03生物信息的傳遞(上)

3生物信息的傳遞（上）3.1RNA轉(zhuǎn)錄的基本過程3.2轉(zhuǎn)錄機器的主要成分3.3啟動子與轉(zhuǎn)錄起始3.4原核生物與真核生物mRNA的特征比較3.5終止與抗終止3.6內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學(xué)修飾基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄（transcription）和翻譯（translation）兩個階段。轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，在依賴DNA的RNA聚合酶的催化下，以4種NTP（ATP、CTP、GTP和UTP）為原料，合成RNA的過程。mRNA：編碼特定蛋白質(zhì)序列tRNA：能特異性解讀mRNA中的遺傳信息并將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)氨基酸后加入多肽鏈中rRNA：直接參與核糖體中蛋白質(zhì)合成翻譯是指以新生的mRNA為模板，把核苷酸三聯(lián)遺傳密碼子翻譯成氨基酸序列、合成多肽鏈的過程，是基因表達(dá)的最終目的。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'轉(zhuǎn)錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的兩條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板。編碼鏈（有義鏈）：與mRNA序列相同的那條DNA鏈模板鏈（反義鏈）：根據(jù)堿基互補原則指導(dǎo)mRNA合成的DNA鏈模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一條單鏈上轉(zhuǎn)錄方向5

3

3

5

模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉(zhuǎn)錄方向DNA模板與mRNA分子及多肽鏈之間存在共線性關(guān)系轉(zhuǎn)錄單元（transcriptionunit）：一段從啟動子開始至終止子結(jié)束的DNA序列。3.1轉(zhuǎn)錄的基本過程轉(zhuǎn)錄的基本過程包括：模板識別，轉(zhuǎn)錄起始，轉(zhuǎn)錄延伸，轉(zhuǎn)錄終止1.模板的識別模板識別階段主要指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。真核細(xì)胞中的模板識別與原核細(xì)胞有所不同，需要一些轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子（輔助蛋白），RNA聚合酶才能識別啟動子并形成轉(zhuǎn)錄前起始復(fù)合物（PIC）。2.轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始就是RNA鏈上第一個核苷酸鍵的產(chǎn)生。RNA聚合酶結(jié)合到啟動子上后，使啟動子附近的DNA解旋并解鏈，形成轉(zhuǎn)錄泡。為RNA合成提供單鏈模板，并按堿基配對原則，結(jié)合核苷酸，在核苷酸之間形成磷酸二酯鍵。起始后直到形成9個核苷酸短鏈，是通過啟動子階段，此時RNA聚合酶一直在啟動子處，新生的RNA鏈與DNA模板鏈的結(jié)合不夠牢固，很容易從DNA鏈上掉下來并導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄重新開始。一旦RNA聚合酶成功地合成9個以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉(zhuǎn)錄就進(jìn)入正常的延伸階段。之后RNA聚合酶釋放σ因子，進(jìn)入正常延伸。通過啟動子的時間代表一個啟動子的強弱。一般說來，通過啟動子的時間越短，該基因轉(zhuǎn)錄起始的頻率也越高。轉(zhuǎn)錄起始示意圖3.轉(zhuǎn)錄延伸RNA聚合酶釋放σ因子，核心酶沿著模板DNA移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程。37℃時，轉(zhuǎn)錄生成mRNA的速度大約是每分鐘2500個核苷酸，即每秒鐘合成14個密碼子，而蛋白質(zhì)合成的速度大約是每秒鐘15個氨基酸。正常情況下，從一個基因開始表達(dá)到細(xì)胞中出現(xiàn)其mRNA的間隔約為2.5分鐘，而再過半分鐘就能在細(xì)胞內(nèi)測到相應(yīng)的蛋白質(zhì)。4.轉(zhuǎn)錄終止當(dāng)RNA鏈延伸到終止位點時，RNA停止合成，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA鏈復(fù)原，新生RNA鏈和RNA聚合酶將被釋放下來。轉(zhuǎn)錄過程示意圖2.2轉(zhuǎn)錄機器的組成轉(zhuǎn)錄機器即是轉(zhuǎn)錄復(fù)合物，其最核心成分是RNA聚合酶。RNA聚合酶是轉(zhuǎn)錄過程中最關(guān)鍵的酶，主要以雙鏈DNA為模板，以4種核苷三磷酸作為活性前體，并以Mg2+/Mn2+為輔助因子，催化RNA鏈的起始、延伸和終止，它不需要任何引物，催化生成的產(chǎn)物是與DNA模板鏈互補的RNA。1.原核生物RNA聚合酶在細(xì)菌中，一種RNA聚合酶幾乎負(fù)責(zé)所有mRNA、rRNA和tRNA的合成。大腸桿菌RNA聚合酶：2個α亞基1個β亞基1個β’亞基1個ω亞基1個σ亞基核心酶全酶轉(zhuǎn)錄的起始需要全酶，延伸僅需要核心酶亞基基因相對分子量亞基數(shù)功能αrpoA365002核心酶組裝，參與啟動子識別βrpoB1510001β和β'共同形成RNA合成的活性中心β'rpoC1550001ω？110001？σrpoD700001存在多種σ因子，用于識別不同的啟動子α亞基可能與核心酶的組裝及啟動子識別有關(guān)，并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。T4噬菌體感染大腸桿菌后對α亞基的一個精氨酸殘基進(jìn)行ADP糖基化修飾，造成RNA聚合酶全酶對啟動子親和力降低。由β和β’亞基組成了聚合酶的催化中心，它們在序列上與真核生物RNA聚合酶的兩個大亞基有同源性。β亞基與DNA模板、新生RNA鏈及核苷酸底物相結(jié)合。β’亞基結(jié)合相應(yīng)的DNA編碼鏈。σ因子的作用是負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄的起始，它是酶的別構(gòu)效應(yīng)物，使酶專一性識別模板上的啟動子。如環(huán)境溫度升高時，大腸桿菌會開啟rpoH基因的表達(dá)，其產(chǎn)物32能識別熱激基因的啟動子，而正常狀態(tài)下表達(dá)的基因會關(guān)閉或表達(dá)水平下降。大腸桿菌中的σ因子及其特性2.真核生物RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶一般有8-14個亞基所組成有兩個相對分子質(zhì)量超過1×105的大亞基；同種生物3類聚合酶有“共享”小亞基的傾向，即有幾個小亞基是其中3類或2類聚合酶所共有的。目前尚不能完成RNA聚合酶的體外重建，無法確定哪些亞基是活性所必需的。酶位置轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物相對活性對α-鵝膏蕈的敏感性RNA聚合酶Ⅰ核仁28s,18s,5.8srRNAs50～70%不敏感RNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNA,mRNA,某些SnRNAs20～40%高度敏感RNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs～10%存在物種特異性

