核酸的生物合成(2)讲稿.ppt

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1、目目 录录关于核酸的生物合成 (2)第一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录DNA的生物合成的生物合成(复制复制)DNA Biosynthesis，Replication 第第 一节一节第二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录n n基因：编码蛋白质多肽链或各基因：编码蛋白质多肽链或各 种种RNA的的DNA功能片段，功能片段，及该片段上下游的调控序列。及该片段上下游的调控序列。n n基因组：一个细胞或病毒颗粒中基因组：一个细胞或病毒颗粒中 所含有的全部遗传信息。所含有的全部遗传信息。第三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录中中 心心 法法 则则n n生物的遗传信息从生物的遗传信息从 DNADNA传递给传递给

2、 mRNAmRNA的过程称为转录。根据的过程称为转录。根据 mRNAmRNA链上的遗传信息合成蛋链上的遗传信息合成蛋 白质的过程，被称为翻译和白质的过程，被称为翻译和 表达。表达。19581958年年CrickCrick将生物将生物 遗传信息的这种传递方式遗传信息的这种传递方式 称为中心法则。称为中心法则。第四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录Reverse transcription第五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录一、复制一、复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链为模板合成子链DNA的过程。的过程。复制复制亲代亲代DNA子代子

3、代DNA第六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（一）、（一）、DNADNA复制的基本规律复制的基本规律Basic Rules of DNA Replication 第七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录l复制的方式复制的方式半保留复制半保留复制(semi-conservative replication)l复制的高保真性复制的高保真性(high fidelity)l双向复制双向复制(bidirectional replication)l半不连续复制半不连续复制(semi-discontinuous replication)第八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录1 半保留复制的实验依据和意义半保留复制

4、的实验依据和意义 DNA生生物物合合成成时时，母母链链DNA解解开开为为两两股股单单链链，各各自自作作为为模模板板(template)按按碱碱基基配配对对规规律律，合合成成与与模模板板互互补补的的子子链链。子子代代细细胞胞的的DNA，一一股股单单链链从从亲亲代代完完整整地地接接受受过过来来，另另一一股股单单链链则则完完全全从从新新合合成成。两两个个子子细细胞胞的的DNA都都和和亲亲代代DNA碱碱基基序序列列一一致致。这这种种复复制方式称为制方式称为半保留复制半保留复制。半保留复制的概念半保留复制的概念第九页，讲稿共一百零五页哦AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCAC

5、TGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成的复制过程中形成的复制叉复制叉子代子代DNA 目目 录录第十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录密度梯度实验密度梯度实验 E.coliE.coli 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。含重氮含重氮-DNA的细菌的细菌培养于普培养于普通培养液通培养液 第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯度离心结果第十

6、一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录按按半半保保留留复复制制方方式式，子子代代DNA与与亲亲代代DNA A的的碱碱基基序序列列一一致致，即即子子代代保保留留了了亲亲代代的的全全部部遗遗传传信信息息，体体现现了了遗遗传的传的保守性保守性。半保留复制的意义半保留复制的意义遗传的保守性，是物种稳定性的分子遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但基础，但不是绝对的不是绝对的。第十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录原核生物复制时，原核生物复制时，DNA从从起始点起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为方向相反的复制叉，称为双向复制双向复制。2 双

7、向复制双向复制复制中的放射自显影图象复制中的放射自显影图象第十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录A.环状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点B.复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉C.复制接近终止点复制接近终止点(termination,ter)oriterA B C第十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录真核生物每个染色体有真核生物每个染色体有多个起始点多个起始点，是多复制子的复制。是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个为一个复制子复制子(replicon)。复制子是独立完。复制子是独立完成复制的功能单位。成复制的功能单位。第十五页，

8、讲稿共一百零五页哦目目 录录53oriorioriori535533553复制子复制子 3第十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录3 半不连续复制半不连续复制3 5 3 5 解链方向解链方向35335领头链领头链(leading strand)随从链随从链 (lagging strand)复制叉复制叉新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行方向进行。第十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录顺顺着着解解链链方方向向生生成成的的子子链链，复复制制是是连连续续进进行行的，这股链称为的，这股链称为领头链领头链。另另一一股股链链因因为为复复制制的的方方向向与与解解链链方方向向相相反反，不不能能顺顺着

