第三章生物信息的傳遞（上）

——從DNA到RNA1編輯ppt第三章生物信息的傳遞（上）

——從DNA●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents2編輯ppt●基本概念Contents2編輯ppt一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉錄RNADNA

轉錄(transcription)：3編輯ppt一、基本概念生物體以DNA為模板合成RNA的過程。轉錄RN參與轉錄的物質原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA酶:RNA聚合酶其他蛋白質因子RNA合成方向：5'3'4編輯ppt參與轉錄的物質原料:NTP(ATP,UTP,GTP,轉錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉錄的模板，稱為轉錄的不對稱性。編碼鏈與模板鏈與mRNA序列相同的那條DNA鏈稱為編碼鏈；將另一條根據(jù)堿基互補原則指導mRNA合成的DNA鏈稱為模板鏈。5編輯ppt轉錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一6編輯ppt6編輯ppt模板鏈并非永遠在同一條單鏈上轉錄方向5

3

3

5

模板鏈編碼鏈編碼鏈模板鏈轉錄方向DNA分子上轉錄出RNA的區(qū)段，稱為結構基因。結構基因：7編輯ppt模板鏈并非永遠在同一條單鏈上轉錄方向53模板鏈編碼鏈編碼轉錄單元（transcriptionunit）一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。8編輯ppt轉錄單元（transcriptionunit）一段從啟動子●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents9編輯ppt●基本概念Contents9編輯ppt二、參與轉錄起始的關鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大腸桿菌為例）全酶=核心酶+σ因子10編輯ppt二、參與轉錄起始的關鍵酶與元件（一）RNA聚合酶●原核生物11編輯ppt11編輯ppt大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功能αrpoA365002核心酶核心酶組裝，啟動子識別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？σrpoD700001σ因子存在多種σ因子，用于識別不同的啟動子12編輯ppt大腸桿菌RNA聚合酶的組成分析亞基基因相對分子量亞基數(shù)組分功●真核生物RNA聚合酶酶位置轉錄產(chǎn)物相對活性對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hnRNA20-40%敏感RNA聚合酶Ⅲ核質tRNA約10%存在物種特異性真核細胞的三種RNA聚合酶特征比較13編輯ppt●真核生物RNA聚合酶酶位置轉錄產(chǎn)物相對活性對α-鵝膏蕈堿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，4.8×105dol小，1.09×105dol引物無有產(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行外切酶活性無5’3’，3’5’校對合成能力無有修復能力無有14編輯pptRNA聚合酶與DNA聚合酶的區(qū)別RNA聚合酶DNA聚合酶大小（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚合酶識別、結合并啟動基因轉錄的一段DNA序列。15編輯ppt（二）啟動子(promoter)啟動子定義：指能被RNA聚●原核生物啟動子結構Pribnow41-44bp16編輯ppt●原核生物啟動子結構Pribnow41-44bp16編輯p

TTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號TATA區(qū)：酶的緊密結合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）17編輯pptTTGACA區(qū)：提供了RNA聚合酶全酶識別的信號T編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT3’5’DNA轉錄起始點Probnow盒子啟動子

35

10

+1轉錄區(qū)5’3’RNA轉錄起點與新生RNA鏈第一個核甘酸相對應DNA鏈上的堿基。18編輯ppt編碼鏈AACTGTATATTA模板鏈TTGACATATAAT大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A10019編輯ppt大腸桿菌RNA聚合酶全酶所識別的啟動子區(qū)T85T83G81A典型啟動子的結構

-35-10轉錄起點TTGACA16-19bpTATAAT5-9bp20編輯ppt典型啟動子的結構20編輯ppt●真核生物啟動子真核生物啟動子的結構核心啟動子（corepromoter）上游啟動子元件（upstreampromoterelement，UPE）21編輯ppt●真核生物啟動子真核生物啟動子的結構21編輯ppt1、核心啟動子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉錄正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括轉錄起始位點及轉錄起始位點上游TATA區(qū)●作用：選擇正確的轉錄起始位點，保證精確起始TATA常在-25bp左右，相當于原核的-10序列T85A97T93A85A63A83A5022編輯ppt1、核心啟動子●定義：指保證RNA聚合酶Ⅱ轉錄正常起始所必23編輯ppt23編輯ppt2、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等●作用：控制轉錄起始頻率。CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp24編輯ppt2、上游啟動子元件●包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GSV40早期啟動子組蛋白H2B

TATACAATGC25編輯pptSV40早期啟動子TATACAATGC25編輯ppt（三）轉錄起始復合物●原核生物轉錄起始復合物26編輯ppt（三）轉錄起始復合物●原核生物轉錄起始復合物26編輯pp