除了上述三種RNA聚合酶，還有：T3和T7噬菌體RNA聚合酶。僅有一條多肽鏈組成，相對分子質(zhì)量小于1×105。線粒體RNA聚合酶。僅有一條多肽鏈組成，相對分子質(zhì)量小于7×104，與T7噬菌體RNA聚合酶有同源性。葉綠體RNA聚合酶。結(jié)構(gòu)比較大，與細(xì)菌RNA聚合酶相似，由多個亞基組成。RNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別：RNA聚合酶DNA聚合酶大小大，4.8×105da小，1.09×105da引物不需要需要產(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3.轉(zhuǎn)錄復(fù)合物在轉(zhuǎn)錄的不同階段，RNA聚合酶與DNA結(jié)合，形成不同的復(fù)合物在識別階段，聚合酶與啟動子可逆性結(jié)合形成封閉二元復(fù)合物。然后，結(jié)合處DNA雙鏈解開，封閉復(fù)合物變?yōu)殚_放二元復(fù)合物。轉(zhuǎn)錄開始，由RNA聚合酶、DNA和新生RNA形成三元復(fù)合物。一般情況下，三元復(fù)合物進(jìn)入以下兩條途徑合成并釋放2-9nt的短RNA轉(zhuǎn)錄物，即流產(chǎn)式轉(zhuǎn)錄。盡快釋放σ亞基，轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物通過啟動子區(qū)域形成轉(zhuǎn)錄延伸復(fù)合物。除RNA聚合酶外，真核生物轉(zhuǎn)錄還需要至少7種輔助因子參與。這些蛋白輔助因子統(tǒng)稱轉(zhuǎn)錄因子。真核生物RNA聚合酶II所形成的轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物真核生物轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物3.3啟動子與轉(zhuǎn)錄起始啟動子：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。轉(zhuǎn)錄起始位點：

