核酸生物合成学习教案.pptx

《核酸生物合成学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核酸生物合成学习教案.pptx（66页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、会计学1核酸核酸(h sun)生物合成生物合成第一页，共66页。第一节第一节 DNA的生物的生物(shngw)合成合成第1页/共65页第二页，共66页。生物体内的合成主要包括三个方面：生物体内的合成主要包括三个方面：1.1.在细胞周期的在细胞周期的S S期进行的期进行的DNADNA复制，亲代细胞通过复制，亲代细胞通过(tnggu)DNA(tnggu)DNA自身复制将遗传信息传给子代；自身复制将遗传信息传给子代；2.2.当体内当体内DNADNA受到某些损伤时，可以进行修复；受到某些损伤时，可以进行修复；3.3.在某些病毒中存在的以在某些病毒中存在的以RNARNA为模板的为模板的DNADNA合成。

2、合成。第2页/共65页第三页，共66页。一、参与一、参与DNA复制的酶及蛋复制的酶及蛋白白(dnbi)因子因子（一）（一）（一）（一）DNA DNA DNA DNA聚合酶（聚合酶（聚合酶（聚合酶（DNA polymeraseDNA polymeraseDNA polymeraseDNA polymerase）以以以以dNTPdNTPdNTPdNTP为底物，以为底物，以为底物，以为底物，以DNADNADNADNA为模板，需要一段引物，从为模板，需要一段引物，从为模板，需要一段引物，从为模板，需要一段引物，从引物的引物的引物的引物的3-OH3-OH3-OH3-OH末端合成末端合成末端合成末端合成D

3、NADNADNADNA新链。新链。新链。新链。三种大肠杆菌三种大肠杆菌三种大肠杆菌三种大肠杆菌DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶1.DNA1.DNA1.DNA1.DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶I(1956,Arthur Kornberg)I(1956,Arthur Kornberg)I(1956,Arthur Kornberg)I(1956,Arthur Kornberg)外切外切外切外切(wi qi)(wi qi)(wi qi)(wi qi)酶活性：酶活性：酶活性：酶活性：3 53 53 53 5外切外切外切外切(wi qi)(wi qi)(wi qi)(wi qi)活性具有校

4、活性具有校活性具有校活性具有校正作用；正作用；正作用；正作用；5 3 5 3 5 3 5 3切除引物和切除引物和切除引物和切除引物和DNADNADNADNA损伤的修复；损伤的修复；损伤的修复；损伤的修复；聚合作用：合成速度较慢，每秒聚合作用：合成速度较慢，每秒聚合作用：合成速度较慢，每秒聚合作用：合成速度较慢，每秒10101010个核苷酸，而且新个核苷酸，而且新个核苷酸，而且新个核苷酸，而且新链长链长链长链长20202020个核苷酸后，酶即脱离模板。个核苷酸后，酶即脱离模板。个核苷酸后，酶即脱离模板。个核苷酸后，酶即脱离模板。第3页/共65页第四页，共66页。枯草杆菌蛋白酶枯草杆菌蛋白酶68

5、kDa35 kDa大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)DNA(d chn n jn)DNA聚合酶聚合酶（修复酶）（修复酶）大肠杆菌大肠杆菌DNADNA聚合酶聚合酶不具有不具有5-35-3外切外切(wi qi)(wi qi)活性活性聚合酶聚合酶补大缺口；聚合酶补大缺口；聚合酶补小缺口补小缺口第4页/共65页第五页，共66页。2.DNA2.DNA2.DNA2.DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 外切酶活性：外切酶活性：外切酶活性：外切酶活性：3 53 53 53 5外切活性外切活性外切活性外切活性 聚合作用：聚合作用：聚合作用：聚合作用：5 3 5 3 5 3 5 3补小缺口（补小缺口（补小缺口（

6、补小缺口（100100100100核苷酸）核苷酸）核苷酸）核苷酸）3.DNA3.DNA3.DNA3.DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶IIIIIIIIIIII 大分子寡聚酶，大分子寡聚酶，大分子寡聚酶，大分子寡聚酶，10101010种亚基组成种亚基组成种亚基组成种亚基组成(z chn),(z chn),(z chn),(z chn),含含含含Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+，400kD,400kD,400kD,400kD,是大肠杆菌是大肠杆菌是大肠杆菌是大肠杆菌DNADNADNADNA复制的主要酶。复制的主要酶。复制的主要酶。复制的主要酶。第5页/共65页第六页，共66页。Sliding clam

