分子生物學(xué)第章生物信息傳遞(上)從dna到rna

●基本概念●轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分——RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子●轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較Contents本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分是指生物基因組中結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄、翻譯等一系列過(guò)程，合成特定的蛋白質(zhì)，進(jìn)而發(fā)揮其特定的生物學(xué)功能和生物學(xué)效應(yīng)的全過(guò)程。但對(duì)于rRNA、tRNA編碼基因來(lái)說(shuō)，基因表達(dá)就是轉(zhuǎn)錄生成RNA的過(guò)程。一、基本概念基因表達(dá)（geneexpression）本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分生物體以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄RNADNA

轉(zhuǎn)錄(transcription)：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分參與轉(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'本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱(chēng)性：

(1)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，另一股鏈不轉(zhuǎn)錄。

⑵模板鏈或編碼鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上。編碼鏈與模板鏈:與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱(chēng)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(chēng)為模板鏈。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分模板鏈或編碼鏈并非永遠(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(chēng)為結(jié)構(gòu)基因。結(jié)構(gòu)基因：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分5′……GCAGTACATGTC……3′3′……cgtcatgtacag……5′5′……GCAGUACAUGUC……3′N(xiāo)……Ala·Val·His·Val……CDNA轉(zhuǎn)錄mRNA翻譯肽DNA模板、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA

和氨基酸序列之間的關(guān)系編碼鏈模板鏈｝本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分●基本概念●轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分———

RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子●轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較Contents本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

轉(zhuǎn)錄酶(transcriptase)即為RNA聚合酶，是依

賴DNA的RNA聚合酶(DNAdependentRNApolymerase,RNA-pol)。

大腸桿菌(E.coli)的RNA聚合酶是由5種亞基α、β、β′、ω和σ(sigma)組成的六聚體蛋白質(zhì)，分子量為4.65KD。α2ββ′

ω合稱(chēng)為核心酶(coreenzyme),在試管內(nèi)能催化NTP聚合生成RNA。σ亞基加上核心酶(α2ββ′ωσ)稱(chēng)為全酶（holoenzyme)。1、原核生物的RNA聚合酶（一）

RNA聚合酶二、轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分——

RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)ωω本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對(duì)分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動(dòng)子識(shí)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？σrpoD700001全酶存在多種σ因子，用于識(shí)別不同的啟動(dòng)子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分2、真核生物RNA聚合酶酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對(duì)活性對(duì)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)tRNA5SRNAsnRNA約10%存在物種特異性真核細(xì)胞的三種RNA聚合酶特征比較本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分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，4.8×105小，1.09×105引物無(wú)有產(chǎn)物較短，游離較長(zhǎng)，與模板以氫鍵相連作用方式一條鏈的某一段兩條鏈同時(shí)進(jìn)行外切酶活性無(wú)5’3’，3’5’校對(duì)合成能力無(wú)有修復(fù)能力無(wú)有本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（二）啟動(dòng)子(promoter)啟動(dòng)子定義：指能被RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分RNA聚合酶保護(hù)法41-44bp1、原核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分開(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本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分模板鏈AACTGTATATTATTGACATATAAT3’5’DNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)Probnow盒子啟動(dòng)子35

10

+1轉(zhuǎn)錄區(qū)5’3’RNA轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)與新生RNA鏈第一個(gè)核甘酸相對(duì)應(yīng)DNA鏈上的堿基。編碼鏈本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

-35區(qū)：TTGACA保守序列（Sextamabox）。是RNA聚合酶全酶對(duì)轉(zhuǎn)錄起始的辨認(rèn)位點(diǎn)(recognition）-10區(qū)：TATAAT保守序列（PribnowBox）。

是RNA聚合酶的緊密結(jié)合位點(diǎn)（富含AT堿基，有利于雙鏈打開(kāi)）本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識(shí)別的啟動(dòng)子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分原核生物典型啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)

-35-10轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp-10區(qū)與-35區(qū)的最佳間距本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分Pribnow框與Sextama框之間的堿基序列并不重要，但兩個(gè)序列之間的距離十分重要；天然啟動(dòng)子這段距離多為16～19bp，距離的大小可能是決定啟動(dòng)子強(qiáng)度的因素之一。實(shí)驗(yàn)表明：兩個(gè)序列之間的距離為17bp時(shí)，轉(zhuǎn)錄效率最高。啟動(dòng)子上升突變，提高轉(zhuǎn)錄活性；啟動(dòng)子下降突變，降低轉(zhuǎn)錄水平。