DNA鏈上與新生RNA鏈第一個核甘酸相對應(yīng)的堿基。記為＋1，其上游記為負(fù)值，下游記為正值

多數(shù)情況下為嘌呤，常見的序列為CAT，A為轉(zhuǎn)錄起始位點1.啟動子的基本結(jié)構(gòu)原核生物啟動子：Pribnow盒（-10區(qū)）：TATAAT，位于上游10bp處，RNA聚合酶的結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）Sexfama盒（-35區(qū)）：TTGACA，位于上游35bp處，RNA聚合酶的識別位點，決定轉(zhuǎn)錄啟動的強弱

---T85T83G81A61C69A52---T89A89T50A65A100T96----10區(qū)與-35區(qū)之間的距離：16～19bp，小于15bp或大于20bp都會降低啟動子的活性。適宜的距離可以為RNA聚合酶提供合適的空間結(jié)構(gòu)，便于轉(zhuǎn)錄的起始。寒冬里的兩只刺猬

細(xì)菌中常見的兩種突變：1）下降突變：如果Pribnow區(qū)從TATAAT變?yōu)锳ATAAT就會大大降低其結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄水平2）上升突變：即增加Pribnow區(qū)共同序列的同一性。例如乳糖操縱子的TATGTT變?yōu)門ATATT啟動子研究方法：DNA酶法突變法真核生物啟動子：真核有三種不同的啟動子和有關(guān)的元件RNA聚合酶Ⅱ啟動子:TATA區(qū)(TATAbox)或Hogness區(qū)：TATAAA，位于-25～-35，核心啟動元件，使轉(zhuǎn)錄精確地起始，T85A97T93A85A63A83CAAT區(qū)(CAATbox)：CCAAT，位于-70～-80，上游啟動子元件，控制轉(zhuǎn)錄起始頻率GC區(qū)(GCbox)：GGGCGG,位于-80～-110，上游啟動子元件，控制轉(zhuǎn)錄起始頻率絕大多數(shù)基因啟動子中都包含這3個區(qū)域，少數(shù)例外：RNA聚合酶I啟動子:比較單一，由轉(zhuǎn)錄起始位點附近的兩部分序列構(gòu)成。核心啟動子（corepromoter）：由-45～