7、p subunits聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性聚合酶活性3 5 外切外切(wi qi)活性活性 复合物，复合物，促进促进亚基二聚体转移亚基二聚体转移(zhuny)并结合于并结合于DNA双螺旋双螺旋DNA pol III（复制（复制(fzh)酶）酶）促进核心酶形成二聚体组装防止核心酶从模防止核心酶从模板板DNADNA上滑落上滑落第6页/共65页第七页，共66页。n n亚基有亚基有5 3外聚合活性外聚合活性n n亚基有亚基有3 5外切外切(wi qi)活性活性n n亚基刺激亚基刺激外切外切(wi qi)活性活性组成组成(z chn)核核心酶心酶第7页/共65页第八页，共66页。酶酶作用作用DN

8、ADNA聚合酶聚合酶5533聚合酶及外切酶作用，聚合酶及外切酶作用，3355外切酶外切酶酶作用，可校正酶作用，可校正/修复修复DNADNA链，还可切除引物链，还可切除引物DNADNA聚合酶聚合酶5533聚合酶及聚合酶及3355外切酶酶作用，可校外切酶酶作用，可校正正/修复修复DNADNA链链DNADNA聚合酶聚合酶与酶与酶作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶（聚合酶（聚合酶 replicasereplicase）第8页/共65页第九页，共66页。（二）（二）DNA连接酶（连接酶（DNA ligase)n nDNADNA双螺旋中一条链有缺口，并且双螺旋中一条链有缺

9、口，并且3-OH3-OH与与5-P5-P相相邻邻n n特异性不高，特异性不高，n n在在DNADNA不连续复制、重组及损伤修复中起作用不连续复制、重组及损伤修复中起作用n n哺乳动物：哺乳动物：ATPATP辅酶，大肠杆菌：辅酶，大肠杆菌：NADNAD辅酶，都需要辅酶，都需要Mg2+Mg2+n n连接连接(linji)(linji)方式：酶先与方式：酶先与ATPATP或或NADNAD形成酶形成酶AMPAMP，酶，酶AMPAMP与与5-P5-P形成焦磷酸而活化形成焦磷酸而活化n n 第9页/共65页第十页，共66页。（三）与解除（三）与解除DNA高级高级(goj)结结构有关的酶与蛋白因子构有关的酶

10、与蛋白因子1.1.解螺旋酶解螺旋酶催化催化DNADNA双螺旋解链；双螺旋解链；依赖依赖DNADNA单链存在，对单链亲和力强；单链存在，对单链亲和力强；依赖依赖ATPATP水解提供能量水解提供能量(nngling)(nngling)向着双螺旋向着双螺旋方向移动。方向移动。第10页/共65页第十一页，共66页。（三）与解除（三）与解除DNA高级结构高级结构(jigu)有关的酶与蛋白因子有关的酶与蛋白因子2.2.拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑性质拓扑性质物体或图像做弹性移动时保持物体物体或图像做弹性移动时保持物体图像不图像不 变的性质。变的性质。DNADNA三级结构三级结构(jigu)(jigu)具具有拓

11、扑性质。有拓扑性质。型酶：使一定部位的一条链切口型酶：使一定部位的一条链切口-封口反应封口反应型酶：型酶：DNADNA两条链同时发生切口两条链同时发生切口-封口反应封口反应 型酶还可使型酶还可使DNADNA形成超螺旋形成超螺旋解除解除(jich)超螺旋超螺旋第11页/共65页第十二页，共66页。（三）与解除（三）与解除DNA高级结构高级结构(jigu)有关的酶与蛋白因子有关的酶与蛋白因子3.3.单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSBSSB）与解开的与解开的DNADNA单链结合后，两条单链结合后，两条DNADNA链就不能形链就不能形成成(xngchng)(xngchng)双螺旋；双螺旋；还可以防止核

12、酸酶的降解；还可以防止核酸酶的降解；原核生物中原核生物中SSBSSB与与DNADNA单链结合表现正协同效应。单链结合表现正协同效应。第12页/共65页第十三页，共66页。（三）与解除（三）与解除DNA高级结构有关高级结构有关(yugun)的酶与蛋白因子的酶与蛋白因子4.4.引发酶（引发酶（primaseprimase）所有所有DNADNA聚合酶都只能在模板链的指令下，在引聚合酶都只能在模板链的指令下，在引物（通常物（通常RNARNA）3-OH3-OH添加新核苷酸功能，没添加新核苷酸功能，没有从头合成活力；有从头合成活力；引发酶合成一小段引物，作为引发酶合成一小段引物，作为DNADNA合成的引物