細(xì)菌中常見(jiàn)兩種啟動(dòng)子突變：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分2、真核生物啟動(dòng)子真核生物有三種不同的啟動(dòng)子和有關(guān)的元件。啟動(dòng)子Ⅱ最為復(fù)雜，它和原核的啟動(dòng)子有很多不同本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分真核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)核心啟動(dòng)子（corepromoter）上游啟動(dòng)子元件（upstreampromoterelement，UPE）本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（1）核心啟動(dòng)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(diǎn)及轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游TATA區(qū).●作用：選擇正確的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當(dāng)于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A50本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（2）上游啟動(dòng)子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉(zhuǎn)錄起始頻率，基本不參與起始位點(diǎn)

的確定。尤其是CAAT區(qū)的影響最大。CAAT：-70—-80bpGGGCGGG：-80——-110bp本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)TATA盒CAAT盒GC盒

增強(qiáng)子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-1OCT-1：ATTTGCAT八聚體真核生物RNApolⅡ轉(zhuǎn)錄的基因本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分SV40早期啟動(dòng)子組蛋白H2BTATACAATGC本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（三）轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物●原核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄復(fù)合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIE

RNApolⅡ的轉(zhuǎn)錄起始●真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分真核細(xì)胞基本轉(zhuǎn)錄因子結(jié)構(gòu)與功能轉(zhuǎn)錄因子功能TFⅡD

與TATA盒結(jié)合，起始點(diǎn)固定TBP與TATA盒特異結(jié)合TAF決定啟動(dòng)子和RNApol特異性TFⅡA穩(wěn)定TFⅡD與TATA間的相互作用TFⅡB起始點(diǎn)選擇，幫助其它因子進(jìn)入，與上游轉(zhuǎn)錄因子作用TFⅡF與RNApolⅡ結(jié)合，共同進(jìn)入起始復(fù)合物TFⅡE與polⅡ相互作用，協(xié)助TFⅡH的作用TFⅡH蛋白激酶活性，解鏈酶及ATP酶活性TFⅡJ功能不清楚本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分能結(jié)合反式作用因子，決定基因的時(shí)間和空間特異性表達(dá)，增強(qiáng)啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄活性的DNA序列。

增強(qiáng)子作用特點(diǎn)：⑴遠(yuǎn)距離效應(yīng)：一般位于-200bp處。⑴無(wú)方向性：增強(qiáng)子無(wú)論位于基因的上游、下游或

或內(nèi)部都有增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。⑵順式調(diào)節(jié)：只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因。⑶無(wú)物種和基因的特異性。⑷具有嚴(yán)密的組織或細(xì)胞特異性。⑸具有相位性：其作用與DNA的構(gòu)象有關(guān)。⑹許多增強(qiáng)子受外部信號(hào)的調(diào)控。（四）增強(qiáng)子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分●基本概念●轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分———

RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子●轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較Contents本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分三、轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程1、模板（起始位點(diǎn)）的識(shí)別：RNA聚合酶與啟動(dòng)子DNA雙鏈相互作用并與

之相結(jié)合的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄分四個(gè)階段：

模板的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄起始、轉(zhuǎn)錄延伸、轉(zhuǎn)錄終止本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（4）

－10區(qū)DNA雙鏈解開(kāi)12～17bp，形成開(kāi)放的

二元啟動(dòng)子復(fù)合物（模板－酶）。

（2）RNA聚合酶全酶(2ω)與模板－35序列結(jié)合，形成閉合的二元閉合啟動(dòng)子復(fù)合物。（1）因子辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)（-35區(qū)的TTGACA序列）（3）RNA聚合酶向－10區(qū)轉(zhuǎn)移，并與之牢固結(jié)合。2、轉(zhuǎn)錄起始本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+NTP

5-pppGpN-OH3+ppi（5）在RNA聚合酶β亞基催化下形成第一個(gè)磷酸二酯鍵，形成三元復(fù)合物（模板－酶－RNA）。（6）當(dāng)三元復(fù)合物中RNA長(zhǎng)達(dá)9個(gè)核苷酸以上時(shí)，

因子從全酶解離下來(lái)，進(jìn)入延長(zhǎng)階段。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（1）亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著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

+PPi（3）堿基配對(duì)原則：A-U，T-A，G-C（4）

延長(zhǎng)中的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物也叫轉(zhuǎn)錄空泡。隨著RNA