+20位核苷酸組成，單獨存在時就足以起始轉(zhuǎn)錄。上游調(diào)控元件：由-170～

-107位序列組成，能有效地增強轉(zhuǎn)錄效率。

RNA聚合酶III啟動子:5SrRNA和tRNA基因的啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點的下游，稱為內(nèi)部啟動子（internalpromoter）。snRNA基因的啟動子位于轉(zhuǎn)錄起始點的上游，和其他基因的啟動子比較相似。2.啟動子的識別RNA聚合酶并不直接識別堿基對本身，而是通過氫鍵互補的方式加以識別。在啟動子區(qū)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中，存在特定方位的氫鍵供體和受體（堿基上的基團(tuán)），能與酶分子內(nèi)也處于特定空間構(gòu)象的氫鍵受體與供體結(jié)合，從而相互識別。3.RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合在識別階段，聚合酶與啟動子可逆性結(jié)合形成封閉二元復(fù)合物。接著，結(jié)合處DNA雙鏈解開，封閉復(fù)合物變?yōu)殚_放二元復(fù)合物。4.增強子及其功能增強子：強化轉(zhuǎn)錄起始的序列，長約100～200bp，核心序列為AAAGGTGTGGGTTTGG，與啟動子一起都可視為基因表達(dá)調(diào)控中的順式作用元件，可與轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶結(jié)合，啟動并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄。它們與啟動子不同，可以位于轉(zhuǎn)錄起始位點的上游，也可位于其下游。增強子的特點：遠(yuǎn)距離效應(yīng)。一般位于上游-200bp處。無方向性?？晌挥诎谢虻纳嫌?、下游或內(nèi)部。順式調(diào)節(jié)。只調(diào)節(jié)位于同一染色體上的靶基因。無物種和基因特異性?？蛇B接到異源基因上發(fā)揮作用。有組織特異性。需要特定的蛋白因子參與。有相位性。其作用與DNA的構(gòu)象有關(guān)。有的增強子可以對外部信號產(chǎn)生反應(yīng)。5.轉(zhuǎn)錄的抑制轉(zhuǎn)錄抑制劑根據(jù)其作用性質(zhì)主要可以分為兩大類：DNA模板功能抑制劑，與DNA結(jié)合而改變模板的功能。RNA聚合酶抑制劑，與RNA聚合酶結(jié)合而抑制其活力。除上述抑制劑外，還有一些嘌呤和嘧啶的類似物，如5-氟尿嘧啶等，可以作為核苷酸代謝拮抗物來抑制核酸前體的合成。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，阻止延長放線菌素D真核RNA聚合酶Ⅰ與DNA結(jié)合，并阻止延長α-鵝膏蕈堿真核RNA聚合酶Ⅱ與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合轉(zhuǎn)錄全過程3.4mRNA的特征1.原核生物mRNA的特征半衰期短原核生物中，mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯是在同一個細(xì)胞空間里同步進(jìn)行的，蛋白質(zhì)合成往往在mRNA剛開始轉(zhuǎn)錄時就被引發(fā)了。大多數(shù)細(xì)菌mRNA在轉(zhuǎn)錄開始1分鐘后就開始降解。原核生物常以AUG（有時GUG，甚至UUG）作為起始密碼子，而真核生物幾乎永遠(yuǎn)以AUG作為起始密碼子。大多數(shù)以多順反子的形式存在單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質(zhì)的mRNA。多順反子mRNA：編碼多個蛋白質(zhì)的mRNA。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(Shine-Dalgarnosequence)：原核生物起始密碼子AUG上游7～12個核苷酸處的一段保守序列，與16SrRNA3′端反向互補，在核糖體-mRNA的結(jié)合過程中起作用。2.真核生物mRNA的特征：以單順反子形式存在5′端存在帽子結(jié)構(gòu)。真核生物mRNA的5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥苷三磷酸（m7Gppp），這種結(jié)構(gòu)稱為帽子（cap）。帽子結(jié)構(gòu)有三種不同甲基化形式?！盎颉钡姆肿由飳W(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。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mRNA的穩(wěn)定。3′端具poly(A)尾巴（除組蛋白基因外）多聚尾巴是在轉(zhuǎn)錄后，由內(nèi)切酶切開mRNA3’端的特定部位，然后由polyA合成酶催化多聚腺苷酸反應(yīng)。PolyA是mRNA進(jìn)入胞質(zhì)必需的形式，增強穩(wěn)定性。mRNA剛進(jìn)入進(jìn)入胞質(zhì)時，polyA尾巴較長，隨時間推移將變短直至消失，隨后mRNA將降解。5’m7GpppNmNmAUGpolyA3’非編碼區(qū)長度不一編碼區(qū)幾百-幾千核苷酸非編碼區(qū)100-250核苷酸UGAUAGUAA真核生物mRNA的結(jié)構(gòu)模式加帽、加尾示意圖：原核生物和真核生物mRNA結(jié)構(gòu)的比較3.5終止和抗終止RNA聚合酶啟始基因轉(zhuǎn)錄后，就沿模板5’→3’方向不停地移動，合成RNA鏈，直到碰上終止信號時才與模板DNA相脫離并釋放新生RNA鏈。根據(jù)轉(zhuǎn)錄終止是否需要輔助因子，可將終止子分為兩類：不依賴于ρ因子的終止：強終止子依賴于ρ因子的終止：弱終止子