13、；合成的引物；必须与几种必须与几种(j zhn)(j zhn)辅助蛋白组装成引发体，辅助蛋白组装成引发体，才有合成引物的活性。才有合成引物的活性。第13页/共65页第十四页，共66页。二、二、DNA的复制的复制(fzh)1、半保留、半保留(boli)复制方式复制方式第14页/共65页第十五页，共66页。Old strandNew strandThe hypothesis ofsemiconservativereplication proposed by Watson and Crickin 1953.第15页/共65页第十六页，共66页。大肠杆菌大肠杆菌(d chn n jn)培养在培养在15

14、N培养基中培养基中转到转到14N培养基中，经过培养基中，经过(jnggu)一代一代（50分钟左右）分钟左右）第二代第二代几代后几代后14N越来越多，越来越多，杂种分子杂种分子(fnz)的量保持不变的量保持不变第16页/共65页第十七页，共66页。n n通过通过DNADNA复制形成复制形成的新的新DNADNA分子分子,与与原来的原来的DNADNA分子完分子完全相同。全相同。经过一经过一个个 复制周期后，复制周期后，子代子代DNADNA分子的两分子的两条链中，一条来自条链中，一条来自亲代亲代(qndi)DNA(qndi)DNA分子，另一条是新分子，另一条是新合成的，所以又称合成的，所以又称为半保留

15、复制。为半保留复制。第17页/共65页第十八页，共66页。2.DNA半不连续半不连续(linx)复制复制n n至今发现至今发现至今发现至今发现(fxin)(fxin)(fxin)(fxin)的的的的DNADNADNADNA聚合酶只能催化从模板的聚合酶只能催化从模板的聚合酶只能催化从模板的聚合酶只能催化从模板的3333端向端向端向端向5555端端端端前进的反应。前进的反应。前进的反应。前进的反应。n n冈崎（冈崎（冈崎（冈崎（1968196819681968）等人的实验：）等人的实验：）等人的实验：）等人的实验：n n 用噬菌体用噬菌体用噬菌体用噬菌体T4T4T4T4感染的大肠杆菌作为实验材料，

16、以感染的大肠杆菌作为实验材料，以感染的大肠杆菌作为实验材料，以感染的大肠杆菌作为实验材料，以3H3H3H3H标记的标记的标记的标记的胸苷合成胸苷合成胸苷合成胸苷合成DNA.DNA.DNA.DNA.短时间内测定同位素的掺入情况。短时间内测定同位素的掺入情况。短时间内测定同位素的掺入情况。短时间内测定同位素的掺入情况。n n 实验结果：短时间（实验结果：短时间（实验结果：短时间（实验结果：短时间（2S2S2S2S）标记出现在分子质量较小的片）标记出现在分子质量较小的片）标记出现在分子质量较小的片）标记出现在分子质量较小的片段，只有在标记时间长（段，只有在标记时间长（段，只有在标记时间长（段，只有在

17、标记时间长（30S30S30S30S以上）才出现在分子质量较大的片以上）才出现在分子质量较大的片以上）才出现在分子质量较大的片以上）才出现在分子质量较大的片段。段。段。段。n n冈崎片段冈崎片段冈崎片段冈崎片段DNADNADNADNA合成是不连续的，先合成一些合成是不连续的，先合成一些合成是不连续的，先合成一些合成是不连续的，先合成一些DNADNADNADNA小片段，其小片段，其小片段，其小片段，其大小约含大小约含大小约含大小约含1000-20001000-20001000-20001000-2000个核苷酸残基，然后再通过个核苷酸残基，然后再通过个核苷酸残基，然后再通过个核苷酸残基，然后再通

18、过n n DNA DNA DNA DNA连接酶将它连接起来。连接酶将它连接起来。连接酶将它连接起来。连接酶将它连接起来。第18页/共65页第十九页，共66页。第19页/共65页第二十页，共66页。二、二、DNA的复制的复制(fzh)3 3、DNADNA的复制过程的复制过程（1 1）合成起始）合成起始 a.a.辨认起始点辨认起始点 DNA DNA复制有固定的起始点。复制有固定的起始点。大肠杆菌：大肠杆菌：OriCOriC含含245bp,245bp,有两个区域有两个区域(qy)(qy)起起关键作用，关键作用，4 4个个9 9核苷酸重复序列；核苷酸重复序列；3 3个个1313核苷核苷酸重复序列（富含