轉錄因子轉錄復合體TBPTAFsTFIIATFIIBTFIIFPolIITFIIERNApolⅡ的轉錄起始●真核生物轉錄起始復合物27編輯ppt轉錄因子●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents28編輯ppt●基本概念Contents28編輯ppt三、轉錄的基本過程1、起始位點的識別：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結合的過程。29編輯ppt三、轉錄的基本過程1、起始位點的識別：RNA聚合酶與啟動子D2、轉錄起始RNA鏈上第一個核甘酸鍵的產(chǎn)生30編輯ppt2、轉錄起始RNA鏈上第一個核甘酸鍵的產(chǎn)生30編輯ppt31編輯ppt31編輯ppt3、RNA鏈的延伸●

亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移；●在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。32編輯ppt3、RNA鏈的延伸●亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶核心酶

····DNA

····RNA33編輯ppt核心酶····DNA····RNA33編輯ppt4、轉錄終止終止子（terminator，t）

●強終止子－內部終止子

●弱終止子－需要ρ因子（rhofactor）又稱為ρ依賴性終止子（Rho-dependentterminator）不依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止依賴Rho(ρ)因子的轉錄終止34編輯ppt4、轉錄終止終止子（terminator，t）不依賴Rho不依賴

因子的終止終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的二重對稱區(qū)，轉錄出RNA形成發(fā)夾結構；在終止位點前面有一段由4-8個A組成的序列，RNA的3’端為寡聚U35編輯ppt不依賴因子的終止終止位點上游一般存在一個富含GC堿基的發(fā)夾式結構和寡聚U的共同作用使RNA從三元復合物中解離出來。36編輯ppt發(fā)夾式結構和寡聚U的共同作用使RNA從三元復合物中解離出來。終止效率與二重對稱序列和寡聚U的長短有關，長度效率37編輯ppt終止效率與二重對稱序列和寡聚U的長短有關，長度效率依賴

因子的終止

因子：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新生RNA鏈從三元轉錄復合物中解離出來，從而終止轉錄。38編輯ppt依賴因子的終止因子：六聚體蛋白、水解各種核甘三磷酸促使新39編輯ppt39編輯pptContents●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點40編輯pptContents●基本概念40編輯ppt四、轉錄后加工41編輯ppt四、轉錄后加工41編輯ppt5’端加帽3’端加尾RNA的剪接RNA的編輯42編輯ppt5’端加帽42編輯ppt5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gppp）。mRNA5’端的這種結構稱為帽子（cap）。1、在5’端加帽43編輯ppt5’端的一個核苷酸總是7-甲基鳥核苷三磷酸（m7Gpm7Gppp鳥甘酸轉移酶44編輯pptm7Gppp鳥甘酸轉移酶44編輯ppt帽子結構功能：①能被核糖體小亞基識別，促使mRNA和核糖體的結合；②m7Gppp結構能有效地封閉mRNA5’末端，以保護mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增強mRNA的穩(wěn)定。45編輯ppt帽子結構功能：45編輯ppt2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：★準確切割★加poly（A）46編輯ppt2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA：46編輯ppt47編輯ppt47編輯ppt多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在細胞質中的穩(wěn)定性。48編輯ppt48編輯ppt3、RNA的剪接地中海貧血病人的珠蛋白基因，1/449編輯ppt3、RNA的剪接地中海貧血病人的珠蛋白基因，1/449編輯p生物體內內含子的主要類型：

GU-AG、AU-AC、Ⅰ類內含子、Ⅱ類內含子50編輯ppt生物體內內含子的主要類型：

GU-AG、AU-AC、Ⅰ類內含

5’..AAGUAAGU…….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAGG….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG=UAG>AAG>GAG51編輯pptIntronexonexonPolyprimidineCAG參與RNA剪接的物質：snRNA（核內小分子RNA）snRNP（與snRNA結合的核蛋白）52編輯ppt參與RNA剪接的物質：snRNA（核內小分子RNA）52編輯①53編輯ppt①53編輯ppt②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA-AGUGU6E1E2U1、U4、U554編輯ppt②③UACUACA-AGUGU4U5U6E1E2U1U2Ⅰ類內含子的自我剪接55編輯pptⅠ類內含子的自我剪接55編輯pptⅡ類內含子的自我剪接56編輯pptⅡ類內含子的自我剪接56編輯ppt4、RNA的編輯編輯（editing）是指轉錄后的RNA在編碼區(qū)發(fā)生堿基的突變、加入或丟失等現(xiàn)象。57編輯ppt4、RNA的編輯編輯（editing）是指轉錄后的RNA在編C變?yōu)閁堿基的突變58編輯pptC變?yōu)閁堿基的突變58編輯ppt尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究錐蟲線粒體mRNA轉錄加工時發(fā)現(xiàn)mRNA的多個編碼位置上加入或丟失尿苷酸，1990年在高等動物和病毒中也發(fā)現(xiàn)了編輯現(xiàn)象。59編輯ppt尿苷酸的缺失和添加1986.R.Benne在研究錐蟲線粒體m錐蟲coxII基因的編輯60編輯ppt錐蟲coxII基因的編輯60編輯ppt61編輯ppt61編輯ppt特異性的化學修飾甲基化、去氨基化、硫代、堿基的同分異構化、二硫鍵的飽和化、不常見的核苷酸替代等具有位點的特異性62編輯ppt特異性的化學修飾甲基化、去氨基化、硫代、堿基的同分異構化、二非編碼RNA的名稱與縮寫符號NoncodingRNAs(ncRNAs)ineukaryotesSmallRNA(sRNA)inbacteriaSmallnuclearRNAs(snRNAs)SmallnucleolarRNAs(snoRNAs)MicroRNA(miRNA)SmalltemporalRNAs(stRNAs)SmallinterferingRNAs(siRNAs)RNAinterference(RNAi)GuideRNAs(gRNAs)tRNA/mRNA:tmRNA63編輯ppt非編碼RNA的名稱與縮寫符號NoncodingRNAs(C/D盒snoRNAs:引導rRNA甲基化C/D盒snoRNAs:引導snRNA甲基化C/D盒snoRNAs:未鑒定目標H/ACA盒snoRNAs:引導rRNA假尿嘧啶化H/ACA盒snoRNAs:引導snRNA假尿嘧啶化H/ACA盒snoRNAs:未鑒定目標H/ACA盒和C/D盒snoRNAs:腦特異性，未鑒定目標位于mRNA編碼區(qū)內的RNAs位于mRNA的5’-或3’-端非編碼區(qū)的RNAs類似重復因子的RNAs未知序列和結構的snmRNAssnoRNA的類別和功能64編輯pptC/D盒snoRNAs:引導rRNA甲基化snoRNA的●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents65編輯ppt●基本概念Contents65編輯ppt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●多以多順反子的形式存在多順反子mRNA：編碼多個蛋白質的mRNA。單順反子mRNA：只編碼一個蛋白質的mRNA。66編輯ppt五、原核生物與真核生物mRNA的特征比較

