RNA的生物合成 轉(zhuǎn)錄教案

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1、會計學1RNA的生物合成的生物合成 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄2022-5-272第1頁/共49頁2022-5-273DNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄RNA第2頁/共49頁2022-5-274復制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別 第3頁/共49頁2022-5-275的的DNA鏈上。鏈上。（一）轉(zhuǎn)錄的不對稱性（一）轉(zhuǎn)錄的不對稱性一、轉(zhuǎn)錄的特點一、轉(zhuǎn)錄的特點：第一節(jié)第一節(jié) 轉(zhuǎn)錄的模板和酶轉(zhuǎn)錄的模板和酶第4頁/共49頁2022-5-276模板鏈模板鏈編碼鏈編碼鏈553355第5頁/共49頁2022-5-2775 53 33 35 5模板模板鏈鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈編碼鏈模板模板鏈鏈轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄方向模板鏈和編碼鏈的相對性模板

2、鏈和編碼鏈的相對性第6頁/共49頁2022-5-2785GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 5編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈mRNA5GCAGUACAUGUC 3轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄NAla Val His Val C蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)翻譯翻譯模板鏈、編碼鏈與轉(zhuǎn)錄及翻譯的關(guān)系模板鏈、編碼鏈與轉(zhuǎn)錄及翻譯的關(guān)系第7頁/共49頁2022-5-279（二）轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性（二）轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性第8頁/共49頁2022-5-2710（三）轉(zhuǎn)錄的單向性（三）轉(zhuǎn)錄的單向性第9頁/共49頁2022-5-2711（四）有特定的起始和終止位點（四）有特定的起始和終止位點第10頁/共49頁2022-5-

3、2712原料原料: : NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板模板: : 單鏈單鏈DNA酶酶: : RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase, RNA-pol)其他蛋白質(zhì)因子其他蛋白質(zhì)因子1、參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)：二、二、RNA聚合酶聚合酶第11頁/共49頁2022-5-2713不需要引物，即可從不需要引物，即可從53聚聚合合RNA。2、RNA聚合酶（聚合酶（DDRP）第12頁/共49頁2022-5-2714，（1）原核生物的）原核生物的RNA聚合酶聚合酶第13頁/共49頁2022-5-2715核心酶核心酶 (core enzyme)全酶全酶 (holoenzy

4、me)原核生物原核生物RNARNA聚合酶的全酶和核心酶聚合酶的全酶和核心酶第14頁/共49頁2022-5-2716（2）真核生物的）真核生物的RNA聚合酶聚合酶第15頁/共49頁2022-5-27173、轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄因子第16頁/共49頁2022-5-2718真核生物真核生物RNARNA聚合酶聚合酶轉(zhuǎn)錄因子及其功能轉(zhuǎn)錄因子及其功能第17頁/共49頁2022-5-27194、終止因子、終止因子第18頁/共49頁2022-5-2720（一）轉(zhuǎn)錄起始（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：1.RNA聚合酶必須準確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的聚合酶必須準確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。起始

5、區(qū)域。2.DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。的模板。第19頁/共49頁2022-5-2721第20頁/共49頁2022-5-2722真核生物啟動子保守序列真核生物啟動子保守序列第21頁/共49頁2022-5-27232. 轉(zhuǎn)錄起始過程：轉(zhuǎn)錄起始過程：第22頁/共49頁2022-5-2724第23頁/共49頁2022-5-2725第24頁/共49頁2022-5-2726第25頁/共49頁2022-5-2727第26頁/共49頁2022-5-27285-AAUAAA-5 -AAUAAA-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGT

6、G轉(zhuǎn)錄終轉(zhuǎn)錄終止的修止的修飾飾點點55333 3加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA第27頁/共49頁2022-5-2729一、真核生物一、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工（一）首、尾的修飾（一）首、尾的修飾第28頁/共49頁2022-5-2730 Pi5 ppGp磷酸酶磷酸酶5 pppGp5 GpppGppppG ppi鳥苷酸鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶SAM帽子結(jié)構(gòu)的生成帽子結(jié)構(gòu)的生成第29頁/共49頁2022-5-2731第30頁/共49頁2022-5-2732雞卵清蛋白成熟雞卵清蛋白成熟mRNA與與DNA雜交電鏡圖雜交電鏡圖mRNADNA第31頁/

7、共49頁2022-5-27331. 斷裂基因斷裂基因(splite gene)CABD編碼區(qū)編碼區(qū) A、B、C、D非非編碼區(qū)編碼區(qū)真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因斷裂基因。第32頁/共49頁2022-5-2734外外顯顯子子(exon)和和內(nèi)內(nèi)含子含子(intron) 外顯子外顯子在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上

8、出現(xiàn)，并表達為成熟現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。(結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基因中能夠指導多肽鏈合成的編碼順序基因中能夠指導多肽鏈合成的編碼順序) 內(nèi)含子內(nèi)含子隔斷基因的線性表達而在剪接過程隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列。中被除去的核酸序列。(不能指導多肽鏈合不能指導多肽鏈合成的非編碼順序成的非編碼順序)。第33頁/共49頁2022-5-2735內(nèi)含子的分類內(nèi)含子的分類 根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)根據(jù)基因的類型和剪接的方式，通常把內(nèi)含子分為含子分為4類。類。 I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的真核生物的 rRNA基因；基

9、因；II：也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是也發(fā)現(xiàn)于線粒體、葉綠體，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是mRNA； III：是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多是常見的形成套索結(jié)構(gòu)后剪接，大多數(shù)數(shù)mRNA基因有此類內(nèi)含子；基因有此類內(nèi)含子； IV：是是tRNA基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子，剪接過程需酶及含子，剪接過程需酶及ATP。第34頁/共49頁2022-5-27362. hnRNA和和snRNA：第35頁/共49頁2022-5-2737第36頁/共49頁2022-5-2738第37頁/共49頁2022-5-2739UpAGpU外外顯顯子子1內(nèi)內(nèi)含子含子外外顯顯子子2pG-OH(ppG-OH,

10、 pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次第一次轉(zhuǎn)酯轉(zhuǎn)酯反反應應第二次第二次轉(zhuǎn)酯轉(zhuǎn)酯反反應應G-OHUpUpGpA剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應剪接過程的二次轉(zhuǎn)酯反應第38頁/共49頁2022-5-2740雞雞卵卵清清蛋蛋白基因白基因hnRNA首、尾修首、尾修飾飾hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾第39頁/共49頁2022-5-27414. mRNA的編輯的編輯(mRNA editing) 人類人類apo B基因基因 mRNA（14500個核苷酸）個核苷酸）肝肝apo B100（分子量（分子量為為500 000）腸腸道道細細胞

11、胞apo B48（分子量（分子量為為240 000）mRNA編編輯輯第40頁/共49頁2022-5-2742第41頁/共49頁2022-5-2743tRNA前體前體RNA pol TGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNAtRNAtRNA前體的轉(zhuǎn)錄合成前體的轉(zhuǎn)錄合成第42頁/共49頁2022-5-2744tRNAtRNA前體的切斷和剪接加工前體的切斷和剪接加工第43頁/共49頁2022-5-2745tRNA3-tRNA3-末端末端-CCA-CCA序列的添加序列的添加第44頁/共49頁2022-5-2746tRNAtRNA的堿基修飾的堿基修飾（2）還還原反原反應應 如：如：U DHU （3）核）核苷內(nèi)苷內(nèi)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位反位反應應 如：如：U （4）脫氨脫氨反反應應 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）第45頁/共49頁2022-5-2747三、三、rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工第46頁/共49頁2022-5-2748第47頁/共49頁2022-5-2749第48頁/共49頁