19、酸重复序列（富含ATAT）。）。第20页/共65页第二十一页，共66页。二、二、DNA的复制的复制(fzh)b.b.模板模板DNADNA解除高级结构解除高级结构 dnaA dnaA蛋白与起始点形成复合物，促进其他蛋白与起始点形成复合物，促进其他dnadna蛋白也与起始点形成复合物。一旦双螺旋蛋白也与起始点形成复合物。一旦双螺旋解开成单链，解开成单链，SSBSSB即结合单链。即结合单链。Topo Topo在打结处切一口在打结处切一口(yku)(yku)，使结松开。，使结松开。第21页/共65页第二十二页，共66页。二、二、DNA的复制的复制(fzh)c.RNA c.RNA引物的形成引物的形成(x

20、ngchng)(xngchng)由引发酶以单链由引发酶以单链DNADNA为模板，按为模板，按5 35 3合成一低聚引物，引物的第一个核苷酸通常是合成一低聚引物，引物的第一个核苷酸通常是pppApppA(2)(2)链的延伸链的延伸 在在RNARNA引物上，由引物上，由DNADNA聚合酶聚合酶催化，催化，在引物在引物3-OH3-OH每掺入一个核苷酸，从底物每掺入一个核苷酸，从底物dNTPdNTP切下一个焦磷酸。新链的合成按切下一个焦磷酸。新链的合成按5 5 到到 3 3的的方向进行，这条链称先导链；另一条先形成方向进行，这条链称先导链；另一条先形成(xngchng)(xngchng)冈崎片段，进行

21、不连续复制，称冈崎片段，进行不连续复制，称后随链。后随链。第22页/共65页第二十三页，共66页。二、二、DNA的复制的复制(fzh)(3)(3)合成终止合成终止 线性线性DNADNA当复制叉到分子当复制叉到分子(fnz)(fnz)末端，复制即终止。末端，复制即终止。环状环状DNADNA多数为定点、双向、对多数为定点、双向、对称、等速的方式进行复制，复制终点一般距离称、等速的方式进行复制，复制终点一般距离起点起点18001800，两个，两个复制叉在此相遇，合成终止。复制叉在此相遇，合成终止。第23页/共65页第二十四页，共66页。第24页/共65页第二十五页，共66页。第25页/共65页第二十

22、六页，共66页。1.DNA1.DNA1.DNA1.DNA的损伤的损伤的损伤的损伤(snshng)(snshng)(snshng)(snshng)与突变与突变与突变与突变 损伤损伤损伤损伤(snshng)(snshng)(snshng)(snshng)可造成突变或致死可造成突变或致死可造成突变或致死可造成突变或致死 突变（突变（突变（突变（mutationmutationmutationmutation）：指一种遗传状态，可以通过复）：指一种遗传状态，可以通过复）：指一种遗传状态，可以通过复）：指一种遗传状态，可以通过复制而遗传的制而遗传的制而遗传的制而遗传的DNADNADNADNA结构的任何永

23、久性改变。携带突变基因结构的任何永久性改变。携带突变基因结构的任何永久性改变。携带突变基因结构的任何永久性改变。携带突变基因的生物称为突变体，未突变的称为野生型。的生物称为突变体，未突变的称为野生型。的生物称为突变体，未突变的称为野生型。的生物称为突变体，未突变的称为野生型。损伤损伤损伤损伤(snshng)(snshng)(snshng)(snshng)原因原因原因原因物理（紫外（见下页）、高能射线、电离辐射）物理（紫外（见下页）、高能射线、电离辐射）物理（紫外（见下页）、高能射线、电离辐射）物理（紫外（见下页）、高能射线、电离辐射）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）化学（烷基化试剂、亚

24、硝酸盐、碱基类似物）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）生物因素（碱基对置换、碱基的插入生物因素（碱基对置换、碱基的插入生物因素（碱基对置换、碱基的插入生物因素（碱基对置换、碱基的插入/缺失造成移码）缺失造成移码）缺失造成移码）缺失造成移码）三、三、DNADNA的损伤的损伤(snshng)(snshng)与修复与修复第26页/共65页第二十七页，共66页。w当当DNADNA受到大剂量紫外线（波长受到大剂量紫外线（波长260nm260nm附近）照射时，附近）照射时，可引起可引起DNADNA链上相邻的两个链上相邻的两个(lin)(lin)嘧啶碱基共价聚嘧