9、着解解链链方方向向连连续续延延长长，这这股股不不连连续续复复制制的的链链称称为为随随从从链链。复复制制中中的的不不连连续续片片段段称称为为岡崎片段岡崎片段(okazaki fragment)。领领头头链链连连续续复复制制而而随随从从链链不不连连续续复复制制，就就是是复复制制的的半不连续性半不连续性。第十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（二）、参与（二）、参与DNADNA复制的酶类复制的酶类 The Enzymology of DNA Replication第十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录 解螺旋酶解螺旋酶(helicase)利用利用ATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNA双

10、链双链解开成为两条单链解开成为两条单链单链单链DNA结合蛋白结合蛋白(single stranded DNA binding protein,SSB)在复制中维持模板处于单链状态并保护单在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整链的完整 1解旋、解链酶类解旋、解链酶类第二十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录1010 8 8 局部解链后局部解链后 DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase)第二十一页，讲稿共一百零五页哦解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成目目 录录第二十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录拓扑异构酶作用特点拓扑异构酶作用特点既能水解既能水解 、又能

11、连接磷酸二酯键、又能连接磷酸二酯键 拓扑异构酶拓扑异构酶 拓扑异构酶拓扑异构酶分分 类类第二十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录拓扑异构拓扑异构酶酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异构拓扑异构酶酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过切链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端，DNA分分子进入负超螺旋状态。子进入负超螺旋状态。作用机制作用机制 第二十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录

12、2 引物与引物酶引物与引物酶(primase)复制起始时催化生成复制起始时催化生成RNA引物引物合成引物，提供合成引物，提供3-OH末端。末端。第二十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录3 DNA聚合酶聚合酶全称：全称：依赖依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶(DNA-dependent DNA polymerase)简称：简称：DNA-pol活性：活性：1.53 的聚合活性的聚合活性 2.核酸外切酶活性核酸外切酶活性第二十六页，讲稿共一百零五页哦5 A G C T T C A G G A T A 3|3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活

13、性 5 3 外切酶活性外切酶活性?能切除突变的能切除突变的 DNA片段。片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性核酸外切酶活性 目目 录录第二十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（1 1）原核生物的）原核生物的DNA聚合酶聚合酶 酶作用DNA聚合酶53聚合酶及外切酶作用，35外切酶酶作用，可校正/修复DNA链，还可切除引物DNA聚合酶53聚合酶及35外切酶酶作用，可校正/修复DNA链DNA聚合酶与酶作用类似，酶活性高，是主要的链延伸酶（聚合酶 replicase）第二十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录功能功能：对复制中的错误进行校读，对复制对复制中

14、的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。和修复中出现的空隙进行填补。DNA-pol （109kD）第二十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录DNA-pol（120kD）DNA-pol II基因发生突变，细菌依然基因发生突变，细菌依然 能存活。能存活。它参与它参与DNA损伤的应急状态修复。损伤的应急状态修复。第三十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录功功能能 是是原原核核生生物物复复制制延延长长中中真真正正起起催催化化作用的酶。作用的酶。5 3方向聚合方向聚合DNA-pol (250kD)第三十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（2 2）真核生物的）真核生物的DNADNA聚合酶聚合酶DNA-

15、pol 起始引发，有引物酶活性。起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制参与低保真度的复制 。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。用。在在线粒体线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 第三十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录4 4 DNA连接酶连接酶连连接接DNA链链3-OH末末端端和和相相邻邻DNA链链5-P末末端端，使使二二者者生生成成磷磷酸酸二二酯酯键键，从从而而把把两两段相邻的段相邻的DNA链连接成一条

16、完整的链。链连接成一条完整的链。DNA连接酶连接酶(DNA ligase)作用方式作用方式第三十三页，讲稿共一百零五页哦HO5335DNA连接酶连接酶ATPADP5353目目 录录第三十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录DNA连连接接酶酶在在复复制制中中起起最最后后接接合合缺缺口口的的作用。作用。在在DNA修修复复、重重组组及及剪剪接接中中也也起起缝缝合合缺缺口作用。口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。也是基因工程的重要工具酶之一。功能功能第三十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（三）、（三）、DNA生物合成过程生物合成过程The Process of DNA Replication第三十六

