第三章生物信息的传递(上)—转录

1、第三章 生物(shngw)信息的传递（上） 从DNA到RNA共九十三页 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(hchng)与DNA合成异同点Contents共九十三页一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程(guchng) 。转录(zhun l)(transcription) ：共九十三页参与转录(zhun l)的物质原料(yunlio): 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：5 3共九十三页共九十三页转录(zhun l)的不对称

2、性： 在RNA的合成中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录(zhun l)的模板，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。共九十三页共九十三页模板(mbn)链并非永远在同一条单链上转录方向5335模板链编码链编码链模板链转录方向DNA分子上转录(zhun l)出RNA的区段，称为结构基因。结构基因：共九十三页几个(j )概念共九十三页转录(zhun l)单位RNA链的转录，起始于DNA模板的一个特定位点，并在另一位点终止，此转录区域称为一个转录单位。一个转录单位可以(ky)是一个基因（真核），

3、也可以(ky)是多个基因（原核）。基因的转录是有选择性的，细胞不同生长发育阶段和细胞环境条件的改变，将转录不同的基因。转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的终止由DNA上的终止子控制，转录是通过DNA指导的RNA聚合酶来实现的 共九十三页 基本概念 转录起始： RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程(guchng) 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共九十三页二、参与转录起始的关键(gunjin)酶与元件（一） RNA聚合酶原核生物(shngw)RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+ 因子共九十三页共九十三页共九十三页共九十三页

4、大肠杆菌(d chn n jn)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共九十三页 真核生物(shngw)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(sn zhn)RNA聚合酶特征比较共九十三页RNA聚合酶与DNA聚

5、合酶的区别(qbi)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共九十三页（二） 启动子(promoter)启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合(jih)并启动基因转录的一段DNA序列。 共九十三页 原核生物(shngw)启动子结构Pribnow41-44bp共九十三页开始(kish)转录T T G A C AA A C T G T-35 区(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A P

6、y-10 区1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核(yun h)生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点55RNA聚合酶保护区结构基因33共九十三页 TTGACA区：提供(tgng)了RNA聚合酶全酶识别的信号 TATA区：酶的紧密结合(jih)位点（富含AT碱基，利于双链打开） 共九十三页编码链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(zhun l)起点与新生(xnshng)RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。共九十三页大肠杆菌(d chn n jn)RNA聚合酶全酶所识别

7、的启动子区T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100共九十三页典型(dinxng)启动子的结构 -35 -10 转录(zhun l)起点TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp共九十三页Initiation共九十三页 真核生物(shngw)启动子真核有三种不同(b tn)的启动子和有关的元件启动子最为复杂，它和原核的启动子有很多不同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）共九十三页1、核心(hxn)启动子 定义：指保证(bozhng)RNA聚合酶转录正常起始所

8、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T85A97T93A85A63A83A50共九十三页共九十三页2、上游(shngyu)启动子元件包括(boku)CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等作用：控制转录起始频率。CAAT：-70 - -80bpGGGCGG：-80 - -110bp共九十三页SV40 早期(zoq)启动子组蛋白H2B TATACAATGC共九十三页（三） 转录(zhun l)起始复合物 原核生物(shngw)转录起始复合物共九十三页 转录因子

9、(ynz) 转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIF Pol IITFIIE RNA pol 的转录起始 真核生物转录(zhun l)起始复合物共九十三页 基本概念 转录起始： RNA聚合酶、启动子 转录的基本(jbn)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共九十三页三、转录(zhun l)的基本过程1、起始(q sh)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。2、转录起始RNA链上第一个核甘酸键的产生共九十三页共九十三页3、RNA链的延伸(ynshn) 亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶

10、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(bdun)聚合，RNA链不断延长。核心酶 DNA RNA共九十三页4、转录(zhun l)终止 终止子（terminator，t） 强终止子内部(nib)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 ()因子的转录终止共九十三页不依赖因子(ynz)的终止 终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重(r zhn)对称区，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共九

11、十三页发夹式结构(jigu)和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。共九十三页 终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短(chngdun)有关，长度 效率共九十三页依赖因子(ynz)的终止因子：六聚体蛋白(dnbi)、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。共九十三页共九十三页共九十三页共九十三页 基本概念 转录起始： RNA聚合酶、启动子 转录的基本(jbn)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共九十三页四、转录(zhun l)后加工共九十三页5端加帽3端加尾RNA的剪接(jinji)R

