第三章生物信息的传递上从DNA到RNA课件.ppt

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1、第三章生物信息的传递上从DNA到RNA第1页，此课件共39页哦1.1.启动子的基本结构启动子的基本结构 （1 1）启动子：是一段位于结构基因）启动子：是一段位于结构基因5 5 端端上游区的上游区的DNADNA序列，能活化序列，能活化RNARNA聚合酶，使之与模板聚合酶，使之与模板DNADNA准确的相结合并具有转录准确的相结合并具有转录起始的特异性。起始的特异性。（2 2）转录单元：是一段从）转录单元：是一段从启动子开始至终止子启动子开始至终止子结束的结束的DNADNA序列。序列。(3)(3)转录起点：是指与新生转录起点：是指与新生RNARNA链地一个核苷酸链地一个核苷酸相对应相对应DNADNA

2、链上的碱基。链上的碱基。第2页，此课件共39页哦（4）绝大部分启动子都存在）绝大部分启动子都存在-10区和区和-35区区 -10区：在区：在-6-13bp之间，共同序列为之间，共同序列为TATAAT，又称又称pribnow框，酶在此处与框，酶在此处与DNA结合结合成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成成稳定的复合物，在转录方向上解开双链形成开放型起始结构。开放型起始结构。-35区：共同序列为区：共同序列为TTGACA，是是RNA聚合聚合酶起始识别区，这一识别过程与酶起始识别区，这一识别过程与 因子有关。因子有关。第3页，此课件共39页哦2.启动子的识别启动子的识别 RNA聚合酶并不与直接识别

3、碱基对本身，聚合酶并不与直接识别碱基对本身，而是通过氢键互补的方式加以识别。而是通过氢键互补的方式加以识别。3.酶与启动子区的结合酶与启动子区的结合 RNA聚合酶首先与启动子区闭合双链聚合酶首先与启动子区闭合双链DNA相相结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二结合，形成二元闭合复合物，然后经过解链得到二元开放复合物。元开放复合物。第4页，此课件共39页哦4.-10区和区和-35区的距离区的距离 -10区和区和-35区相距约区相距约20bp，大致是双螺旋绕大致是双螺旋绕两周的长度，两个结合区在分子的同一侧面。两周的长度，两个结合区在分子的同一侧面。第5页，此课件共39页哦5.增强子及其功能

4、增强子及其功能（1）增强子：使与它连锁的基因转录频率明显增）增强子：使与它连锁的基因转录频率明显增强的强的DNA序列，是基因表达的重要调节元件。序列，是基因表达的重要调节元件。（2）作用机制：通过改变模板作用机制：通过改变模板DNA的整体结构的整体结构（影响（影响DNA-Pro复合物的结构或改变复合物的结构或改变DNA超螺旋超螺旋密度）密度）第6页，此课件共39页哦（3）特点：）特点：A.增强效应明显（增强效应明显（10 200倍）；倍）；B.增强效应与其位置和取向无关增强效应与其位置和取向无关；C.大多为重复序列，一般约为大多为重复序列，一般约为50bp；D.增强效应有严密的组织和细胞特异性

5、，增强效应有严密的组织和细胞特异性，只只有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其有特定的蛋白质（转录因子）参与才能发挥其功能功能；E.没有基因专一性。没有基因专一性。第7页，此课件共39页哦6.真核生物启动子对转录的影响真核生物启动子对转录的影响（1.）原核和真核基因转录起始点上游区的结构差异原核和真核基因转录起始点上游区的结构差异 A.原核基因启动区范围较小，原核基因启动区范围较小，TATAAT的中心位于的中心位于-7-10，上游，上游-30-70为正调控因子结合序列，为正调控因子结合序列，+1-20为负调控因子结合序列；真核基因的调控较大，为负调控因子结合序列；真核基因的调控较大，TATA

6、AT的位于的位于-20-30，-40-110区为上游激活区。区为上游激活区。B.原核基因启动子上游只有原核基因启动子上游只有TTGACA作为作为RNA聚合聚合酶的主要结合位点，参与转录调控；真核基因除了酶的主要结合位点，参与转录调控；真核基因除了CAAT外，大多数还有外，大多数还有GC区和增强子区。区和增强子区。第8页，此课件共39页哦（2）启动子区对转录的影响）启动子区对转录的影响 A.TATA区主要是使转录精确的起始。区主要是使转录精确的起始。B.CAAT区和区和GC区主要控制转录起始的频率，基本不参区主要控制转录起始的频率，基本不参与起始位点的确定。与起始位点的确定。C.CAAT区对转录

