第三章生物信息的传递上精选文档.ppt

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1、第三章生物信息的传递上本讲稿第一页，共八十六页 基本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点Contents本讲稿第二页，共八十六页一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转转录录RNADNA 转录(transcription)：本讲稿第三页，共八十六页参与转录的物质参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白质因子RNA合成方向合成方向：5 3本讲稿第四页，共八十六页转录的不对称性：在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模

2、板，称为转录的不对称性。编码链与模板链与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。本讲稿第五页，共八十六页本讲稿第六页，共八十六页模板链并非永远在同一条单链上转录方向转录方向5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链转录方向转录方向DNA分子上转录出分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。的区段，称为结构基因。结构基因：本讲稿第七页，共八十六页转录单元（transcription unit）一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。本讲稿第八页，共八十六页 基本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动

3、子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点Contents本讲稿第九页，共八十六页二、参与转录起始的关键酶与元件（一）RNA聚合酶原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+因子本讲稿第十页，共八十六页本讲稿第十一页，共八十六页大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析亚基基因相对分子量亚基数组分功能rpoA365002核心酶核心酶组装，启动子识别rpoB1510001核心酶和共同形成RNA合成的活性中心rpoC1550001核心酶？110001核心酶？rpoD700001因子存在多种因子，用于识别不同的启动子本讲稿第十二页，共八十六页 真核生

4、物RNA聚合酶酶位置转录产物相对活性对-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶核仁rRNA50-70%不敏感RNA聚合酶核质hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶核质tRNA约10%存在物种特异性真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较本讲稿第十三页，共八十六页RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8105dol小，1.09105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性无5 3，3 5校对合成能力 无有修复能力无有本讲稿第十四页，共八十六页（二）启动子(promoter)启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基

5、因转录的一段DNA序列。本讲稿第十五页，共八十六页 原核生物启动子结构Pribnow41-44bp本讲稿第十六页，共八十六页 TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号 TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）本讲稿第十七页，共八十六页编码链AACTGTATATTA模板链TTGACATATAAT35DNA转录起始点Probnow盒子启动子35 10 +1转录区53RNA转录起点与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。本讲稿第十八页，共八十六页大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100本讲稿第十九

6、页，共八十六页典型启动子的结构 -35 -10 转录起点TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp本讲稿第二十页，共八十六页 真核生物启动子真核生物启动子的结构核心启动子（core promoter）上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）本讲稿第二十一页，共八十六页1、核心启动子 定义：指保证RNA聚合酶转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始TATA 常在-25bp左右，相当于原核的-10序列T T8585A A9797T T9393A A8585A A63

7、63A A8383A A5050本讲稿第二十二页，共八十六页本讲稿第二十三页，共八十六页2、上游启动子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用：控制转录起始频率。CAAT：-70-80bpGGGCGG：-80-110bp本讲稿第二十四页，共八十六页SV40 早期启动子组蛋白H2B TATACAATGC本讲稿第二十五页，共八十六页（三）转录起始复合物 原核生物转录起始复合物本讲稿第二十六页，共八十六页 转录因子 转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIF Pol IITFIIE RNA pol 的转录起始 真核生物转录起始复合物本讲稿第二十七页，共八十六页 基

8、本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点Contents本讲稿第二十八页，共八十六页三、转录的基本过程1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。本讲稿第二十九页，共八十六页2、转录起始RNA链上第一个核甘酸键的产生本讲稿第三十页，共八十六页本讲稿第三十一页，共八十六页3、RNA链的延伸 亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。本讲稿第三十二页，共八十六页核心酶核心酶 DNA RNA

9、本讲稿第三十三页，共八十六页4、转录终止 终止子（terminator，t）强终止子内部终止子 弱终止子 需要因子（rho factor）又称为依赖性终止子 （Rho-dependent terminator）不依赖Rho()因子的转录终止依赖Rho()因子的转录终止本讲稿第三十四页，共八十六页不依赖因子的终止 终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，转录出RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3端为寡聚U本讲稿第三十五页，共八十六页发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。本讲稿第三十六页，共八十六页 终止效率与二重对称序列和寡聚