聚合酶前移，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA不斷移出轉(zhuǎn)錄空泡，已轉(zhuǎn)錄完畢的DNA雙鏈又重新復(fù)合而不再打開(kāi)。（5）原核生物的轉(zhuǎn)錄和翻譯偶聯(lián)進(jìn)行。3、RNA鏈的延伸本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄空泡(transcriptionbubble)：RNA-pol（核心酶）

····DNA····RNA本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分53DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過(guò)程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體RNARNA聚合酶本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分4、轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來(lái)不再前進(jìn)，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來(lái)。（1）不依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止－強(qiáng)終止子（2）依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止－弱終止子分類(lèi)：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分終止子（terminator，t）

●強(qiáng)終止子－內(nèi)部終止子（不依賴ρ因子）

●弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）又稱(chēng)為ρ依賴性終止子（Rho-dependentterminator）本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄方向3′3′5′TCGGGCGAGCCCGCCGCCCGAGCGGGCTAAAAAATTTTTT3′3′5′5′DNA模板鏈編碼鏈AAAAAAUUUUUU5′CGCCCGAGCGGGCU5′TTTTTTDNA模板鏈編碼鏈轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物3′

不依賴ρ因子的終止子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分不依賴因子的終止終止位點(diǎn)上游一般存在一個(gè)富含GC堿基的反向重復(fù)序列，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)；在終止位點(diǎn)前面有一段由4-8個(gè)A組成的序列，RNA的3’端為寡聚U本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分發(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(lái)。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分終止效率與反向重復(fù)序列和寡聚U的長(zhǎng)短有關(guān)，長(zhǎng)度效率本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第49頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分依賴因子的轉(zhuǎn)錄終止因子：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(lái)，從而終止轉(zhuǎn)錄。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第50頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第51頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第52頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似之處：⑴都以DNA為模板；⑵都需依賴DNA的聚合酶；⑶聚合過(guò)程都是核苷酸之間生成磷酸二酯鍵；⑷都從5′→3′方向延伸成新鏈多聚核苷酸；⑸都遵從堿基配對(duì)規(guī)律。但轉(zhuǎn)錄忠實(shí)性要低于DNA復(fù)制。

本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第53頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的區(qū)別復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄(不對(duì)稱(chēng)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(duì)A-T,G-CA-U,T-A,G-C引物需要RNA引物無(wú)本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第54頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分●基本概念●轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分———

RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子●轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較Contents本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第55頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分四、轉(zhuǎn)錄后加工本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第56頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物特點(diǎn)：⑴原核細(xì)胞沒(méi)有核膜，轉(zhuǎn)錄和翻譯場(chǎng)所不是分開(kāi)的。⑵mRNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物不是前體的形式，其初級(jí)產(chǎn)物本身就具備活性，不必加工和運(yùn)輸就可執(zhí)行翻譯功能，且邊轉(zhuǎn)錄RNA邊翻譯蛋白質(zhì)。即轉(zhuǎn)錄和翻譯是緊密偶聯(lián)進(jìn)行的。⑶tRNA和rRNA的初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物仍為前體的形式，需經(jīng)過(guò)加工處理才能執(zhí)行各自的功能。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第57頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物特點(diǎn)：⑴每種轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物都是各種RNA的前身，即無(wú)活性，亦無(wú)功能。⑵初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物必須在胞核內(nèi)經(jīng)過(guò)適當(dāng)加工，使之變成具有活性的成熟RNA后，由胞核運(yùn)至胞質(zhì)才能執(zhí)行翻譯功能。⑶真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄作用和翻譯作用無(wú)論在空間上還是時(shí)間上都是彼此分開(kāi)進(jìn)行的。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第58頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA（一）tRNA前體的加工

真核tRNA基因大多成簇存在。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第59頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第60頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分tRNA前體的加工反應(yīng)剪接去除內(nèi)含子

剪切作用——剪掉5′端前導(dǎo)序列：

添加或修飾3′端CCA序列某些堿基的化學(xué)修飾⑴甲基化：如A→mA，G→mG。⑵還原反應(yīng)：尿嘧啶還原為雙氫尿嘧啶

(U→DHU)。⑶核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)：尿嘧啶核苷轉(zhuǎn)變?yōu)榧倌蜞奏ず塑?φ)。(N1-C1′→C5-C1′)⑷脫氨反應(yīng)：腺苷酸脫氨成為次黃嘌呤核苷

(A→I)。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第61頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分（二）rRNA前體的加工