7、起始频率的影响最大，该区任一碱基的改区对转录起始频率的影响最大，该区任一碱基的改变都将极大地影响基因的靶转录强度。变都将极大地影响基因的靶转录强度。D.在在CAAT区和相邻的两个区和相邻的两个UPE区之间插入核苷酸也会使区之间插入核苷酸也会使转录减弱。转录减弱。第9页，此课件共39页哦第三节第三节 原核生物和真核生物原核生物和真核生物mRNA的特征比较的特征比较第10页，此课件共39页哦原核生物原核生物mRNA的特征的特征 1.原核生物原核生物mRNA的半衰期短。的半衰期短。2.许多原核生物许多原核生物mRNA以多顺反子的形式存在以多顺反子的形式存在 （1）单顺反子：只编码一个蛋白质的）单顺反

8、子：只编码一个蛋白质的mRNA。（2）多顺反子：编码多个蛋白质的）多顺反子：编码多个蛋白质的mRNA。是是一组相邻或相互重叠基因的转录产物。一组相邻或相互重叠基因的转录产物。第11页，此课件共39页哦 （3）所有所有mRNA都包括：编码区、位于都包括：编码区、位于AUG之前的之前的5 端端上游非上游非编码区、位于终止密码子后不翻编码区、位于终止密码子后不翻译的译的3 端端下游非下游非编码区编码区 （4.）在多顺反子中，后面几个顺反子翻译的）在多顺反子中，后面几个顺反子翻译的起始受其起始受其上游上游顺反子的顺反子的调控。调控。3.原核生物原核生物mRNA的的5 端无帽子结构，端无帽子结构，3 端

9、没有端没有或只有较短的或只有较短的poly（A）第12页，此课件共39页哦二二.真核生物真核生物mRNA的特征的特征真核生物真核生物mRNA的的5 端存在帽子结构端存在帽子结构（1）mRNA5 端加端加“G”的反应是由腺苷酸转移的反应是由腺苷酸转移酶完成的。酶完成的。（2）mRNA的帽子结构常常被甲基化。的帽子结构常常被甲基化。1.（3）帽子结构可能使）帽子结构可能使mRNA免遭核酸酶的破坏。免遭核酸酶的破坏。第13页，此课件共39页哦（4）5 端帽子结构的功能端帽子结构的功能n保护保护mRNA免受免受5-核酸外切酶降解；核酸外切酶降解；n 使使mRNA进入细胞质；进入细胞质；n 对翻译起识别

10、作用（对翻译起识别作用（m7G5ppp5Np 优优先与先与 核糖体结合）。核糖体结合）。第14页，此课件共39页哦2.绝大多数真核生物绝大多数真核生物mRNA具有具有poly（A）尾巴尾巴 （1）真核生物）真核生物mRNA的加尾反应的加尾反应.（2）poly（A）尾巴的功能尾巴的功能第15页，此课件共39页哦第四节第四节 终止和抗终止终止和抗终止第16页，此课件共39页哦1.不需要不需要 因子的转录终止因子的转录终止强终止子强终止子 特点：特点：DNA序列有双重对称，形成末端序列有双重对称，形成末端发夹结构，模板发夹结构，模板DNA上有一串上有一串A，RNA3端端有有UUUU，使新合成的使新合

11、成的 RNA脱落。脱落。第17页，此课件共39页哦2.需要需要 因子的转录终止因子的转录终止 终止子后无连续的终止子后无连续的A，在在 因子作用下，因子作用下，ATP酶水解，释放能量，使酶水解，释放能量，使新生新生RNA与模板脱落。与模板脱落。第18页，此课件共39页哦3.抗终止抗终止 方式：方式：（1）破坏终止位点）破坏终止位点RNA的茎的茎-环结构环结构 （2.）依赖于蛋白质因子的转录抗终止）依赖于蛋白质因子的转录抗终止第19页，此课件共39页哦第五节第五节 内含子的剪接、编辑及化学修饰内含子的剪接、编辑及化学修饰第20页，此课件共39页哦 一一.RNA中的内含子中的内含子 1.外显子外显

