生物合成调节机理转录.ppt

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1、现在学习的是第1页，共27页l主要是主要是RNARNA和蛋白质的生物合成过程。和蛋白质的生物合成过程。中心法则中心法则:DNA RNA 蛋白质转录转录翻译翻译现在学习的是第2页，共27页蛋白质蛋白质翻译翻译转录转录逆转录逆转录复制复制复制复制DNARNA生物的遗传信息以密码的形式储生物的遗传信息以密码的形式储存在存在DNADNA分子上，表现为特定的核苷酸分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过排列顺序。在细胞分裂的过程中，通过DNADNA复制把亲代细胞所含的遗传信复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。息忠实地传递给两个子代细胞。在子代细胞的生长发育过程中，在

2、子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给这些遗传信息通过转录传递给RNARNA，再由，再由RNARNA通过翻译转变成相应的通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现，在宿遗传特征。后来人们又发现，在宿主细胞中一些主细胞中一些RNARNA病毒能以自己的病毒能以自己的RNARNA为模板复制出新的病毒为模板复制出新的病毒RNARNA，还，还有一些有一些RNARNA病毒能以其病毒能以其RNARNA为模板合成为模

3、板合成DNADNA，称为逆转录这是中心法则的，称为逆转录这是中心法则的补充。补充。中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。了深刻的革命。现在学习的是第3页，共27页RNARNA生物学主要功能：生物学主要功能：（1 1）某些）某些R

4、NARNA病毒中双链病毒中双链RNARNA是遗传信息载体；是遗传信息载体；（2 2）蛋白质生物合成中各种）蛋白质生物合成中各种RNARNA起重要作用；起重要作用；（3 3）作为核酸类酶起催化作用。）作为核酸类酶起催化作用。转录：以转录：以DNADNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNARNA聚聚合酶的作用下，生成合酶的作用下，生成RNARNA的过程。分起始、延伸、终止的过程。分起始、延伸、终止，最后加工。，最后加工。现在学习的是第4页，共27页 启动子（启动子（promoter)终止子终止子(terminator)模板链（模板链（templatte strand）

5、反意义链反意义链(antisense strand)有意义链有意义链(sense strand)非信息区非信息区5533现在学习的是第5页，共27页包括包括3 3个步骤：个步骤：转录的起始、转录的起始、RNARNA链的延伸和链的延伸和RNARNA链的合成与终止；链的合成与终止；以以DNADNA为模板，核苷三磷酸为底物为模板，核苷三磷酸为底物过程：定位解开结合移动脱离缠绕过程：定位解开结合移动脱离缠绕RNA的生物合成的生物合成转录转录现在学习的是第6页，共27页起始起始双链双链DNA局部解开局部解开磷酸二酯磷酸二酯键形成键形成终止阶段终止阶段解链区到达基解链区到达基因终点因终点延长阶段延长阶段5

6、 3 RNA 启动子（启动子（promoter)终止子终止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 离开离开现在学习的是第7页，共27页l以以DNADNA为模板的为模板的RNARNA聚合酶，又称转录酶；聚合酶，又称转录酶；l19601960，Harowitz,S.WeissHarowitz,S.Weiss发现；发现；l真核生物真核生物RNARNA有有3 3种，分为种，分为RNARNA聚合酶聚合酶I,II,III,I,II,III,也是聚也是聚酶，表酶，表5-15-1现在学习的是第8页，共27页ACGACGUU模板模板DNA5353新合成新合成RNA现在学习的

7、是第9页，共27页 核心酶核心酶(2 2)起始因子起始因子 和模板和模板DNADNA结合结合起始和催化聚合反应起始和催化聚合反应？全酶全酶()现在学习的是第10页，共27页lRNARNA合成起始点在合成起始点在DNADNA启动基因（启动子）上，启动基因（启动子）上，l因子识别启动基因，又称起动因子因子识别启动基因，又称起动因子/转录因子，转录因子，l全酶的作用；全酶的作用；l起始阶段重要问题：起始阶段重要问题：RNARNA聚合酶与聚合酶与DNADNA启动基因的相互作用；启动基因的相互作用；l转录起点：合成转录起点：合成RNARNA第一个核苷酸对应的第一个核苷酸对应的DNADNA模板上的位点；模

8、板上的位点；采用数字表示所描述碱基对位置。采用数字表示所描述碱基对位置。现在学习的是第11页，共27页l（1 1）全酶形成；）全酶形成；l（2 2）酶与模板结合；）酶与模板结合；l（3 3）酶与启动基因结合；）酶与启动基因结合；l（4 4）模板）模板DNADNA局部变性；局部变性；l（5 5）转录开始，）转录开始，因子释放。因子释放。现在学习的是第12页，共27页l由起始到延伸，酶由全酶变为核心酶；由起始到延伸，酶由全酶变为核心酶；l酶分子上的酶分子上的，亚基也发生变化，与亚基也发生变化，与DNADNA结合不专一了，结合不专一了，使酶可沿模板使酶可沿模板DNADNA移动。移动。lDNADNA构

9、象也发生变化：双链逐渐解旋，按模板碱基顺序逐个构象也发生变化：双链逐渐解旋，按模板碱基顺序逐个加入互补核苷三磷酸，同时放出焦磷酸；加入互补核苷三磷酸，同时放出焦磷酸；l生成的多聚核苷酸链与模板分开，生成的多聚核苷酸链与模板分开，DNADNA解链又重新缠绕成双螺旋；解链又重新缠绕成双螺旋；lRNARNA链沿链沿5 5至至3 3进行，进行，5050个核苷酸个核苷酸/s/s；lRNARNA聚合酶无校对功能，差错率聚合酶无校对功能，差错率1010-4-4 1010-5-5现在学习的是第13页，共27页35RNA-DNA杂交螺旋杂交螺旋聚合酶的移动方向聚合酶的移动方向新生新生RNA复链复链解链解链有义链