原核生物rRNA基因轉(zhuǎn)錄的初

級(jí)產(chǎn)物為30SrRNA。經(jīng)加工形成成熟的16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA及tRNA分子。大腸桿菌共有7個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，每個(gè)轉(zhuǎn)錄單位由16SrRNA、23SrRNA、5SrRNA及一個(gè)或幾個(gè)tRNA基因組成。

真核生物rRNA基因轉(zhuǎn)錄的初級(jí)產(chǎn)物為

48SrRNA。經(jīng)加工形成成熟的18SrRNA、

28SrRNA、5.8SrRNA。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第62頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分大腸桿菌rRNA前體加工過(guò)程本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第63頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分18S5.8S28S18S-rRNA5.8S和28S-rRNA內(nèi)含子45S轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物剪接終產(chǎn)物rDNA基因間隔哺乳動(dòng)物細(xì)胞rRNA前體加工過(guò)程本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第64頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分5’端加帽3’端加尾(polyA)mRNA的剪接RNA的編輯（三）真核生物mRNA前體的加工本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第65頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分5’端的第一個(gè)核苷酸總是7-甲基鳥(niǎo)嘌呤核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為帽子（cap）。1、在5’端加帽本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第66頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分m7Gppp鳥(niǎo)甘酸轉(zhuǎn)移酶本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第67頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分5′端加帽的作用：①保護(hù)mRNA，防止降解。因?yàn)镽NA酶的5′→3′

外切酶活性不能裂解三磷酸連接。②增強(qiáng)mRNA的可翻譯性。帽結(jié)合蛋白首先識(shí)別和結(jié)合5′端帽子，促進(jìn)mRNA與核糖體結(jié)合。③促進(jìn)mRNA從細(xì)胞核運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞漿。④增強(qiáng)mRNA的剪接效率。5′端帽子對(duì)于第一個(gè)外顯子的剪接非常重要。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第68頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準(zhǔn)確切割★加poly（A）本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第69頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第70頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分3′端poly（A）的作用：①保護(hù)mRNA免于迅速降解；

提高了mRNA在細(xì)胞質(zhì)中的穩(wěn)定性。②促進(jìn)mRNA的翻譯效率。

除去poly（A）和poly（A）結(jié)合蛋白

（PABP）都會(huì)抑制翻譯的起始。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第71頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分3、mRNA的剪接——剪去內(nèi)含子(P93)①5′端邊界序列為GU；5′端保守序列5′GUPuAGU②

3′端邊界序列為AG;③距3′端18-40個(gè)核苷酸處有一個(gè)“分支點(diǎn)”，一定含保守A﹡，A﹡發(fā)動(dòng)第一次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。④

在3′端與“分子點(diǎn)”中間有一段富含嘧啶的區(qū)域。

核mRNA前體的剪接信號(hào):

真核mRNA基因平均含有8-10個(gè)內(nèi)含子。多數(shù)核mRNA基因內(nèi)含子遵循GU-AG法則。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第72頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第73頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分①snRNA種類(lèi)：20多種，U族13種，其余為非U族。②U族snRNA特點(diǎn)：

尿嘧啶核苷酸占35％以上，故而得名；

5′端也有帽子結(jié)構(gòu)(m32,2,7G-或mPPPN-)；二級(jí)結(jié)構(gòu)含有若干個(gè)發(fā)夾氏結(jié)構(gòu)，極大保守；

剪接參與因素：snRNA與snRNPU族snRNA與蛋白結(jié)合構(gòu)成snRNP；

snRNP與hnRNA結(jié)合成為剪接體，進(jìn)行剪接；參與mRNA剪切的snRNP包括U1、U2

、U4

、U5

、U6剪接反應(yīng)：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第74頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分剪接過(guò)程CAG=UAG》AAG》GAG3′AG的剪接效率：本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第75頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第76頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分生物體內(nèi)內(nèi)含子的主要類(lèi)型：

GU-AG

細(xì)胞核pre-mRNA（真核）

AU-AC

細(xì)胞核pre-mRNA（真核）

Ⅰ類(lèi)內(nèi)含子細(xì)胞核pre-rRNA（真核）

Ⅱ類(lèi)內(nèi)含子線粒體和葉綠體pre-rRNA

Ⅲ類(lèi)內(nèi)含子細(xì)胞器pre-mRNA

雙內(nèi)含子細(xì)胞器RNA

tRNA前體中的內(nèi)含子細(xì)胞核pre-tRNA

本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第77頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分Ⅰ類(lèi)內(nèi)含子的自我剪接最終形成穩(wěn)定的線形產(chǎn)物L(fēng)-19，具有酶的活性和特征本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第78頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分Ⅱ類(lèi)內(nèi)含子的自我剪接本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第79頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第80頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第81頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分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。