12、子extron：在在DNA或成熟或成熟mRNA中都存在中都存在的序列的序列 2.内含子内含子intron：在在DNA上存在，而在上存在，而在mRNA（或或cDNA）中不存在的序列，初级转录产物加工成中不存在的序列，初级转录产物加工成成熟成熟mRNA时被切除的间隔序列。时被切除的间隔序列。3.RNA中存在内含子的证据中存在内含子的证据第21页，此课件共39页哦4.基因内含子的特点：基因内含子的特点：（1）内含子是真核生物独有的，但并不是所）内含子是真核生物独有的，但并不是所有真核基因一定有内含子；（组蛋白基因家族有真核基因一定有内含子；（组蛋白基因家族）（2）内含子的数量和长度对不同的基因不同，

13、一）内含子的数量和长度对不同的基因不同，一般基因越长，内含子越多；般基因越长，内含子越多；（3）在同一基因家族中，编码序列在进化在同一基因家族中，编码序列在进化过程中一直比较保守，而内含子变化迅速，差过程中一直比较保守，而内含子变化迅速，差异较大；异较大；（内含子变异较外显子大）（内含子变异较外显子大）第22页，此课件共39页哦（4）内含子与外显子间的连接处有特殊的序列）内含子与外显子间的连接处有特殊的序列（序列（序列GTAG）。）。高度保守序列高度保守序列 不连续不连续基因剪接成基因剪接成mRNA可能遵照一种通用机制。可能遵照一种通用机制。（5）一个基因的内含子可以是另一个基因的外一个基因的

14、内含子可以是另一个基因的外显子。显子。（阅读框和剪切方式不同）（阅读框和剪切方式不同）第23页，此课件共39页哦5.内含子可能的功能内含子可能的功能:（1）调控转录速度；）调控转录速度；通过与启动子、起始位点的精确碱基配对，通过与启动子、起始位点的精确碱基配对，阻止或增强阻止或增强RNA聚合酶的活性，从而调控转录。聚合酶的活性，从而调控转录。（2）内含子具有各种内含子具有各种剪接信号剪接信号，使用不同，使用不同的剪接方式形成不同的成熟的剪接方式形成不同的成熟mRNA；第24页，此课件共39页哦 二二.RNA的剪接的剪接 1.参与剪接的小分子物质参与剪接的小分子物质 核内核内RNA（如如U1，U

15、2，U4，U5和和U6）以及与这些以及与这些RNA相结合的核蛋白（相结合的核蛋白（snRNPs）。）。2.剪接过程剪接过程 3.真核生物内含子真核生物内含子5剪接位点和剪接位点和3剪接位点的剪接位点的保守顺序保守顺序 第25页，此课件共39页哦三三.RNA的编辑和化学修饰的编辑和化学修饰 1.RNA编辑编辑(RNA editing):DNA上不存在，在上不存在，在RNA产物中插入或删除几个碱基的现象。产物中插入或删除几个碱基的现象。类型：类型：(1)U的插入和删除；的插入和删除；(2)G/C/A的插入（改变其阅读框）；的插入（改变其阅读框）；(3)CU互变互变 改变密码子，构建终止密码。改变密

16、码子，构建终止密码。第26页，此课件共39页哦 2.大多数大多数mRNA中缺少适当的、完整的起始密码，不能正中缺少适当的、完整的起始密码，不能正确起始翻译，经编辑后可生成成熟确起始翻译，经编辑后可生成成熟mRNA.3.RNA编辑编辑是基因表达的一种转录后调控机制是基因表达的一种转录后调控机制第27页，此课件共39页哦第28页，此课件共39页哦第29页，此课件共39页哦第30页，此课件共39页哦第31页，此课件共39页哦第32页，此课件共39页哦第33页，此课件共39页哦第34页，此课件共39页哦第35页，此课件共39页哦第36页，此课件共39页哦第37页，此课件共39页哦第38页，此课件共39页哦第39页，此课件共39页哦