1.不依賴于ρ因子的終止此類終止反應(yīng)中，無任何其它因子參與。模板中存在終止轉(zhuǎn)錄的特殊信號——終止子，又稱內(nèi)在終止子（intrinsictermation）每個基因或操縱子都有一個啟動子和一個終止子。內(nèi)在終止子的結(jié)構(gòu)特點：終止位點上游存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，其轉(zhuǎn)錄生成的mRNA容易互補形成發(fā)卡式結(jié)構(gòu)。終止位點前面有一段4～8個A組成的序列，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA的3′末端中相應(yīng)的有一連串U序列。新生RNA中出現(xiàn)發(fā)卡結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致RNA聚合酶暫停，破壞RNA-DNA雜合鏈5’端正常結(jié)構(gòu)，寡聚U使雜合鏈3’端部分出現(xiàn)不穩(wěn)定rU·dA區(qū)域。兩者共同作用使RNA從三元復(fù)合物中解離出來。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。2.依賴于ρ因子的終止有些終止點的DNA序列缺乏共性，不能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄的自發(fā)終止，需要ρ因子的參與。大腸桿菌ρ-依賴型終止子占所有終止子的一半左右。

因子：六聚體蛋白、具有NTP酶和解螺旋酶活性，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?！案F追”模型3.抗終止由于不同生理要求，轉(zhuǎn)錄過程中有時即使遇到終止信號，仍需要繼續(xù)轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。兩種類型：破壞終止位點RNA的發(fā)夾結(jié)構(gòu)：當(dāng)介質(zhì)中某一氨基酸的濃度較低時，缺乏相應(yīng)氨酰-tRNA，將致使核糖體滯留在串聯(lián)密碼子上，mRNA不能形成特定的二級結(jié)構(gòu)，末端發(fā)夾結(jié)構(gòu)被破壞，因此轉(zhuǎn)錄仍將繼續(xù)進(jìn)行，出現(xiàn)抗終止現(xiàn)象。依賴于蛋白質(zhì)因子的轉(zhuǎn)錄抗終止：蛋白復(fù)合物形成后，將會改變聚合酶的構(gòu)象，使之對終止信號不敏感，從而抗終止。3.6內(nèi)含子的剪接、編輯、再編碼及化學(xué)修飾mRNA、tRNA及rRNA的初級轉(zhuǎn)錄本都是前體RNA，它們沒有生物學(xué)活性，進(jìn)行加工才能變?yōu)槌墒斓?、有活性的RNA。1.RNA中的內(nèi)含子真核基因大多是斷裂基因，其表達(dá)往往伴隨著RNA的剪接過程(splicing)，從mRNA前體分子中切除被稱為內(nèi)含子(intron)的非編碼區(qū)，并使基因中被稱為外顯子(exon)的編碼區(qū)拼接形成成熟mRNA。生物體內(nèi)各種內(nèi)含子：內(nèi)含子類型細(xì)胞內(nèi)定位GU-AG細(xì)胞核，pre-mRNA（真核）AU-AC細(xì)胞核，pre-mRNA（真核）I類內(nèi)含子線粒體RNA，極少數(shù)單細(xì)胞真核生物RNA，少數(shù)細(xì)菌RNAII類內(nèi)含子細(xì)胞器RNA，少數(shù)細(xì)菌RNAIII類內(nèi)含子細(xì)胞器RNA雙內(nèi)含子細(xì)胞器RNAPre-tRNA內(nèi)含子細(xì)胞核，pre-tRNA（真核）2.mRNA前體的剪接1）GU-AG型內(nèi)含子內(nèi)含子兩端邊界存在共有序列：（GU-AG法則）在內(nèi)含子內(nèi)部部分序列也參與內(nèi)含子的剪接，他們可能是pre-mRNA剪接過程中各種核糖核蛋白剪接調(diào)節(jié)因子的結(jié)合位點。許多相對分子質(zhì)量較小的核內(nèi)RNA（如U1，U2，U4，U5和U6）以及與這些RNA相結(jié)合的核蛋白參與RNA的剪接。mRNA前體剪接示意圖可變剪接：小鼠肌鈣蛋白T內(nèi)含子的“功能”：（內(nèi)含子是外星人給人類留下的一種信息，因為外星人地到達(dá)地球的時候，人類科技還不發(fā)達(dá)，所以就將它們想要給人類的信息以內(nèi)含子形式讓人類世代傳承下去，等到人類的科技發(fā)展到一定程度就可以讀懂這些信息。）

