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03 第三章 生物信息的传递(上)转录.ppt

页数:84页文件大小:1.89 MB来源: 分子生物学课ppt课件

本课件围绕从DNA到RNA的信息传递展开,先说明转录的不对称性与转录单元,再比较原核与真核的RNA聚合酶和启动子结构,随后详解转录起始、延伸、终止与转录后加帽、加尾、剪接和编辑。

第三章生物信息传递封面,第三章生物信息的传递。
导读与基本概念内容提要,列出转录起始,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,的特征比较,合成与,合成异同点。
一、基本概念生物体以DNA为模板合成示意页,呈现该环节的关键部位与标注。
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第1页:第三章生物信息传递封面

第三章生物信息的传递(上)——从DNA到RNA

本页课件以图示为主,源文件提取到的文字较少,建议对照原图补充要点。

第2页:导读与基本概念内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第3页:一、基本概念生物体以DNA为模板合成

一、基本概念生物体以DNA为模板合成RNA的过程。转录RNADNA转录(transcription) :

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第4页:参与转录的物质原料: 模板:

参与转录的物质原料
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'

第5页:转录的不对称性在RNA的合成中

转录的不对称性
在RNA的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板,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。

第6页:

第7页:模板链并非永远在同一条单链上转录方向

模板链并非永远在同一条单链上转录方向5 3 3 5 模板链编码链编码链模板链转录方向DNA分子上转录出RNA的区段,称为结构基因。结构基因:

第8页:转录单元

转录单元(transcription unit)一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。

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第9页:导读与基本概念内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第10页:二、参与转录起始的关键酶与元件(一)

  • 二、参与转录起始的关键酶与元件(一)RNA聚合酶
  • 原核生物RNA聚合酶(大肠杆菌为例)全酶=核心酶+ σ因子

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第11页:

第12页:大肠杆菌RNA聚合酶组成

大肠杆菌RNA聚合酶的组成

大肠杆菌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
αrpoA365002核心酶核心酶组装,启动子识别
βrpoB1510001核心酶β与β′共同形成RNA合成的活性中心
β′rpoC1550001核心酶与β共同形成RNA合成的活性中心
ω?110001核心酶?
σrpoD700001σ因子存在多种σ因子,用于识别不同的启动子

原文中 ω 亚基的基因名与功能均标注为“?”,保留原样未作推测。

第13页:真核三种RNA聚合酶比较

真核生物RNA聚合酶特征比较

真核细胞三种RNA聚合酶特征比较
酶位置转录产物相对活性对α-鹅膏蕈碱的敏感性
RNA聚合酶Ⅰ核仁rRNA50-70%不敏感
RNA聚合酶Ⅱ核质hnRNA20-40%敏感
RNA聚合酶Ⅲ核质tRNA约10%存在物种特异性

第14页:RNA聚合酶与DNA聚合酶区别

RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别

RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别
比较项目RNA聚合酶DNA聚合酶
大小(M)大,4.8×10^5 dol小,1.09×10^5 dol
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

第15页:(二)启动子)启动子定义指能被

(二)启动子(promoter)启动子
指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。

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第16页:原核生物启动子结构

●原核生物启动子结构Pribnow41-44bp

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第17页:提供了RNA聚合酶全酶识别的信号

TTGACA区:提供了RNA聚合酶全酶识别的信号TATA区:酶的紧密结合位点(富含AT碱基,利于双链打开)

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第18页:编码链TTA模板链DNA转录起始点

编码链AACTGTATATTA模板链TTGACATATAAT3’5’DNA转录起始点Probnow盒子启动子 35 10+1转录区5’3’RNA转录起点与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。

第19页:大肠杆菌

大肠杆菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区T85T83G81A61C69A52T89A89T50A65A100

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第20页:典型启动子的结构

典型启动子的结构-35 -10 转录起点TTGACA 16-19bp TATAAT 5-9bp

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第21页:真核生物启动子真核有三种不同的启动

●真核生物启动子真核有三种不同的启动子和有关的元件启动子Ⅱ最为复杂,它和原核的启动子有很多不同

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第22页:真核生物启动子的结构核心启动子

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)

第23页:1、核心启动子●定义指保证

  • 1、核心启动子
  • 定义:指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、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

第24页:

第25页:2、上游启动子元件●包括AAT盒

  • 2、上游启动子元件
  • 包括CAAT盒(CCAAT)和GC盒(GGGCGG)等
  • 作用:控制转录起始频率。CAAT:-70 --80bpGGGCGG:-80 --110bp

第26页:40 早期启动子组蛋白H

SV40 早期启动子组蛋白H2BTATACAATGC

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第27页:(三)转录起始复合物

  • (三)转录起始复合物
  • 原核生物转录起始复合物

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第28页:转录因子转录复合体

  • 转录因子转录复合体TBPTAFsTFIIATFIIB TFIIFPol IITFIIERNA pol Ⅱ的转录起始
  • 真核生物转录起始复合物

第29页:转录的基本过程内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第30页:三、转录的基本过程1、起始位点的识别

  • 三、转录的基本过程
  • 1、起始位点的识别:RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。

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第31页:2、转录起始

2、转录起始RNA链上第一个核甘酸键的产生

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第32页:

第33页:RNA链的延伸● 亚基脱落

  • 3、RNA链的延伸
  • 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。

第34页:核心酶

核心酶···· DNA···· RNA

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第35页:4、转录终止子

  • 4、转录终止终止子(terminator,t)
  • 强终止子-内部终止子
  • 弱终止子-需要ρ因子(rho factor)又称为ρ依赖性终止子(Rho-dependent terminator)不依赖Rho (ρ)因子的转录终止依赖Rho (ρ)因子的转录终止