25、啶碱基共价聚合，形成二聚体，例如合，形成二聚体，例如TTTT二聚体。二聚体。第27页/共65页第二十八页，共66页。2.DNA损伤损伤(snshng)修修复复n n光复活光复活n n切除修复切除修复(xif)n n重组修复重组修复(xif)n nSOS修复修复(xif)第28页/共65页第二十九页，共66页。光复活（光复活（photoreactivation）n n可见光（最有效波长可见光（最有效波长400nm400nm）激活生物界广）激活生物界广泛分布（高等哺乳动物泛分布（高等哺乳动物除外）的光复活酶，该除外）的光复活酶，该酶分解酶分解(fnji)(fnji)嘧啶二嘧啶二聚体。聚体。n n是

26、一种高度专一的修复是一种高度专一的修复形式，只分解形式，只分解(fnji)(fnji)由于由于UVUV照射而形成的嘧照射而形成的嘧啶二聚体。啶二聚体。第29页/共65页第三十页，共66页。切除切除(qich)修复（修复（excision repair）n n即在一系列酶的作用下，将即在一系列酶的作用下，将即在一系列酶的作用下，将即在一系列酶的作用下，将DNADNADNADNA分子中受损伤的部分切除分子中受损伤的部分切除分子中受损伤的部分切除分子中受损伤的部分切除掉，并以完整的那一段为模掉，并以完整的那一段为模掉，并以完整的那一段为模掉，并以完整的那一段为模板，合成出切去的部分，从板，合成出切去

27、的部分，从板，合成出切去的部分，从板，合成出切去的部分，从而使而使而使而使DNADNADNADNA恢复正常。这是一种恢复正常。这是一种恢复正常。这是一种恢复正常。这是一种比较普遍的修复机制。比较普遍的修复机制。比较普遍的修复机制。比较普遍的修复机制。n n细胞细胞细胞细胞(xbo)(xbo)(xbo)(xbo)的修复功能对于的修复功能对于的修复功能对于的修复功能对于保护遗传物质保护遗传物质保护遗传物质保护遗传物质DNADNADNADNA不受破坏有不受破坏有不受破坏有不受破坏有重要意义。重要意义。重要意义。重要意义。第30页/共65页第三十一页，共66页。重组重组(zhn z)修复（修复（rec

28、ombination repair）n n又称复制后修复又称复制后修复又称复制后修复又称复制后修复（postreplication repairpostreplication repairpostreplication repairpostreplication repair）n n受损伤的受损伤的受损伤的受损伤的DNADNADNADNA在进行复制时，在进行复制时，在进行复制时，在进行复制时，跳过损伤部位，在子代跳过损伤部位，在子代跳过损伤部位，在子代跳过损伤部位，在子代DNADNADNADNA链链链链与损伤相对应部位出现缺口。与损伤相对应部位出现缺口。与损伤相对应部位出现缺口。与损伤相对应部

29、位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母通过分子间重组，从完整的母通过分子间重组，从完整的母通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移链上将相应的碱基顺序片段移链上将相应的碱基顺序片段移链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用合至子链的缺口处，然后再用合至子链的缺口处，然后再用合至子链的缺口处，然后再用合成成成成(hchng)(hchng)(hchng)(hchng)的多核苷酸来补的多核苷酸来补的多核苷酸来补的多核苷酸来补上母链的空缺，此过程即重复上母链的空缺，此过程即重复上母链的空缺，此过程即重复上母链的空缺，此过程即重复修复。并非完全校正。修复。并非完全校正。修复。并非完

30、全校正。修复。并非完全校正。第31页/共65页第三十二页，共66页。SOSSOS修复修复修复修复(xif)(xif)n n指指指指DNADNADNADNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导的一种DNADNADNADNA修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提修复方式，修复结果只是能维持基因组的完整性，提高细胞的生成率，但留下高细胞的生成率，但留下高细胞的生成率，但

31、留下高细胞的生成率，但留下(li xi)(li xi)(li xi)(li xi)的错误较多，又称倾的错误较多，又称倾的错误较多，又称倾的错误较多，又称倾错性修复（错性修复（错性修复（错性修复（Error-Prone Repair Error-Prone Repair Error-Prone Repair Error-Prone Repair）。）。）。）。第32页/共65页第三十三页，共66页。第二节第二节 RNA的生物的生物(shngw)合成合成第33页/共65页第三十四页，共66页。中心法则中心法则(zhn xn f z)n n生物的遗传信息从生物的遗传信息从 DNA DNA传递给传递给