10、U的长短有关，长度 效率 本讲稿第三十七页，共八十六页依赖因子的终止因子：六聚体蛋白、水解各种核甘三磷酸促使新生RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录。本讲稿第三十八页，共八十六页本讲稿第三十九页，共八十六页Contents 基本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点本讲稿第四十页，共八十六页四、转录后加工本讲稿第四十一页，共八十六页5端加帽3端加尾RNA的剪接RNA的编辑本讲稿第四十二页，共八十六页 5端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5端的这种结构称为帽子（

11、cap）。1、在5端加帽本讲稿第四十三页，共八十六页m7Gppp鸟甘酸转移酶本讲稿第四十四页，共八十六页 帽子结构功能：能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；m7Gppp结构能有效地封闭mRNA 5末端，以保护mRNA免受5核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。本讲稿第四十五页，共八十六页2、3端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：准确切割加poly（A）本讲稿第四十六页，共八十六页本讲稿第四十七页，共八十六页多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。本讲稿第四十八页，共八十六页3、RNA的剪接地中海贫血病人的珠蛋白基因，1/4本讲稿第四十九页，共八十六页生物体内内含子的主

12、要类型：GU-AG、AU-AC、类内含子、类内含子本讲稿第五十页，共八十六页 5.AAGUAAGU.CURAY.(10-40)(U/C)11NCAG G.3 IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG AAG GAG 本讲稿第五十一页，共八十六页参与RNA剪接的物质：snRNA（核内小分子RNA）snRNP（与snRNA结合的核蛋白）本讲稿第五十二页，共八十六页本讲稿第五十三页，共八十六页UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U5本讲稿第五十四页，共八十六页类内含子的自我剪接本讲稿第五十五页，共八十六页类内

13、含子的自我剪接本讲稿第五十六页，共八十六页4、RNA的编辑编编辑辑（editing）是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。本讲稿第五十七页，共八十六页C变为U碱基的突变本讲稿第五十八页，共八十六页尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现mRNA的多个编码位置上加入或丢失尿苷酸，1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。本讲稿第五十九页，共八十六页 锥虫coxII 基因的编辑本讲稿第六十页，共八十六页本讲稿第六十一页，共八十六页特异性的化学修饰甲基化、去氨基化、硫代、碱基的同分异构化、二硫键的饱和化、不常见的核苷酸替代等具有位点的

14、特异性本讲稿第六十二页，共八十六页非编码非编码RNA的名称与缩写符号的名称与缩写符号Noncoding RNAs(ncRNAs)in eukaryotesSmall RNA(sRNA)in bacteriaSmall nuclear RNAs(snRNAs)Small nucleolar RNAs(snoRNAs)MicroRNA(miRNA)Small temporal RNAs(stRNAs)Small interfering RNAs(siRNAs)RNA interference(RNAi)Guide RNAs(gRNAs)tRNA/mRNA:tmRNA本讲稿第六十三页，共八十六页1.

15、C/D盒盒snoRNAs:引导引导rRNA甲基化甲基化2.C/D盒盒snoRNAs:引导引导snRNA甲基化甲基化3.C/D盒盒snoRNAs:未鉴定目标未鉴定目标4.H/ACA盒盒snoRNAs:引导引导rRNA假尿嘧啶化假尿嘧啶化5.H/ACA盒盒snoRNAs:引导引导snRNA假尿嘧啶化假尿嘧啶化6.H/ACA盒盒snoRNAs:未鉴定目标未鉴定目标7.H/ACA盒和盒和C/D盒盒snoRNAs:脑特异性，未鉴定目标脑特异性，未鉴定目标8.位于位于mRNA编码区内的编码区内的RNAs9.位于位于mRNA的的5-或或3-端非编码区的端非编码区的RNAs10.类似重复因子的类似重复因子的R

16、NAs11.未知序列和结构的未知序列和结构的snmRNAssnoRNA的类别和功能的类别和功能本讲稿第六十四页，共八十六页 基本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点Contents本讲稿第六十五页，共八十六页五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较1、原核生物mRNA的特征 半衰期短 多以多顺反子的形式存在 多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。本讲稿第六十六页，共八十六页 结构基因结构基因Z：-半乳糖苷酶半乳糖苷酶Y：透过酶透过酶A：乙酰基转移酶