17、页，讲稿共一百零五页哦目目 录录参与参与DNA复制的物质复制的物质 底物底物(substrate):dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶聚合酶(polymerase):依赖依赖DNA的的DNA聚合酶，简写聚合酶，简写 为为 DNA-pol模板模板(template):解开成单链的解开成单链的DNA母链母链引物引物(primer):提供提供3-OH末端使末端使dNTP可以依次聚合可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子其他的酶和蛋白质因子第三十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录 复制的化学反应复制的化学反应 (dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPi 目目 录录第三十八页，讲稿共一百

18、零五页哦目目 录录（一）复制的起始（一）复制的起始需要解决两个问题：需要解决两个问题：1.DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。2.合成引物，提供合成引物，提供3-OH末端。末端。一、原核生物的一、原核生物的DNA生物合成生物合成 第三十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录E.coli复制起始点复制起始点 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA58 66 166 174 201 209

19、237 24558 66 166 174 201 209 237 245 序列序列 反向重复序列反向重复序列5 3 5 3 1.DNA解链解链第四十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录 Dna A Dna B、Dna CDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 2.引发体和引物引发体和引物含有解螺旋酶、含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNA复复制起始区域的复合结构称为引发体。制起始区域的复合结构称为引发体。第四十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5引物引物酶

20、酶第四十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（二）复制的延长（二）复制的延长复复制制的的延延长长指指在在DNA-pol催催化化下下，dNTP以以dNMP的的方方式式逐逐个个加加入入引引物物或或延延长长中中的的子子链链上上，其其化化学学本本质质是是磷酸二酯键的不断生成。磷酸二酯键的不断生成。聚合反应的特点聚合反应的特点DNA 新链生成需新链生成需引物引物和和模板模板；新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 3 方向进行方向进行。第四十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol目目 录录第四十四页，

21、讲稿共一百零五页哦领头链的合成领头链的合成目目 录录第四十五页，讲稿共一百零五页哦随从链的合成随从链的合成目目 录录第四十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录第四十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录阶段一阶段一阶段二阶段二第四十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录阶段三阶段三阶段四阶段四第四十九页，讲稿共一百零五页哦复复制制过过程程简简图图目目 录录第五十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在，双向复制的复制片段在复制的终止点复制的终止点(ter)处汇合。处汇合。oriter E.coli8232 ori terSV40500（三）复制的终

22、止（三）复制的终止第五十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接第五十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录第五十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录l复制的起始复制的起始 辨识起点（富含辨识起点（富含ATAT区）区）解旋（拓扑异构酶）解旋（拓扑异构酶）解链解链 单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSBSSB）l引物引物（primerprimer）及引物酶）及引物酶(primase)(primase)复制方向：复制方向：单起点、双向或单向复制单起点

23、、双向或单向复制l复制复制方向：单起点、双向或单向复制方向：单起点、双向或单向复制l引物的切除与连接引物的切除与连接,复制终止复制终止 5 53 3外切酶外切酶 切除引物切除引物 （DNADNA聚合酶聚合酶）DNADNA连接酶连接酶 （大肠杆菌（大肠杆菌DNADNA连接酶连接酶/T/T4 4连接酶）连接酶）第五十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录逆转录和其他复制方式逆转录和其他复制方式Reverse Transcription and Other DNA Replication Ways二、逆转录二、逆转录第五十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录逆转录酶逆转录酶(reverse transcr

24、iptase)逆转录逆转录(reverse transcription)：以以RNA为模板，指导为模板，指导DNA的生物合的生物合成过程。成过程。逆转录逆转录酶酶1 1 逆转录病毒和逆转录酶逆转录病毒和逆转录酶 第五十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录逆转录过程：逆转录过程：逆转录酶具备多种酶的活性逆转录酶具备多种酶的活性RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA 杂杂化双链化双链逆转录逆转录酶酶单链单链c cDNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA第五十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录逆转录酶逆转录酶 A AA A T T T TAAAASISI核酸酶核酸酶 DNA聚合酶聚合酶碱水解碱水解

25、 T T T T分子生物学研究可应用逆分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法的基因的重要方法之一，此法称为称为cDNA法。法。以以mRNA为模板，经逆转录为模板，经逆转录合成的与合成的与mRNA碱基序列碱基序列互补的互补的DNA链。链。试管内合成试管内合成cDNAcDNA complementary DNA 第五十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录2 2 逆转录研究的意义逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。中的重大发现。逆转录现象说明：至少在某些生物，逆转录现象

