12 第十一章 RNA的生物合成.ppt 页数：56页 文件大小：1.45 MB 来源： 生物化学与分子生物学ppt课件 下载课件 (1学习币) {{#tag}} {{#state}}已收藏 {{/state}} {{^state}}请收藏 {{/state}} {{/tag}}
本课件讲解RNA的生物合成，先说明转录的模板与RNA聚合酶、启动子与终止信号，再展开原核与真核的转录过程，并介绍真核mRNA与rRNA、tRNA的转录后加工修饰。
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第2页：转录生物体以DNA的一条链为模板 转录生物体以DNA的一条链为模板
转录生物体以DNA的一条链为模板，以NTP为原料合成RNA的过程转录RNADNA 第3页：复制和转录的区别 复制和转录的区别
第4页：第一节转录的模板和酶 第一节转录的模板和酶
转录以在DNA的一条链为模板，另一条链为编码链（不转录），这样模板链不总在同一条链上，这种转录方式称为不对称转录 DNA双链中按碱基配对规律能指引转录生成RNA的一股单链，称为模板链，也称作有意义链或Watson链。相对的另一股单链是编码链，也称为反义链或Crick链 第5页：5′···GCAGTACATGTC ·· 5′···GCAGTACATGTC ··
5′···GCAGTACATGTC ···3′3′··· c g t g a t g t a c a g ···5′5′···GCAGUACAUGUC ···3′N······Ala ·Val · His · Val ······C编码链模板链mRNA蛋白质转录翻译 第6页：5′3′3′5′模板链编码链编码链模板链 5′3′3′5′模板链编码链编码链模板链
5′3′3′5′模板链编码链编码链模板链结构基因转录方向转录方向结构基因 第7页：RNA聚合酶 RNA聚合酶
第8页：核心酶全酶 核心酶全酶
第9页：RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合 RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合
第10页：真核生物的RNA聚合酶 真核生物的RNA聚合酶
第11页：模板与酶的辨认结合 模板与酶的辨认结合
原核生物一个转录区段可视为一个转录单位，称为操纵子，包括若干个结构基因及其上游的调控序列5′3′3′5′结构基因调控序列RNA-polRNA聚合酶结合模板DNA的部位，称为启动子 第12页：开始转录T T G A C AA A 开始转录T T G A C AA A
开始转录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 Py-10 区1-30-5010-10-40-205 ′3 ′3 ′5 ′原核生物启动子保守序列RNA-pol辨认位点5′5′RNA聚合酶保护区结构基因3′3′ 第13页：第二节转录过程 第二节转录过程
RNA聚合酶全酶( 2 ′ )与模板结合-35区，酶移向－10区，跨入转录起始点 DNA双链解开，20bp以下，通常是（17±1）bp 第14页：转录起始过程 转录起始过程
在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物（5′-端GTP、ATP）RNApol ( 2 ′ ) -DNA -pppGpN-OH 3′ 亚基脱落，进入延长阶段转录起始复合物:5′-pppG -OH + NTP 5′-pppGpN-OH 3′+ ppi 第15页：转录延长 转录延长
亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移； 在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。(NMP) n+NTP (NMP) n+1+ PPi3. 转录空泡DNA/DNA>DNA/RNAG-C>A-T>A-U 第16页：转录空泡 转录空泡
转录空泡 RNA-pol （核心酶）···· DNA···· RNADNA/DNA>DNA/RNAG-C>A-T>A-U 第17页：5′3′DNA原核生物转录过程中的羽毛状 5′3′DNA原核生物转录过程中的羽毛状
5′3′DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体RNARNA聚合酶 第18页：依赖Rho (ρ)因子的转录终止 依赖Rho (ρ)因子的转录终止
非依赖Rho因子的转录终止 转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。分类 第19页：A T P1. 依赖Rho因子的转录终止 A T P1. 依赖Rho因子的转录终止
第20页：非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠 非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠
非依赖Rho因子的转录终止DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。 第21页：5`UUGCAGCCUGACAAAUCA 5`UUGCAGCCUGACAAAUCA
5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3` 5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`RNA5′TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT... 3′DNAUUUU...… UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU... 3`茎环/发夹结构 第22页：茎环结构使转录终止的机理 茎环结构使转录终止的机理
使RNA聚合酶变构，转录停顿； 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。5´pppG5′3′3′5′RNA-pol 第23页：真核生物的转录过程 真核生物的转录过程
转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。 第24页：转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强 转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强
转录起始点TATA盒CAAT盒GC盒增强子顺式作用元件(cis-acting element) 转录起始前的上游区段AATAAA切离加尾转录终止点修饰点外显子翻译起始点内含子OCT-1OCT-1：ATTTGCAT八聚体 第25页：转录因子能直接 转录因子能直接
转录因子能直接、间接辨认和结合转录上游区段DNA的蛋白质，现已发现数百种，统称为反式作用因子反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则称为转录因子(TF) 第26页：参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ 参与RNA-polⅡ转录的TFⅡ
第27页：转录起始前复合物(pre- 转录起始前复合物(pre-