1、原核生物mRN結構基因Z：β-半乳糖苷酶Y：透過酶A：乙?；D移酶ZYAOPDNA67編輯ppt結構基因Z：β-半乳糖苷酶ZYAOPDNA67編輯pp●5’端無“帽子”結構，3’端沒有或只有較短的poly（A）結構。SD序列：mRNA中用于結合原核生物核糖體的序列。68編輯ppt●5’端無“帽子”結構，3’端沒有或只有較短的pol2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”結構●多數(shù)mRNA

3’端具有poly（A）尾巴（組蛋白除外）●以單順反子的形式存在“基因”的分子生物學定義：產(chǎn)生一條多肽鏈或功能RNA所必需的全部核甘酸序列。69編輯ppt2、真核生物mRNA的特征●5’端存在“帽子”結構●多數(shù)原核生物和真核生物mRNA結構的比較70編輯ppt原核生物和真核生物mRNA結構的比較70編輯ppt●基本概念●轉錄起始：RNA聚合酶、啟動子●轉錄的基本過程●轉錄后加工●原核生物與真核生物mRNA的特征比較●RNA合成與DNA合成異同點Contents71編輯ppt●基本概念Contents71編輯ppt六、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。72編輯ppt六、RNA合成與DNA合成異同點

相同點：72編輯ppt不同點：復制轉錄模板兩條鏈均復制模板鏈轉錄（不對稱轉錄）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代雙鏈DNA（半保留復制）mRNA，tRNA，rRNA配對A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物無73編輯ppt不同點：復制轉錄模板兩條鏈均復制模板鏈轉錄原料dNTPNTP中國科學院2001年碩士研究生入學考試：名詞解釋：Transcription;Reversetranscription74編輯ppt中國科學院2001年碩士研究生入學考試：74編輯ppt1、下列有關TATA盒(Hognessbox)的敘述,哪個是正確的:A.它位于第一個結構基因處

B.它和RNA聚合酶結合

C.它編碼阻遏蛋白

D.它和反密碼子結合

B

75編輯ppt1、下列有關TATA盒(Hognessbox)的敘述,哪個是

2.轉錄需要的原料是:dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMPD76編輯ppt2.轉錄需要的原料是:D76編輯ppt3、DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉錄產(chǎn)物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’

D77編輯ppt3、DNA模板鏈為5’-ATTCAG-3’,其轉錄產(chǎn)4、DNA復制和轉錄過程有許多相同點,下列描述哪項是錯誤的?A.轉錄以DNA一條鏈為模板,而以DNA兩條鏈為模板進行復制

B.在這兩個過程中合成均為5`-3`方向

C.復制的產(chǎn)物通常情況下大于轉錄的產(chǎn)物

D.兩過程均需RNA引物

D78編輯ppt4、DNA復制和轉錄過程有許多相同點,下列描述哪項是錯誤的

5、真核生物的mRNA加工過程中,5’端加上（），在3’端加上（），后者由（）催化。如果被轉錄基因是不連續(xù)的，那么，（）一定要被切除，并通過（）過程將（）連接在一起。帽子結構、多聚腺苷酸尾巴、poly(A)聚合酶、內含子、剪接、外顯子79編輯ppt5、真核生物的mRNA加工過程中,5’端加上（），6、–10位的（）區(qū)和