12、NA的编辑共九十三页 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(jigu)称为帽子（cap）。1、在5端加帽共九十三页m7Gppp鸟苷酸转移酶共九十三页 帽子结构功能： 能被核糖体小亚基识别(shbi)，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。共九十三页2、3端加尾多聚腺苷酸尾巴(wi ba)AAUAAA：准确(zhnqu)切割加poly（A）共九十三页共九十三页多聚腺苷酸尾巴功能(gngnng)：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。共九十三页3、RNA的剪接(j

13、inji)地中海贫血病人(bngrn)的珠蛋白基因，1/4共九十三页真核mRNA的剪辑(jinj)共九十三页共九十三页共九十三页生物体内内含子的主要(zhyo)类型：GU-AG、AU-AC、类内含子、类内含子5.AAGUAAGU .CURAY.(10-40)(U/C)11NCAG G.3 IntronexonexonPolyprimidine共九十三页 5.AAGUAAGU .CURAY.(10-40)(U/C)11NCAG G.3 IntronexonexonPolyprimidineCAG = UAG AAG GAG共九十三页参与(cny)RNA剪接的物质：snRNA（核内小分子(fnz)

14、RNA）snRNP（与snRNA结合的核蛋白） 共九十三页共九十三页UACUACA - AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA - AGUGU6E1E2U1、U4、U5共九十三页共九十三页类内含子的自我(zw)剪接共九十三页类内含子的自我(zw)剪接共九十三页4、RNA的编辑(binj)编辑（editing）是指转录(zhun l)后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。共九十三页C变为U碱基的突变(tbin)共九十三页尿苷酸的缺失(qu sh)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(jir)或丢失尿苷酸，199

15、0年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。共九十三页 锥虫coxII 基因(jyn)的编辑共九十三页共九十三页 基本概念 转录起始(q sh)： 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共九十三页五、原核(yun h)生物与真核生物mRNA的特征比较1、原核生物mRNA的特征(tzhng) 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。共九十三页 结构(jigu)基因Z： -半乳糖苷酶Y： 透过(tu u)酶A：乙酰基转移酶ZY

16、AOPDNA共九十三页 5 端无“帽子(mo zi)”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(jih)原核生物核糖体的序列。 共九十三页2、真核生物(shngw)mRNA的特征 5 端存在(cnzi)“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。共九十三页原核(yun h)生物和真核生物mRNA结构的比较共九十三页 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(yun h)生物与真核生物mRNA的特征比

17、较 RNA合成与DNA合成异同点Contents共九十三页六、RNA合成(hchng)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(xngchng)的3,5-磷酸 二酯键，使核苷酸链延长。共九十三页不同点：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引物无共九十三页中国科学院2001年硕士(shush)研究生入学考试 ：名词解释：Transcription; Revers

18、e transcription 共九十三页1、下列(xili)有关TATA盒(Hognessbox)的叙述,哪个是正确的:它位于第一个结构基因处它和RNA聚合酶结合它编码阻遏蛋白它和反密码子结合 B 共九十三页 2. 转录需要(xyo)的原料是: dNTPB. dNDP C. dNMP D. NTP E . NMPD共九十三页3、DNA模板链为 5-ATTCAG-3 , 其转录(zhun l)产物是: A. 5 -GACTTA-3 B. 5 -CTGAAT-3 C. 5 -UAAGUC-3 D. 5 -CUGAAU-3 D共九十三页4、 DNA复制和转录过程有许多相同点,下列描述(mio sh

19、)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共九十三页 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(qich)，并通过（ ）过程将（ ）连接在一起。帽子(mo zi)结构、多聚腺苷酸尾巴、poly(A)聚合酶、内含子、剪接、外显子共九十三页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(xingh)识别而具有很高的亲和力。 TATA、TTGACA共九十三页7、决定基因转录基础(jch)频率的 DNA 元件是 （ ） ，它是 （ ）的结合位点 启动子、RNA聚合酶 8、原核(yun h)生物 RNA 聚合酶核心酶由（ ）组成，全酶由 （ ）组成。2、2共九十三页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(xngsh) C：5端有