26、说明：至少在某些生物，RNA同样同样兼有遗传信息传代与表达功能。兼有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意世纪初已注意到的病毒致癌理论。到的病毒致癌理论。第五十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录三、三、DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复DNA Damage(Mutation)and Repair第六十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录遗传物质的结构改变而引起的遗传遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为信息改变，均可称为突变突变。在复制过程中发生的在复制过程中发生的DNA突变称为突变称为DNA损伤损伤(DNA damage)。

27、从分子水平来看，突变就是从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。分子上碱基的改变。第六十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录1 1 突变的意义突变的意义（一）突变是进化、分化的分子基础（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变导致基因型改变（二）突变导致基因型改变（三）突变导致死亡（三）突变导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础（四）突变是某些疾病的发病基础 第六十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录2 2 引发突变的因素引发突变的因素物理因素物理因素 紫外线紫外线(ultra violet,UV)、各种辐射、各种辐射 UV第六十三页，讲稿共一百零五页哦化学因素化学因素目目 录录第六十四页

28、，讲稿共一百零五页哦目目 录录3 3 突变的分子改变类型突变的分子改变类型点突变点突变(point mutation)缺失缺失(deletion)插入插入(insertion)重排重排(rearrangement)框移突变框移突变(frame-shift)第六十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录DNA分子上的碱基错配称分子上的碱基错配称点突变点突变。发生在同型碱基之间，即嘌呤代替发生在同型碱基之间，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。1.转换转换发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧发生在异型碱基之间，即嘌呤变嘧啶或嘧啶变嘌呤。啶或嘧啶变嘌呤。2.颠换颠换（一）点突变

29、（一）点突变 (point mutation)第六十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)亚基亚基N-val his leu thr pro val glu C 肽链肽链CAC GTG基因基因正常成人正常成人Hb(HbA)亚基亚基N-val his leu thr pro glu glu C 肽链肽链CTC GAG基因基因第六十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（二）缺失（二）缺失、插入插入和框移突变和框移突变缺失：缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分大分子上消失。子上消失。插入：插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插

30、原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到入到DNA大分子中间。大分子中间。框移突变框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致框移突变框移突变。第六十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录谷谷 酪酪 蛋蛋 丝丝5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失C缺失引起框移突变缺失引起框移突变第六十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（三）重排（三）重排(rearrangement)DNA

31、分子内较大片段的交换，称分子内较大片段的交换，称为重组或重排。为重组或重排。第七十页，讲稿共一百零五页哦由基因重排引起的两种地中海贫血基因型由基因重排引起的两种地中海贫血基因型目目 录录第七十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录4 4 DNA损伤的修复损伤的修复修复修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。措施，使其回复为原有的天然状态。光修复光修复(light repairing)切除修复切除修复(excision repairing)重组修复重组修复(recombination repairing)SOS修复修复 修复的主要类型

32、修复的主要类型第七十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（一）光修复（一）光修复（TT二聚体的恢复二聚体的恢复）光修复酶光修复酶(photolyase)UV第七十三页，讲稿共一百零五页哦UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP （二）切除修复（二）切除修复是细胞内最重要和有是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由效的修复机制，主要由DNA-pol和连接酶完成。和连接酶完成。DNA连接酶连接酶ATPE.coli的切除的切除修复机制修复机制第七十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录切切 除除 修修 复复 动动 画画第七十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（三）重组修复（三）重组修复第七十六

33、页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（四）（四）SOS修复修复当当DNA损损伤伤广广泛泛难难以以继继续续复复制制时时，由由此此而而诱诱发发出一系列复杂的反应。出一系列复杂的反应。在在E.coli，各各种种与与修修复复有有关关的的基基因因，组组成成一一个个称称为为调节子调节子(regulon)的网络式调控系统。的网络式调控系统。这这种种修修复复特特异异性性低低，对对碱碱基基的的识识别别、选选择择能能力力差差。通通过过SOS修修复复，复复制制如如能能继继续续，细细胞胞是是可可存存活活的的。然然而而DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。第七十七页，讲稿共一