转录起始前复合物(pre-initiation complex, PIC) 真核生物RNA-pol不与DNA分子直接结合，而需依靠众多的转录因子。 第28页：POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA- POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-
POL-ⅡTFⅡFⅡAⅡB由RNA-Pol Ⅱ催化转录的PICPOL-ⅡTFⅡFⅡHⅡETBPTAFTFⅡD-ⅡA-ⅡB-DNA复合物TATAⅡAⅡBTBPTAFTATAⅡHⅡECTD-PPIC组装完成，TFⅡH使CTD磷酸化 第29页：拼板理论(piecing theory) 拼板理论(piecing theory)
拼板理论(piecing theory) 一个真核生物基因的转录需要3至5个转录因子。转录因子之间互相结合，生成有活性，有专一性的复合物，再与RNA聚合酶搭配而有针对性地结合、转录相应的基因。 第30页：转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大 转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大
转录延长真核生物转录延长过程与原核生物大致相似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。RNA-pol前移处处都遇上核小体。转录延长过程中可以观察到核小体移位和解聚现象。 第31页：5′------AAUAAA-5′--- 5′------AAUAAA-5′---
5′------AAUAAA-5′------AAUAAA--核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG转录终止的修饰点5′5′3′3′3′加尾AAAAAAA······ 3′mRNA 转录终止——和转录后修饰密切相关 第32页：真核生物mRNA的转录后加工 真核生物mRNA的转录后加工
首、尾的修饰 5′端形成帽子结构(m7GpppGp —) 3′端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)第三节真核生物的转录后修饰 第33页：5′pppGp…5′GpppGp… 5′pppGp…5′GpppGp…
5′pppGp…5′GpppGp…pppGppi鸟苷酸转移酶5′m7GpppGp…甲基化酶帽子结构的生成5′ppGp…磷酸酶Pi 第34页：帽子结构 帽子结构
第35页：mRNA的剪接 mRNA的剪接
hnRNA和snRNA 核内的初级mRNA称为杂化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)snRNA (small nuclear RNA)核内的蛋白质小分子核糖核蛋白体（snRNP）RNA剪接场所snRNA 第36页：真核生物结构基因 真核生物结构基因
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。断裂基因(splite gene)CABD编码区A、B、C、D非编码区 第37页：外显子(exon)和内含子( 外显子(exon)和内含子(
外显子(exon)和内含子(intron) 外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列 内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列 第38页：鸡卵清蛋白基因hnRNA首 鸡卵清蛋白基因hnRNA首
鸡卵清蛋白基因hnRNA首、尾修饰hnRNA剪接成熟的mRNA鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰 第39页：鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图 鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图
鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图DNAmRNA 第40页：内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式 内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式
内含子的分类根据基因的类型和剪接的方式，通常把内含子分为4类I：主要存在于线粒体、叶绿体及某些低等真核生物的rRNA基因；II：也发现于线粒体、叶绿体，转录产物是mRNA；III：是常见的形成套索结构后剪接，大多数mRNA基因有此类内含子；IV：是tRNA基因及其初级转录产物中的内含子，剪接过程需酶及ATP。 第41页：mRNA的剪接——除去hnRNA中的内含 mRNA的剪接——除去hnRNA中的内含
mRNA的剪接——除去hnRNA中的内含子，将外显子连接。 第42页：mRNA的剪接——除去hnRNA中（续） mRNA的剪接——除去hnRNA中（续）
UACUACA -AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA -AGUGU6E1E2U1、U4、U5 第43页：pG-OH(ppG-OH, pppG- pG-OH(ppG-OH, pppG-
pG-OH(ppG-OH, pppG-OH)U-OHGpUpGpA第一次转酯反应第二次转酯反应UpAGpU外显子1内含子外显子2G-OHUpUpGpA 剪接过程的二次转酯反应 第44页：RNA编辑作用说明 RNA编辑作用说明
RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工 mRNA的编辑(mRNA editing) 人类apo B基因mRNA（14500个核苷酸）肝脏apo B100（分子量为500 000）肠道细胞apo B48（分子量为240 000）mRNA编辑 第45页：tRNA的转录后加工tRNA前体 tRNA的转录后加工tRNA前体
tRNA的转录后加工tRNA前体RNA pol ⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA 第46页：RNaseP RNaseP
第47页：tRNA核苷酸转移酶 tRNA核苷酸转移酶
第48页：碱基修饰 碱基修饰
还原反应如：U DHU 脱氨反应如：A I如：A Am 甲基化 核苷内的转位反应如：U ψ 第49页：1´1OHOCH2 1´1OHOCH2
第50页：rRNA的转录后加工转录剪接18S - rRNA的转录后加工转录剪接18S -
rRNA的转录后加工转录剪接18S -rRNA5.8S和28S-rRNArDNA内含子内含子28S5.8S18S45S -rRNA 第51页：核酶具有酶促活性的RNA称为核酶核酶( 核酶具有酶促活性的RNA称为核酶核酶(
核酶具有酶促活性的RNA 核酶核酶(ribozyme) 第52页：核酶作用的基础——锤头结构底物部分 核酶作用的基础——锤头结构底物部分
通常为60个核苷酸左右 同一分子上包括有催化部份和底物部份 催化部份和底物部份组成锤头结构 第53页：核酶研究的意义 核酶研究的意义
核酶的发现 对传统酶学的挑战； 第54页：人工设计的核酶 人工设计的核酶
粗线表示合成的核酸分子 细线表示天然的核酸分子 X 表示一致性序列 箭头表示切断点 第55页：转录答案更正P112 A1型选择题 转录答案更正P112 A1型选择题
CX型选择题： BD5、BC9、BCD {{#src}} 
