分子生物学第三章

分子生物学第三章第1页，共26页，2023年，2月20日，星期日一、DNA复制DNA的半保留复制DNA复制的主要方式原核生物和真核生物DNA复制的特点DNA复制的调控DNA的修复1自学DNA的转座第2页，共26页，2023年，2月20日，星期日“倘若你认为自己迈开的步伐是正确的，并且已经掌握了专门的知识，那么，任何人都阻挠不了你，..不必去理会人们的非难和评头品足。”BarbaraMcClintock“如果你能脚踏实地从事研究并如实报告观察结果，同时保持健康长寿，那么，你有可能获诺贝尔奖。”BarbaraMcClintock1983年诺贝尔生理医学奖第3页，共26页，2023年，2月20日，星期日DNA的转座(DNA的移位transposition)是由可移位因子（transposableelement）介导的遗传物质重排现象。转座子（transposon,Tn）：是存在于染色体DNA上可自主复制和移位的基本单位。在转座过程中，有的转座子会留在原来位置上，在新位点上出现的仅仅是它的拷贝。在生物体内普遍存在“转座”？就是转座子的移位吗？第4页，共26页，2023年，2月20日，星期日转座子的分类插入序列（insertionalsequence,IS因子）复合型转座子（compositetransposon）最简单的转座子，不含任何宿主基因，是细菌染色体或质粒DNA的正常组成部分。带IS序列不带IS序列带有某些抗药性基因（或其它宿主基因）的转座子，两翼往往是相同或高度同源的IS序列。TnA家族：不带IS序列体积庞大（>5Kb）的转座子，带有β－内酰胺酶（AmpR）基因和两个转座必需基因。末端常带有倒置重复序列第5页，共26页，2023年，2月20日，星期日复制型转座子转座子的分类(续)非复制型转座子在复制过程中,整个转座子被复制,所移动的是原转座子的拷贝,转座酶(transposase)和解离酶(resolvase)分别作用于原始转座子和复制转座子,如TnA类转座子。在复制过程中，原始转座子作为一个可移动的实体直接被移位，如IS序列、Mu、Tn5等。第6页，共26页，2023年，2月20日，星期日DNA转座的遗传学效应1、引起插入突变各种IS、Tn转座子都可以引起插入突变。2、产生新基因3、产生染色体畸变4、引起生物进化第7页，共26页，2023年，2月20日，星期日二、从DNA到RNARNA转录的基本过程RNA链合成特点：RNA是按