32、n n mRNA mRNA的过程称为转录。根据的过程称为转录。根据(gnj)(gnj)n n mRNA mRNA链上的遗传信息合成蛋链上的遗传信息合成蛋n n 白质的过程，被称为翻译和白质的过程，被称为翻译和n n 表达。表达。19581958年年CrickCrick将生物将生物n n 遗传信息的这种传递方式称为中心法则。遗传信息的这种传递方式称为中心法则。第34页/共65页第三十五页，共66页。n n基因转录是以基因转录是以DNADNA为模板为模板(mbn)(mbn)合成与合成与其碱基顺序互补的其碱基顺序互补的mRNAmRNA的过程。的过程。n nDNADNA双螺旋解开成为转录模板双螺旋解开

33、成为转录模板(mbn)(mbn)，在在RNARNA聚合酶催化下，合成聚合酶催化下，合成mRNAmRNA。DNA DNA双双链中的一条链作为模板链中的一条链作为模板(mbn)(mbn)合成合成mRNAmRNA，而另一条链不用于合成，而另一条链不用于合成mRNAmRNA不对不对称转录。称转录。第35页/共65页第三十六页，共66页。第36页/共65页第三十七页，共66页。一、催化一、催化(cu hu)RNA合成合成的酶的酶1.大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶聚合酶全酶全酶=2 核心酶核心酶=2 识别识别DNA链上合成链上合成RNA的起始信号，开始合成的起始信号，开始合成RNA链链时，必时，必须有须有因

34、子，一旦合成开始以因子，一旦合成开始以 后，后，因子释放出来。因子释放出来。参与酶与底物参与酶与底物(d w)的结合，以及与的结合，以及与因子和核心因子和核心 酶的酶的结合。结合。参与参与因子和核心酶的结合，并参与因子和核心酶的结合，并参与RNA合成的引发、合成的引发、延伸。延伸。与模板的结合、酶的滑动以及碱基识别有关。与模板的结合、酶的滑动以及碱基识别有关。第37页/共65页第三十八页，共66页。2.真核细胞真核细胞RNA聚合酶聚合酶在在DEAE-Sephadex柱上的洗脱次序柱上的洗脱次序(cx)称为称为酶酶、II、，基于对鹅膏覃碱的敏感程度称为酶，基于对鹅膏覃碱的敏感程度称为酶A、B、C

35、 第38页/共65页第三十九页，共66页。二、转录二、转录(zhun l)的过程的过程第39页/共65页第四十页，共66页。识别识别解链解链起始起始延伸延伸(ynshn)终止终止第40页/共65页第四十一页，共66页。1.1.1.1.起始位点的识别起始位点的识别起始位点的识别起始位点的识别 识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分识别正确的启动位点，启动子的结构至少由三部分组成：组成：组成：组成：-35-35-35-35序列提供了序列提供了序列提供了序列提供了RNARNARNARNA聚合酶全酶识别的信号

36、聚合酶全酶识别的信号聚合酶全酶识别的信号聚合酶全酶识别的信号(xnho)(xnho)(xnho)(xnho)；-10-10-10-10序列是酶的紧密结合位点（富含序列是酶的紧密结合位点（富含序列是酶的紧密结合位点（富含序列是酶的紧密结合位点（富含ATATATAT碱基，碱基，碱基，碱基，利于双链打开）；第三部分是利于双链打开）；第三部分是利于双链打开）；第三部分是利于双链打开）；第三部分是RNARNARNARNA合成的起始点。合成的起始点。合成的起始点。合成的起始点。35+1转录起始点转录起始点AACTGTATATTATTGACATATAAT5335序列序列 Sextama 框框 10序列序列P

37、ribnow框框2.2.2.2.转录转录转录转录(zhun l)(zhun l)(zhun l)(zhun l)起始起始起始起始 加入的第一个核苷三磷酸常是加入的第一个核苷三磷酸常是加入的第一个核苷三磷酸常是加入的第一个核苷三磷酸常是GTPGTPGTPGTP或或或或ATPATPATPATP。所形成的。所形成的。所形成的。所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录物，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录物，第一个核苷三磷

38、酸一旦掺入到转录物，第一个核苷三磷酸一旦掺入到转录(zhun l)(zhun l)(zhun l)(zhun l)起起起起始点，始点，始点，始点，亚基就会被释放脱离核心酶。亚基就会被释放脱离核心酶。亚基就会被释放脱离核心酶。亚基就会被释放脱离核心酶。第41页/共65页第四十二页，共66页。-35-10pppG或或pppA5 55 53 33 3模板链模板链E 3.3.链的延伸链的延伸 以以NTPNTP为原料和能量为原料和能量,DNA,DNA模板链为模板，靠核心酶的模板链为模板，靠核心酶的催化催化(cu hu)(cu hu)，核苷酸间通过，核苷酸间通过3,5-3,5-磷酸二酯键成核糖磷酸二酯键成