10、有义链模板链（反义链）模板链（反义链）延长部位延长部位现在学习的是第14页，共27页l模板上含有一个终止信号终止子或终止基因；l还需终止因子因子；作用机制，图5-4现在学习的是第15页，共27页A.不依赖于不依赖于Rho（）的终止子）的终止子A.依赖于依赖于Rho（）的终止子）的终止子富含富含G-C系列系列U现在学习的是第16页，共27页l必要性：非成熟必要性：非成熟RNARNA分子；分子；l包括一系列酶催化反应：包括一系列酶催化反应：l（1 1）剪切反应：）剪切反应：l（2 2）剪接反应：）剪接反应：l（3 3）末端连接反应：）末端连接反应：l（4 4）核苷酸修饰反应。）核苷酸修饰反应。现在

11、学习的是第17页，共27页l从从RNARNA前体末端切去一定大小前体末端切去一定大小RNARNA片段得片段得到成熟到成熟RNARNA分子；分子；l有关酶较多；有关酶较多；现在学习的是第18页，共27页l将将RNARNA前体中间隔序列除去并把两端外显子连接起来前体中间隔序列除去并把两端外显子连接起来形成成熟形成成熟RNARNA分子的过程；分子的过程；l真核生物的真核生物的tRNA,mRNArRNAtRNA,mRNArRNA往往如此；往往如此；l作用酶：自我剪接酶；内切核酸酶和作用酶：自我剪接酶；内切核酸酶和RNARNA连接酶；连接酶；现在学习的是第19页，共27页l指在指在RNARNA分子分子3

12、 3-末端或末端或5 5-末端连接上特定核苷酸形末端连接上特定核苷酸形成成熟成成熟RNARNA分子；分子；l反应有：反应有：l1 1，tRNA3tRNA3-末端加上末端加上CCA-OHCCA-OH；l2 2，mRNA5mRNA5-末端加上末端加上“帽子帽子”结构；结构；l3 3，mRNA3mRNA3-末端加上末端加上polyApolyA尾；尾；l4 4，tRNA5tRNA5-末端加上甲基鸟苷酸末端加上甲基鸟苷酸现在学习的是第20页，共27页例例1-1-原核生物中原核生物中rRNArRNA前体的加工前体的加工甲基化作用甲基化作用专一核酸外切酶专一核酸外切酶30S前体前体17StRNA25S专一核

13、酸外切酶专一核酸外切酶16S rRNAtRNA23S rRNA5S rRNA专一核酸外切酶专一核酸外切酶现在学习的是第21页，共27页例例2-tRNA前体分子的加工前体分子的加工a a、切除、切除tRNAtRNA前体两端多余的序列：前体两端多余的序列：5 5端切除几到端切除几到1010个核苷酸。个核苷酸。b、末端添加：、末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修饰：形成稀、修饰：形成稀有有碱基如碱基如DH2 。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸内切酶的作用表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用表示核苷酸转移酶的作用

14、表示核酸外切酶的作用表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用表示异构化酶的作用 现在学习的是第22页，共27页早转录本早转录本成熟成熟tRNA加工加工现在学习的是第23页，共27页例例3-3-真核细胞真核细胞mRNAmRNA的加工的加工5“帽子帽子”PolyA 3 顺反子顺反子(cistron )m7G-5ppp-N-3 pAAAAAAA-OH 5 5端接上一个端接上一个“帽子帽子”(CAP)(CAP)结构结构 33端添加端添加PolyAPolyA“尾巴尾巴”,由由RNARNA末端核苷酸转移酶催化末端核苷酸转移酶催化 剪接：剪去内含子剪接：剪去内含子(intron)(intron)，拼接外显子

15、拼接外显子(extron)(extron)现在学习的是第24页，共27页l成熟成熟tRNAtRNA中含有许多修饰核苷；中含有许多修饰核苷；l是在是在tRNAtRNA加工过程中各种酶作用生成；加工过程中各种酶作用生成；l表表5-25-2。现在学习的是第25页，共27页大多数的真核基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物产物大多数的真核基因都是断裂基因，断裂基因的转录产物产物需要通过拼接，去除插入部分（即内含子，需要通过拼接，去除插入部分（即内含子，intron），使编码），使编码区（即外含子，区（即外含子，Exon）成为连续序列，这是基因表达的一个重）成为连续序列，这是基因表达的一个重要环节。要环节

16、。RNA编码序列的改变称为编辑（编码序列的改变称为编辑（editing），），RNA编码编码和读码方式的改变称为再编码（和读码方式的改变称为再编码（recoding）。由于存在选择性的拼接）。由于存在选择性的拼接、编辑和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。、编辑和再编码，一个基因可以产生多种蛋白质。现在学习的是第26页，共27页1 1、RNARNA在遗传信息的翻译中起着决定作用。在遗传信息的翻译中起着决定作用。2 2、RNARNA具有重要的催化功能和其他持家功能。具有重要的催化功能和其他持家功能。3 3、RNARNA转录后加工和修饰依赖于各类小转录后加工和修饰依赖于各类小RNARNA和其他蛋白质复和其他蛋白质复合物。合物。4 4、RNARNA对基因表达和细胞功能具有重要调节作用。对基因表达和细胞功能具有重要调节作用。5 5、RNARNA在生物进化中起重要作用。在生物进化中起重要作用。现在学习的是第27页，共27页