方向合成，在

催化下，以DNA链中的

链为模板，以

为原料，根据碱基配对原则

，各核苷酸间通过磷酸二酯键相连，（需要/不需要）引物的参与，合成的RNA带有与DNA编码链（有意义链）相同的序列（A-U）。模板识别转录起始转录延伸转录终止5’→3’反义RNA聚合酶4种核苷三磷酸T-A、A-U、G-C第8页，共26页，2023年，2月20日，星期日模板识别（templaterecognition）：指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。Promoter是基因转录起始所必需的一段DNA序列，是基因表达调控的上游顺式作用元件之一。原核生物真核生物RNA聚合酶promoterpromoter直接识别并结合转录调控因子RNA聚合酶转录起始前复合物（preintiationtranscriptioncomplex,PIC）第9页，共26页，2023年，2月20日，星期日开放复合物：在RNA转录的模板识别阶段，随着DNA结构变化，聚合酶与启动子形成的封闭复合物转变成开放复合物，此时DNA序列中有一小段双链被解开。封闭复合物：在RNA转录的模板识别阶段，聚合酶与启动子可逆性结合形成的复合物，此时DNA处于双链状态。三元复合物：在RNA转录的模板识别阶段，开放复合物与最初的2个NTP相结合并在它们之间形成磷酸二酯键后即转变成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的复合物。强启动子快速/不可逆封闭复合物开放复合物模板识别转录起始前复合物PIC第10页，共26页，2023年，2月20日，星期日转录起始（initiation）不需要引物RNA聚合酶合成9个以上核苷酸并离开启动子区，转录进入延伸阶段。RNA聚合酶通过启动子的时间代表一个启动子的强弱。第11页，共26页，2023年，2月20日，星期日转录延伸（elongation）:RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不断伸长的过程。E.coli.RNA聚合酶50-90个核苷酸/秒转录终止（termination）:当RNA链延伸到转录终止时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来。第12页，共26页，2023年，2月20日，星期日RNA聚合酶原核生物E.coli.RNA聚合酶2个α亚基1个β亚基1个β’亚基1个ω亚基1个σ亚基负责模板链的选择和转录起始，使酶专一性识别模板上的启动子。存在多个σ因子，用以识别不同的启动子。全酶（holoenzyme）催化核心核心酶与模板DNA、新生RNA链及核苷酸底物结合。可能与核心酶组装及启动子识别有关，并参与RNA聚合酶和部分调节因子的相互作用。？一种RNA聚合酶几乎合成所有RNA第13页，共26页，2023年，2月20日，星期日真核生物RNA聚合酶IRNA聚合酶IIRNA聚合酶III转录产物rRNAhnRNAtRNA、5SrRNA、snRNAmRNA一般由8-16个亚基组成α-鹅膏覃碱低浓度：动植物中，RNA聚合酶II被抑制，RNA聚合酶I没影响，RNA聚合酶III在各生物中差异大。高浓度：动物细胞中抑制转录，但昆虫中无影响。第14页，共26页，2023年，2月20日，星期日terminator启动子的结构转录单元（transcriptionunit）：是一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。你还记得什么是启动子吗？RNA转录起始位点第15页，共26页，2023年，2月20日，星期日在RNA聚合酶与DNA结合的区域内有一个由6个核苷酸组成的序列，是RNA聚合酶的紧密结合点，该位点的中央约位于起点上游10bp处，又称-10区。Pribnow区（Pribnowbox）：在Pribnowbox外存在的与RNA聚合酶对启动子识别有关的共同序列TTGACA，它位于起点上游35bp处。-35区：原核生物启动子的特点-10区和-35区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子相互识别，具有很高的亲和力。第16页，共26页，2023年，2月20日，星期日真核生物启动子的特点Hogness区（Hognessbox）在真核生物中，位于转录起始点上游-30—-25bp处存在共同序列TATAAA，也称TATA区。CAAT区（CAATbox）在真核生物中，位于转录起始点上游-78—-70bp处存在一段共同序列CCAAT，它与原核生物中-35区相对应。GC区、增强子区将TATA区上游的保守序列称为上游启动子元件（UPE）或上游激活序列（UAS）第17页，共26页，2023年，2月20日，星期日原核与真核生物mRNA的特征比较原核生物的mRNA1、半衰期短2、可能以多顺反子形式存在3、5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的polyA结构单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA。第18页，共26页，2023年，2月20日，星期日真核生物的mRNA1、5’端有“帽子”结构2、3’端有polyA“尾巴”结构帽子结构是GTP和原mRNA5’三磷酸腺苷（或鸟苷）缩合反应的产物。常被甲基化组蛋白基因转录后真核基因转录终止位点上游15-30bp处的保守序列AAUAAARNA聚合酶II至尾巴下游0.5-2Kb核苷酸处

“帽子”是什么?所有真核mRNA都有“尾巴”吗?

“尾巴”是何时产生的？什么是加尾和初级转录产物准确切割所必需的？RNA聚合酶都在“尾巴”终止吗？第19页，共26页，2023年，2月20日，星期日真核生物初始转录产物的加工加工过程推测的生理功能加帽mRNA从细胞核向细胞质运转，翻译起始加polyA尾转录终止，翻译起始和mRNA降解RNA的剪接从mRNA、tRNA和rRNA前体分子中切除内含子RNA的切割从前体RNA中释放tRNA和rRNA分子DNA转录生成的原始转录产物—

即mRNA的前体，经过

和

，再经过

，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个连续的

，通过核孔进入细胞质，即可作为蛋白质合成的模板了。核不均一RNA（hnRNA）5’加帽3’加多聚腺苷酸RNA的剪接开放阅读框（ORF)第20页，共26页，2023年，2月20日，星期日核酶(ribozyme)是一类具有催化功能的RNA分子,通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂,特异性剪切底物RNA分子,从而阻断基因的表达。ribonucleicacidenzyme酶不仅是蛋白质T4RNA、一些植物类病毒和拟病毒也可自我剪接

是继反转录之后对中心法则的又一重要修正，说明RNA既是

又是

。核酶遗传物质酶第21页，共26页，2023年，2月20日，星期日三、从mRNA到蛋白质肽链的终止及释放翻译的起始肽链的延伸核糖体与mRNA结合并与氨基酸-tRNA生成起始复合物核糖体沿5’端向3’端移动，多肽从N端向C端合成核糖体从mRNA上解离，准备新一轮的合成翻译的基本过程将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。第22页，共26页，2023年，2月20日，星期日三联子密码(codon)的性质起始密码子(initiationcodon)和终止密码子(terminationcodon)tRNA的特点比较原核与真核细胞核糖体的组成核糖体的活性中心信号肽叶绿体蛋白质的跨膜转运蛋白质的翻译后加工抗生素与蛋白质合成UGAUAGUAAAUGOchreAmberOpal自学第23页，共26页，2023年，2月20日，星期日氯霉素—可能阻止mRNA与核糖体结合四环素类—可能阻止AA-tRNA与核糖体结合链霉素、新霉素、卡那霉素等—可能干扰AA-tRNA与核糖体结合而产生错读竞争性抑制剂第24页，共26页，2023年，2月