34、百零五页哦目目 录录第第 二节二节RNA的生物合成的生物合成（转录转录）RNA Biosynthesis,Transcription第七十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录转录转录 (transcription)以以DNA为模板合成为模板合成RNA的生物合成过的生物合成过程程 。转转录录RNADNA 第七十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录复制和转录的区别复制和转录的区别 第八十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录一、参与转录的主要物质一、参与转录的主要物质原料原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA酶酶:RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)其他

35、蛋白质因子其他蛋白质因子第八十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（一）、转录模板（一）、转录模板 DNA分分子子上上转转录录出出RNA的的区区段段，称称为为结结构构基基因因(structural gene)。DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链(template strand)，也也称称作作有有意意义义链链或或Watson链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编编码码链链(coding strand)，也也称称为为反反义义链链或或Crick链链。第八十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录5GCAGTACAT

36、GTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译第八十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录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结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向第八十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录不对称转录不对称转录(asymmetric transcription)在在DNA分子双链上某一区段，一股链分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录用作模板指引转录，另一股链不转录；模

37、板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。第八十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（二）、（二）、RNA聚合酶聚合酶（1 1）原核生物的）原核生物的RNA聚合酶聚合酶第八十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录核心酶核心酶(core enzyme)全酶全酶(holoenzyme)第八十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 第八十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（2 2）真核生物的）真核生物的RNA聚合酶聚合酶 第八十九页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（1 1）转录起始）转录起始转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问

38、题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。板的起始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。录的模板。二、原核生物的转录过程二、原核生物的转录过程第九十页，讲稿共一百零五页哦目目 录录2.DNA双链解开双链解开1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板结合与模板结合 3.在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物起始复合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3 转录起始复合物转录起始复合物:5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-O

39、H 3 +ppi转录起始过程转录起始过程第九十一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录（2）转录延长）转录延长1.亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着结合松弛，沿着DNA模板前移；模板前移；2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链不断链不断延长。延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPi第九十二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录转录空泡转录空泡(transcription bubble)：RNA-pol（核心酶）（核心酶）DNA RNA目目 录录第九十三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录n依赖依赖Rho

40、()因子的转录终止因子的转录终止n非依赖非依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止（3 3）转录终止）转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前前进进，转转录录产产物物RNA链链从从转转录录复复合合物物上上脱落下来。脱落下来。分类分类第九十四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录A T P1.依赖依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止第九十五页，讲稿共一百零五页哦目目 录录2.非依赖非依赖 Rho因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出碱基序列，转录出RNA后，后，RNA产物形成产物形成特殊的结构来

41、终止转录。特殊的结构来终止转录。第九十六页，讲稿共一百零五页哦目目 录录5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3 RNA 5 TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT.3 DNA UUUU.UUUU.5UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU.3茎环茎环(s

42、tem-loop)/发夹发夹(hairpin)结构结构第九十七页，讲稿共一百零五页哦目目 录录几种主要的修饰方式几种主要的修饰方式1.剪接剪接(splicing)2.剪切剪切(cleavage)3.修饰修饰(modification)4.添加添加(addition)三、转录后的加工和修饰三、转录后的加工和修饰第九十八页，讲稿共一百零五页哦目目 录录1 1 真核生物真核生物mRNA的转录后加工的转录后加工（1 1）首、尾的修饰）首、尾的修饰 5 端形成端形成 帽子结构帽子结构(m7GpppGp)3 端加上端加上多聚腺苷酸尾巴多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)第九十九页，讲稿共一百零五页哦目

43、目 录录真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。基因称为断裂基因。断裂基因断裂基因(splite gene)CABD编码区编码区 A、B、C、D非编码区非编码区第一百页，讲稿共一百零五页哦目目 录录 外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron)外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟并表达

44、为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。中被除去的核酸序列。第一百零一页，讲稿共一百零五页哦目目 录录2 2、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNA前体前体RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA目目 录录第一百零二页，讲稿共一百零五页哦目目 录录RNAaseP、内切酶内切酶目目 录录第一百零三页，讲稿共一百零五页哦目目 录录tRNA核苷酸转移酶、连接核苷酸转移酶、连接酶酶ATPADP目目 录录第一百零四页，讲稿共一百零五页哦目目 录录碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1）（1 1）（3 3）（2 2）（4 4）目目 录录第一百零五页，讲稿共一百零五页哦