許多人類疾病是內(nèi)含子剪接異常引起的。地中海貧血病人的珠蛋白基因中，大約有1/4的核苷酸突變發(fā)生在內(nèi)含子的5’或3’邊界保守序列上，干擾了前體mRNA的正常剪接。有些內(nèi)含子（酵母線粒體mRNA前體）編碼核酸內(nèi)切酶或反轉(zhuǎn)錄酶或轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子內(nèi)含子在生物進(jìn)化中的地位：早期內(nèi)含子模型：基因起源時就存在晚期內(nèi)含子模型：基因進(jìn)化過程中后加上去的2）Ⅰ類內(nèi)含子的自我剪接Ⅰ類內(nèi)含子二級結(jié)構(gòu)通式3）Ⅱ類內(nèi)含子的自我剪接Ⅱ類內(nèi)含子有一個保守的二級結(jié)構(gòu)：3.RNA的編輯、再編碼及化學(xué)修飾1）RNA的編輯RNA的編輯是某些RNA，特別是mRNA前體的一種加工方式，如插入、刪除或取代一些核苷酸殘基，導(dǎo)致DNA編碼的遺傳信息的改變。介導(dǎo)RNA編輯的機制有兩種：位點特異性脫氨基作用指導(dǎo)RNA參與的尿嘧啶插入或刪除。位點特異性脫氨基作用：載脂蛋白C→U導(dǎo)致提前終止由脫氨基酶催化指導(dǎo)RNA參與的尿嘧啶插入或刪除：RNA的編輯的生物學(xué)意義：校正作用有些基因在突變過程中丟失的遺傳信息可能通過RNA編輯修復(fù)。調(diào)控翻譯通過編輯可以構(gòu)建和去除起始或終止密碼子，是基因表達(dá)調(diào)控的一種方式。擴充遺傳信息能使基因產(chǎn)物獲得新的結(jié)構(gòu)和功能，有利于生物進(jìn)化。2）RNA的再編碼：mRNA在某些情況下不是以固定的方式被翻譯，而可以改變原來的信息，以不同的方式進(jìn)行翻譯，科學(xué)上把RNA編碼和讀碼方式的改變稱為RNA的再編碼。RNA的再編碼的表現(xiàn)方式：核糖體程序性+1/-1移位核糖體跳躍終止子通讀3）RNA的化學(xué)修飾：rRNA和tRNA前體堿基的修飾，包括甲基化、去氨基化、二價鍵的飽和化等。4.核酶定義：一類具有催化功能的RNA分子，通過催化靶位點RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂，特異性地剪切底物RNA分子，從而阻斷基因的表達(dá)。分類：結(jié)構(gòu)：錘頭型，發(fā)夾型剪切型核酶作用機制：這類RNA進(jìn)行自身催化的反應(yīng)是只切不接。特點：在Mg2+或其他二價金屬離子存在下，在特定的位點，自我剪切，產(chǎn)生5‘-OH和2’，3‘-環(huán)磷酸二酯末端。意義：①突破了酶的概念。人們一直篤信具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的酶才能催化生化反應(yīng)，核酶的發(fā)現(xiàn)使人們了解了RNA本身也可具有催化功能，但和酶的催化機制不同，是一種自體催化；②揭示了內(nèi)含子自我剪接的奧秘；促進(jìn)了RNA的研究。③為生命的起源和分子進(jìn)化提供了新的依據(jù)。核酶反映了進(jìn)化的早期階段RNA既是信息的載體，又具有催化的功能，在進(jìn)化的過程中這兩者開始歧化，將攜帶信息的功能交給DNA，使得遺傳信息更為穩(wěn)定、豐富；將催化的功能交給蛋白，使得催化功能更為特異和多樣。核酶的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用：核酶抗肝炎病毒，抗腫瘤治療人工設(shè)計核酶多為錘頭狀結(jié)構(gòu)，少部分是采用發(fā)夾狀核酶。1.通過識別特定位點而抑制目標(biāo)基因的表達(dá)，抑制效率高，專一性強。2.免疫源性低，很少引起免疫反應(yīng)。3.針對錘頭核酶而言，催化結(jié)構(gòu)域小，既可作為轉(zhuǎn)基因表達(dá)產(chǎn)物，也可以直接以人工合成的寡核苷酸形式在體內(nèi)轉(zhuǎn)運在其它領(lǐng)域的應(yīng)用：防治動、植物病毒侵害馬鈴薯紡錘形塊莖類病毒負(fù)鏈的多價核酶構(gòu)建，馬鈴薯卷葉病毒復(fù)制酶基因負(fù)鏈的突變核酶的克隆等。核酶技術(shù)面臨的問題1、核酶催化切割反應(yīng)的可逆性問題2、提高催化效率3、尋找合適載體將核酶高效、特異地導(dǎo)入靶細(xì)胞4、使核酶在細(xì)胞內(nèi)有調(diào)控地高效表達(dá)5、增強核酶在細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性6、對宿主的損傷問題有待進(jìn)一步考察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。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引物無復(fù)習(xí)題一、選擇題（單選或多選）：1.下列關(guān)于DNA指導(dǎo)RNA合成的敘述中錯誤的是B