39、核糖核酸链核酸链(RNA)(RNA)第42页/共65页第四十三页，共66页。4.4.转录终止转录终止 转录终止信号有两种情况转录终止信号有两种情况 弱终止子：依赖弱终止子：依赖因子（终止因子，因子（终止因子，terminatorsterminators）的终止的终止 NusA NusA蛋白识别蛋白识别(shbi)DNA(shbi)DNA链上的终止信号，在链上的终止信号，在因因子帮助终止。子帮助终止。强终止子：（强终止子：（1 1）在终止点之前具有一段富含）在终止点之前具有一段富含G-CG-C的回文区域。（的回文区域。（2 2）富含）富含G-CG-C的区域之后是一连串的的区域之后是一连串的dAd

40、A碱基序列，它们转录的碱基序列，它们转录的RNARNA链的末端为一连串链的末端为一连串U U（连续（连续6 6个）。个）。第43页/共65页第四十四页，共66页。第44页/共65页第四十五页，共66页。n n三、三、RNARNA转录后加工转录后加工n n1.rRNA 1.rRNA 的转录后加工的转录后加工n n rRNA rRNA基因转录原初产物基因转录原初产物(chnw)(chnw)n n 原核生物：原核生物：30S30Sn n 哺乳动物：哺乳动物：45S45S5s rRNA5.8s rRNA28s rRNA有关有关(yugun)Pr核糖体大亚基核糖体大亚基18s rRNA有关有关(yugu

41、n)Pr核糖体小亚基核糖体小亚基成熟核糖体成熟核糖体进入细胞质进入细胞质RNAaseRNAase第45页/共65页第四十六页，共66页。第46页/共65页第四十七页，共66页。The 18S,5.8S,and 28S rRNAs in eukaryotic cells are The 18S,5.8S,and 28S rRNAs in eukaryotic cells are derived from one pre-rRNA molecule(the processingderived from one pre-rRNA molecule(the processingneeds small

42、nucleolar RNA-containing proteins).第47页/共65页第四十八页，共66页。2.tRNA的转录后加工原核生物核酸(h sun)内切酶在tRNA分子两端切断核酸(h sun)外切酶在3端进行修剪在tRNA 3端加-CCAOH核苷的修饰甲基化（供体：S-腺苷蛋氨酸）第48页/共65页第四十九页，共66页。n nRNARNA核酸内切酶核酸内切酶n n识别的是加工部位的空间结构识别的是加工部位的空间结构n nRNase PRNase P：切断：切断tRNA5tRNA5端端55端成熟酶端成熟酶n nRNase FRNase F：切断：切断tRNAtRNA靠近靠近33端端

43、n nRNase DRNase D：从：从33端逐个切去附加序列端逐个切去附加序列n n 识别整个识别整个(zhngg)tRNA(zhngg)tRNA的结的结构，是构，是33端成熟酶端成熟酶第49页/共65页第五十页，共66页。3.mRNA3.mRNA的加工与成熟的加工与成熟原核生物原核生物mRNAmRNA合成的特点合成的特点多顺反子转录多顺反子转录几个结构基因在一条几个结构基因在一条mRNAmRNA链上链上转录与翻译相偶联转录与翻译相偶联大多无需大多无需(wx)(wx)加加工、直接翻译工、直接翻译 mRNA mRNA寿命较短寿命较短真核生物真核生物mRNAmRNA合成的特点合成的特点单顺反子

44、转录单顺反子转录转录在核内，翻译在细胞质中转录在核内，翻译在细胞质中需加工需加工才能翻译才能翻译 mRNA mRNA寿命较长寿命较长帽子和尾结构帽子和尾结构第50页/共65页第五十一页，共66页。第51页/共65页第五十二页，共66页。多聚腺苷酸聚合酶多聚腺苷酸聚合酶多聚腺苷酸聚合酶多聚腺苷酸聚合酶催化催化催化催化(cu hu)(cu hu)加尾加尾加尾加尾加尾信号加尾信号加尾信号加尾信号AAUAAAAAUAAA第52页/共65页第五十三页，共66页。四、基因表达转录四、基因表达转录四、基因表达转录四、基因表达转录(zhu(zhu n l)n l)调控方式调控方式调控方式调控方式n n基因表达