近年發(fā)現(xiàn)某些mRNA前體的核苷酸序列需加以改編，才能變成正確的有翻譯活性的模板。

mRNA的這種編輯作用廣泛存在于原生動(dòng)物及植物細(xì)胞的線粒體。

改編過(guò)程包括：在mRNA前體中插入、剔除或置換一些核苷酸。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第82頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分C變?yōu)閁堿基的突變本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第83頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分尿苷酸的缺失和添加在研究錐蟲(chóng)線粒體mRNA轉(zhuǎn)錄加工時(shí)發(fā)現(xiàn)mRNA的多個(gè)編碼位置上加入或丟失尿苷酸，1990年在高等動(dòng)物和病毒中也發(fā)現(xiàn)了編輯現(xiàn)象。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第84頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分錐蟲(chóng)coxII基因的編輯本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第85頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第86頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分RNA編輯的生物學(xué)意義：

校正作用；調(diào)控翻譯；如Apo-B基因在腸道的表達(dá)。擴(kuò)充遺傳信息：按照基因信息傳遞的理論，這種mRNA的編輯作用無(wú)疑是對(duì)傳統(tǒng)分子生物學(xué)原理的挑戰(zhàn)。RNA編輯的四種類(lèi)型：①簡(jiǎn)單編輯：?jiǎn)螇A基的轉(zhuǎn)變；②插入編輯：插入單個(gè)核苷酸；③泛編輯：插入或丟失多個(gè)尿嘧啶核苷酸；④多聚腺嘌呤編輯：在轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物末端加A。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第87頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分RNA的再編碼：mRNA在某些情況下不是以固定的方式被翻譯，而可以改變?cè)瓉?lái)的編碼信息，以不同的方式進(jìn)行翻譯。這種RNA編碼和讀碼方式的改變稱(chēng)為RNA的再編碼。核糖體程序性+1/-1移位；核糖體跳躍；終止子通讀——硒代半胱氨酸、吡咯賴氨酸RNA的化學(xué)修飾本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第88頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

核酶：具有催化功能的RNA分子。L-19具有酶的主要特征：專(zhuān)一性強(qiáng)，加快反應(yīng)速度，反應(yīng)前后酶分子保持不變，這種由

RNA構(gòu)成的酶稱(chēng)之為核酶。

核酶首先是美國(guó)Colorado大學(xué)Cech在研究四膜蟲(chóng)rRNA剪接機(jī)制時(shí)發(fā)現(xiàn)的（1982年）。他一方面證明了四膜蟲(chóng)rRNA的剪接機(jī)制；另一方面證明了L-19分子的催化活性。

繼而在1983年，耶魯大學(xué)SidneyAltamn

發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)核酶，參與tRNA前體加工的

RNaseP。1992年，加州大學(xué)的HarryNoller

又證明了核糖體大亞基rRNA的催化活性。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第89頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分

核酶研究的意義核酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)中心法則作了重要修正；核酶的發(fā)現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)酶學(xué)的挑戰(zhàn)；為基因治療提供了新的策略；為生命起源的研究提供了新思路。核酶分類(lèi)：

剪切型核酶：如RNaseP

剪接型核酶：Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)內(nèi)含子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第90頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分RNA在生物進(jìn)化中的地位：1、RNA比相應(yīng)DNA序列含有更多的遺傳信息；2、RNA是獲得性遺傳的分子基礎(chǔ)。DNA是信息分子蛋白質(zhì)是功能分子RNA既是信息分子，又是功能分子3類(lèi)生物大分子本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第91頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分●基本概念●轉(zhuǎn)錄機(jī)器的主要成分———

RNA聚合酶、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子●轉(zhuǎn)錄的基本過(guò)程●轉(zhuǎn)錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較Contents本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第92頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分五、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?lè)醋拥男问酱嬖诙囗樂(lè)醋觤RNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。單順?lè)醋觤RNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第93頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分結(jié)構(gòu)基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過(guò)酶A：乙酰基轉(zhuǎn)移酶ZYAOPDNA本文檔共106頁(yè)；當(dāng)前第94頁(yè)；編輯于星期三\2點(diǎn)7分●5’

端無(wú)“帽子”結(jié)構(gòu)，3’

端沒(méi)有或只有較短的poly（A）結(jié)構(gòu)。起始密碼子AUG上游7-12個(gè)核苷酸處有