17、：乙酰基转移酶ZYAOPDNA本讲稿第六十七页，共八十六页 5 端无“帽子”结构，3 端没有或只有较短的poly（A）结构。SD序列：mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。本讲稿第六十八页，共八十六页2、真核生物mRNA的特征 5 端存在“帽子”结构多数mRNA 3 端具有poly（A）尾巴（组蛋白除外）以单顺反子的形式存在“基因”的分子生物学定义：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。本讲稿第六十九页，共八十六页原核生物和真核生物mRNA结构的比较本讲稿第七十页，共八十六页 基本概念 转录起始：RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比

18、较 RNA合成与DNA合成异同点Contents本讲稿第七十一页，共八十六页六、RNA合成与DNA合成异同点相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为53 3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3,5-磷酸 二酯键，使核苷酸链延长。本讲稿第七十二页，共八十六页不同点：复制转录模板两条链均复制模板链转录（不对称转录）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA（半保留复制）mRNA，tRNA，rRNA配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物无本讲稿第七十三页，共八十六页中国科学院2001年硕士研究生入学考试：名词解释：Transcription;Revers

19、e transcription 本讲稿第七十四页，共八十六页1、下列有关TATA盒(Hognessbox)的叙述,哪个是正确的:A.它位于第一个结构基因处B.它和RNA聚合酶结合C.它编码阻遏蛋白D.它和反密码子结合 B 本讲稿第七十五页，共八十六页 2.转录需要的原料是:A.dNTPB.B.dNDP C.C.dNMP D.D.NTP E.E.NMPD本讲稿第七十六页，共八十六页3、DNA模板链为 5-ATTCAG-3 ,其转录产物是:A.5 -GACTTA-3 B.5 -CTGAAT-3 C.5 -UAAGUC-3 D.5 -CUGAAU-3 D本讲稿第七十七页，共八十六页4、DNA复制和转

20、录过程有许多相同点,下列描述哪项是错误的?A.转录以DNA一条链为模板,而以DNA两条链为模板进行复制 B.在这两个过程中合成均为5-3方向 C.复制的产物通常情况下大于转录的产物 D.两过程均需RNA引物 D本讲稿第七十八页，共八十六页 5、真核生物的mRNA加工过程中,5端加上（），在3端加上（），后者由（）催化。如果被转录基因是不连续的，那么，（）一定要被切除，并通过（）过程将（）连接在一起。帽子结构、多聚腺苷酸尾巴、poly(A)聚合酶、内含子、剪接、外显子本讲稿第七十九页，共八十六页6、10位的（）区和35位的（）区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与因子相互识别而具有很高的亲和力

21、。TATA、TTGACA本讲稿第八十页，共八十六页7、决定基因转录基础频率的 DNA 元件是（），它是（）的结合位点 启动子、RNA聚合酶 8、原核生物 RNA 聚合酶核心酶由（）组成，全酶由（）组成。22、22本讲稿第八十一页，共八十六页9、下面那一项不属于原核生物mRNA的特征（）A：半衰期短 B：存在多顺反子的形式 C：5端有帽子结构 D：3端没有或只有较短的多聚（A）结构 本讲稿第八十二页，共八十六页10、比较RNA转录与DNA复制，下列哪些是正确的？A.都在细胞核内进行 B.转录是连续的 C.链的延长均为53 D.与模板链的碱基配对均为GC 本讲稿第八十三页，共八十六页11、真核细胞中的mRNA帽子结构是（）A.7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸 B.7-甲基尿嘧啶核苷三磷酸 C.7-甲基腺嘌呤核苷三磷酸 D.7-甲基胞嘧啶核苷三磷酸 本讲稿第八十四页，共八十六页12、下面哪一项是对三元转录复合物的正确描述（）（A）因子、核心酶和双链DNA在启动子形成的复合物（B）全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物（C）三个全酶在转录起始点形成的复合物（D）因子、核心酶和促旋酶形成的复合物 本讲稿第八十五页，共八十六页简答题：举出DNA 序列上对转录过程十分重要的序列和结构原核生物同真核生物mRNA 的区别。RNA 的剪切种类及其机制转录终止的过程简述转录的调控本讲稿第八十六页，共八十六页