A．只有DNA存在時，RNA聚合酶才能催化生成磷酸二酯鍵

B．轉(zhuǎn)錄過程中RNA聚合酶需要引物

C．RNA鏈的合成方向是5’→3’端

D．大多數(shù)情況下只有一股DNA作為RNA的模板

E．合成的RNA鏈沒有環(huán)狀的2.RNA復(fù)制時所需要的原料是D

A．NMPB．NDPC．dNTPD．NTPE．dNDP

3.哺乳動物的載脂蛋白mRNA的編輯是E

A．U→C的取代B．A→C的取代C．U的插入D．U的刪除E．C→U的取代4.真核細(xì)胞中經(jīng)RNA聚合酶Ⅲ催化轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物是B

A．hnRNAB．tRNAC．mRNA

D．U4，U5snRNAE．5.8S，18S，28SrRNA前體5.對真核生物啟動子的描述錯誤的是C

A．真核生物RNA聚合酶有幾種類型．它們識別的啟動子各有特點

B．RNA聚合酶Ⅲ識別的啟動于含兩個保守的共有序列

C．位于-25附近的TATA盒又稱為pribnow盒

D．位于-70附近的共有序列稱為CAAT盒

E．有些啟動子于上游含GC盒6.以下對mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的描述錯誤的是C

A．mRNA前體需在5’端加m7GpppNmp的帽子

B．mRNA前體需進(jìn)行剪接作用

C．mRNA前體需在3’端加多聚U的尾

D．mRNA前體需進(jìn)行甲基化修飾

E．某些mRNA前體需要進(jìn)行編輯加工7.對原核生物啟動子的描述錯誤的是D

A．啟動子大約有55個堿基對長

B．啟動子包括轉(zhuǎn)錄起始點和兩個區(qū)(結(jié)合部位及識別部位)

C．啟動子的結(jié)合部位在-10bp處，共有序列為5-TATAAT-3

D．結(jié)合部位是指DNA分子上與s因子結(jié)合的序列

E．識別部位約6個堿基對組成，位于-35bp處8.識別轉(zhuǎn)錄起始點的是A

A．σ因子B．核心酶C．RNA聚合酶的α因子

D．RNA聚合酶的β亞基E．RNA聚合酶的β′亞基

9.以下RNA轉(zhuǎn)錄終止子的結(jié)構(gòu)描述正確的是B

A．由終止因子RF參與完成終止

B．DNA鏈上的終止信號含有一段GC富集區(qū)和AA富集區(qū)

C．終止信號含有GC富集區(qū)和AT富集區(qū)