45、调控概述基因表达调控概述(i sh)n n原核生物以操纵子为单元进行表达和调控，特异原核生物以操纵子为单元进行表达和调控，特异的阻遏蛋白是控制原核启动序列活性的重要因素。的阻遏蛋白是控制原核启动序列活性的重要因素。n n 乳糖操纵子的调节机制乳糖操纵子的调节机制n n色氨酸操纵子的调节机制色氨酸操纵子的调节机制第53页/共65页第五十四页，共66页。I I调节基因调节基因P P启动子启动子O O操作子（操作基因）操作子（操作基因）Z Z、Y Y、A A三种三种(sn(sn zhn)zhn)结构基因结构基因第54页/共65页第五十五页，共66页。n n阻遏蛋白的负性调节阻遏蛋白的负性调节n n

46、当无诱导物乳糖存在时，调节基因编当无诱导物乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白（码的阻遏蛋白（repressor protein）处于活性）处于活性状态，阻止状态，阻止RNA聚合酶与启动基因的结合，聚合酶与启动基因的结合，则无法启动转录。则无法启动转录。n n 当有乳糖存在时，当有乳糖存在时，lac操纵子（元）即可被操纵子（元）即可被诱导。乳糖进入诱导。乳糖进入(jnr)细胞，经细胞，经半乳糖半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。后者作为一种诱苷酶催化，转变为半乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构象变化，导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构象变化，导致阻遏蛋白与导致阻遏蛋白与O序列解离、转录发生

47、。序列解离、转录发生。n n 异丙基硫代半乳糖苷（异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）是一种作用）是一种作用极强的诱导剂，不被细菌代谢而十分稳定，极强的诱导剂，不被细菌代谢而十分稳定，因此被实验室广泛应用。因此被实验室广泛应用。n n CAP（代谢产物活化蛋白）的正性调节（代谢产物活化蛋白）的正性调节 n n 当没有葡萄糖及当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，浓度较高时，cAMP与与CAP结合，这时结合，这时CAP结合在结合在lac启动启动序列附近的序列附近的CAP位点，可刺激位点，可刺激RNA转录活性。转录活性。葡萄糖的分解代谢产物能抑制腺苷酸环化酶葡萄糖的分解代谢产物能抑制腺苷酸环化酶活性并活化磷

48、酸二酯酶，从而降低了活性并活化磷酸二酯酶，从而降低了cAMP的浓度，的浓度，CAP不能被活化形成不能被活化形成CAPcAMP复合物，则不能转录。复合物，则不能转录。第55页/共65页第五十六页，共66页。n nlaclaclaclac阻遏蛋白负性调节与阻遏蛋白负性调节与阻遏蛋白负性调节与阻遏蛋白负性调节与CAPCAPCAPCAP正性调节两种机制协调合作：当正性调节两种机制协调合作：当正性调节两种机制协调合作：当正性调节两种机制协调合作：当LacLacLacLac阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，阻遏蛋白封闭转录时，CAPCAPCAPCAP对该系统不能发挥作用对该系统不

49、能发挥作用对该系统不能发挥作用对该系统不能发挥作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)；但是如果没有；但是如果没有；但是如果没有；但是如果没有CAPCAPCAPCAP存在来加强转录活性，即使阻存在来加强转录活性，即使阻存在来加强转录活性，即使阻存在来加强转录活性，即使阻遏蛋白从操纵序列上解聚仍几无转录活性。遏蛋白从操纵序列上解聚仍几无转录活性。遏蛋白从操纵序列上解聚仍几无转录活性。遏蛋白从操纵序列上解聚仍几无转录活性。n n lac lac lac lac操纵子强的诱导作用操纵子强的诱导作用操纵子强的诱导作用操纵子强的诱导作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zu

50、yng)既需要乳糖存在又需缺既需要乳糖存在又需缺既需要乳糖存在又需缺既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。乏葡萄糖。乏葡萄糖。乏葡萄糖。第56页/共65页第五十七页，共66页。调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因mRNAmRNA酶蛋白酶蛋白调节基因调节基因操纵基因操纵基因结构基因结构基因辅阻遏物辅阻遏物trp阻遏蛋白原阻遏蛋白原l调节基因编码的阻遏蛋白调节基因编码的阻遏蛋白(dnbi)原不与操作基因结合，结原不与操作基因结合，结构基因转录。构基因转录。Trp或或TrpRNA与阻遏蛋白与阻遏蛋白(dnbi)结合，使结合，使之构象发生变化与操纵基因结合，结构基因不能表达。之构象发生变化与操纵基