNA更穩(wěn)定，因此替代RNA成為遺傳信息穩(wěn)定的貯藏所，成為今天專管遺傳信息編碼的載體。由于核酶具有專一的核酸內(nèi)切酶活性及解離后重復(fù)切割相同靶分子的能力，核酶很早就被用來(lái)抑制病毒繁殖。最近幾年，HIV-1序列常被用作核酶攻擊的靶序列來(lái)研究，研究頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他病毒，因此，這就使得HIV-1成為了抗病毒核酶研究中一個(gè)典型的研究例子，至今為止，幾乎所有HIV-1的功能片斷都用核酶切割過(guò)，包括編碼區(qū)的基因片斷和非編碼區(qū)的信號(hào)序列以及5‘和3’長(zhǎng)末端重復(fù)區(qū)。除了HIV外，核酶還用于其它病毒的研究如B型肝炎病毒的活性、C型肝炎病毒、免疫缺陷病毒、T細(xì)胞白血病病毒、B病毒等。因此，核酶在病毒基因工程中的作用將不可限量，很可能帶來(lái)戰(zhàn)勝艾滋病的福音。

最簡(jiǎn)單的核酶二級(jí)結(jié)構(gòu)——槌頭狀結(jié)構(gòu)(hammerheadstructure)底物部分通常為60個(gè)核苷酸左右同一分子上包括有催化部份和底物部份催化部份和底物部份組成錘頭結(jié)構(gòu)除rRNA外，tRNA、mRNA的加工也可采用自我剪接方式。人工設(shè)計(jì)的核酶粗線表示合成的核酸分子細(xì)線表示天然的核酸分子X(jué)表示一致性序列箭頭表示切斷點(diǎn)目錄(三)其它催化活性RNA的發(fā)現(xiàn)

1.對(duì)大腸桿菌核糖核酸酶P（RnaseP）的研究2.真核的酵母和真菌的線粒體中的發(fā)現(xiàn)3.對(duì)核糖體大亞基的研究transcription

轉(zhuǎn)錄RNApolymerase,RNA-pol

RNA聚合酶structuralgene

結(jié)構(gòu)基因templatestrand

模板鏈codingstrand

編碼鏈coreenzyme

核心酶holoenzyme

全酶operon

操縱子promoter啟動(dòng)子transcriptionbubble

轉(zhuǎn)錄空泡cis-actingelement

順式作用元件trans-actingfactors

反式作用因子transcriptionalfactors,TF

轉(zhuǎn)錄因子pre-initiationcomplex,PIC

轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物splitegene

斷裂基因exon

外顯子intron

內(nèi)含子ribozyme核酶1、一條DNA單鏈3’……ACATTGGCTAAG……5’試寫出：（1）復(fù)制后生成的DNA單鏈堿基順序；（2）轉(zhuǎn)錄后生成的mRNA鏈的堿基順序。2、簡(jiǎn)述真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程。3、簡(jiǎn)述真核生物tRNA轉(zhuǎn)錄后加工過(guò)程。4、比較復(fù)制與轉(zhuǎn)錄異同點(diǎn)。5、試述原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程。

思考題

單選題1．轉(zhuǎn)錄終止因子為A．σ因子

B．α因子C．β因子

D．ρ因子E．γ因子

2.關(guān)于DNA聚合酶和RNA聚合酶，下列說(shuō)法正確的是A．都以dNTP為底物B．都需要RNA引物C．都有3’→5’核酸外切酶活性D．都有5’→3’聚合酶活性E．都有5’→3’核酸內(nèi)切酶活性3．原核生物識(shí)別轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)的是A．ρ(Rho)因子B．α亞基C．σ因子D.核心酶E．β亞基4．DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶的核心酶組成是A．α2ββ’σ

B．α2ββ’C．αββ’D．α2β

E．ββ’5．關(guān)于大腸桿菌的RNA聚合酶，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．由四種亞基組成的α2ββ’σ蛋白質(zhì)B．σ亞基辨認(rèn)特定的轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)C．核心酶在轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)階段起催化作用D．鵝膏蕈堿是其特異性抑制劑E．轉(zhuǎn)錄起始時(shí)，需要RNA聚合酶全酶發(fā)揮作用6．在真核生物中，RNA聚合酶Ⅲ催化的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是A．tRNA、5s–rRNA和snRNA