D．終止信號需要s因子輔助識別

E.以上的描述都不正確10.DNA上某段堿基順序為：5-ACTAGTCAG-3，轉(zhuǎn)錄后的mRNA相應(yīng)的堿基順序為C

A．5'-TGATCAGTC-3'B．5'-UGAUCAGUC-3'

C．5'-CUGACUAGU-3'D．5'-CTGACTAGT-3'

E．5'-CAGCUGACU-3'11.RNA的轉(zhuǎn)錄過程分為B

A．解鏈，引發(fā)，鏈的延長和終止

B．轉(zhuǎn)錄的起始，延長和終止

C．枝蛋白體循環(huán)的起動，膚鏈的延長和終止

D．RNA的剪切和剪接，末端添加核苷酸，修飾及RNA編輯

E．以上都不是12.成熟的真核生物mRNA5’末端具有E

A．聚A帽子B．m7UpppNmP

C．m7CpppNmPD．m7ApppNmP

E．m7GpppNmP13.原核生物中DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶核心酶的組成是A

A．α2ββ'ωB．α2ββ'δC．ΑαβD．ααβ'E．αββ'

14.轉(zhuǎn)錄過程中需要的酶是D

A．DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶

B．核酸酶

C．RNA指導(dǎo)的RNA聚合酶ⅡD．DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶

E．RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶15.比較RNA轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制．?dāng)⑹稣_的是B

A．原料都是dNTP

B．都在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行

C．合成產(chǎn)物均需剪接加工

D．與模板鏈的堿基配對均為A-T

E．合成開始均需要有引物

16.內(nèi)含子是指D

A．不轉(zhuǎn)錄的序列B．編碼序列

C．被翻譯的序列D．被轉(zhuǎn)錄但不編碼的序列

E．以上都不是17.催化原核mRNA轉(zhuǎn)錄的酶是B

A．RNA復(fù)制酶B．RNA聚合酶

C．DNA聚合酶D．RNA聚合酶Ⅱ

E．RNA聚合酶Ⅰ18.原核生物經(jīng)轉(zhuǎn)錄作用生成的mRNA是C

A．內(nèi)含子B．單順反子

C．多順反子D．間隔區(qū)序列

E．插入子

19.使同一初級轉(zhuǎn)錄本在不同的組織中產(chǎn)生不同編碼的mRNA的加工過程是D

A．剪切B．化學(xué)修飾C．添加核苷酸D．可變剪接E．以上都不是

20.以下反應(yīng)屬于RNA編輯的是D

A．轉(zhuǎn)錄后堿基的甲基化

B．轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)物的剪接

C．轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)物的剪切

D．轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中核苷酸殘基的插入、刪除和取代

E．以上反應(yīng)都不是21.DNA的雙鏈中，指導(dǎo)合成RNA的那條鏈稱作C

A．編碼鏈B．有意義鏈C．模板鏈D．非編碼鏈E．以上都不對22.催化真核生物mRNA生物合成的RNA聚合酶Ⅱ?qū)Ζ?鵝膏蕈堿C

A不敏感B敏感C高度敏感D低度敏感23.σ因子和DNA之間相互作用的最佳描述是CA．游離和與DNA結(jié)合的σ因子的數(shù)量是一樣的，而且σ因子合成得越多，轉(zhuǎn)錄起始的機會越大B．σ因子通常與DNA結(jié)合，且沿著DNA搜尋，直到在啟動子碰到核酶。它與DNA的結(jié)合不需依靠核心酶C．σ因子通常與DNA結(jié)合，且沿著DNA搜尋，它識別啟動子共有序列且與全酶結(jié)合D．σ因子是DNA依賴的RNA聚合酶的固有組分，它識別啟動子共有序列且與全酶結(jié)合E．σ因子加入三元復(fù)合物而啟動RNA合成24.哪些有關(guān)剪接位點的敘述是正確的？（CE

）A．剪接位點含有長的保守序列B．5′與3′剪接位點是互補的C．幾乎所有的剪接位點都遵從GT-AG規(guī)律D．剪接位點被保留在成熟的mRNA中E．內(nèi)含子3′與5′剪接位點間的距離可以很大F．一個內(nèi)含子的5‘剪接位點只能與同一個內(nèi)