第36页:不依赖 因子的终止位点上游一般存

不依赖 因子的终止终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区,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

第37页:发夹式结构和寡聚U的共同作用使

发夹式结构和寡聚U的共同作用使RNA从三元复合物中解离出来。

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第38页:终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短

终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关,长度效率

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第39页:依赖 因子的终止 因子

依赖 因子的终止 因子
六聚体蛋白、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。

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第40页:

第41页:转录的基本过程

转录的基本过程

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第42页:转录的基本过程内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第43页:四、转录后加工

四、转录后加工

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第44页:转录后加工内容提要

  • 5’端加帽
  • 3’端加尾
  • RNA的剪接
  • RNA的编辑

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第45页:5’端的一个核苷酸总是

  • 5’端的一个核苷酸总是7-甲基鸟核苷三磷酸(m7Gppp)。mRNA5’端的这种结构称为帽子(cap)。
  • 1、在5’端加帽

第46页:鸟甘酸转移酶

m7Gppp鸟甘酸转移酶

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第47页:帽子结构功能

  • 帽子结构功能:
  • ①能被核糖体小亚基识别,促使mRNA和核糖体的结合;
  • ②m7Gppp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。

第48页:2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴

  • 2、3’端加尾多聚腺苷酸尾巴AAUAAA
  • 准确切割
  • 加poly(A)

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第49页:

第50页:多聚腺苷酸尾巴功能提高了

多聚腺苷酸尾巴功能
提高了mRNA在细胞质中的稳定性。

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第51页:剪接地中海贫血病人的珠蛋白基因

3、RNA的剪接地中海贫血病人的珠蛋白基因,1/4

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第52页:生物体内内含子的主要类型

生物体内内含子的主要类型
GU-AG、AU-AC、Ⅰ类内含子、Ⅱ类内含子

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第53页:转录后加工

5’..AAGUAAGU …….CURAY..(10-40)…(U/C)11NCAG G….3’IntronexonexonPolyprimidineCAG = UAG>AAG>GAG

第54页:参与RNA剪接的物质(核内小分子(与

  • 参与RNA剪接的物质
  • snRNA(核内小分子RNA)
  • snRNP(与snRNA结合的核蛋白)

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第55页:转录后加工

①

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第56页:转录后加工

  • ②
  • ③UACUACA -AGUGU4U5U6E1E2U1U2UACUACA -AGUGU6E1E2U1、U4、U5

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第57页:Ⅰ类内含子的自我剪接

Ⅰ类内含子的自我剪接

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第58页:Ⅱ类内含子的自我剪接

Ⅱ类内含子的自我剪接

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第59页:RNA的编辑•编辑

  • 4、RNA的编辑
  • 编辑(editing)是指转录后的RNA在编码区发生碱基的突变、加入或丢失等现象。

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第60页:C变为U碱基的突变

C变为U碱基的突变

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第61页:尿苷酸的缺失和添加

  • 尿苷酸的缺失和添加
  • 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或丢失尿苷酸,1990年在高等动物和病毒中也发现了编辑现象。

第62页:锥虫 基因的编辑

锥虫coxII 基因的编辑

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第63页:

第64页:原核与真核mRNA特征比较内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第65页:五、原核生物与真核生物

  • 五、原核生物与真核生物mRNA的特征比较1、原核生物mRNA的特征
  • 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。

第66页:结构基因Zβ-半乳糖苷酶Y透过酶A

结构基因Z
β-半乳糖苷酶Y:透过酶A:乙酰基转移酶ZYAOPDNA

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第67页:5’端无“帽子”结构,3’端没有或

●5’端无“帽子”结构,3’端没有或只有较短的poly(A )结构。SD序列:mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列。

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第68页:原核与真核mRNA特征比较内容提要

  • 2、真核生物mRNA的特征
  • 5’端存在“帽子”结构
  • 多数mRNA3’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。

第69页:原核生物和真核生物RNA结构的比较

原核生物和真核生物mRNA结构的比较

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第70页:原核与真核mRNA特征比较内容提要

  • 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合成与DNA合成异同点Contents

第71页:RNA合成与DNA合成异同点相同点

  • 六、RNA合成与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5’→3’
  • 3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键,使核苷酸链延长。

第72页:转录与复制的不同点

转录与复制的不同点

RNA合成(转录)与DNA合成(复制)的不同点
比较项目复制转录
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;G-C

第73页:中国科学院2001年硕士研究生入学考

中国科学院2001年硕士研究生入学考试:名词解释:Transcription; Reverse transcription

第74页:1、下列有关ATA盒

1、下列有关TATA盒(Hognessbox)的叙述,哪个是正确的:A.它位于第一个结构基因处B.它和RNA聚合酶结合C.它编码阻遏蛋白D.它和反密码子结合B

第75页:2.转录需要的原料是:

2.转录需要的原料是
A.dNTPB.dNDPC.dNMPD.NTPE.NMPD

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第76页:DNA模板链为5’

3、DNA模板链为5’-ATTCAG-3’,其转录产物是:A.5’-GACTTA-3’B.5’-CTGAAT-3’C.5’-UAAGUC-3’D.5’-CUGAAU-3’D

第77页:复制的产物通常情况下大于转录的产物

4、DNA复制和转录过程有许多相同点,下列描述哪项是错误的?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

第78页:5、真核生物的

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,并通过()过程将()连接在一起。帽子结构、多聚腺苷酸尾巴、poly(A)聚合酶、内含子、剪接、外显子

第79页:6、–10位的区和–35位的

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σ因子相互识别而具有很高的亲和力。TATA、TTGACA

第80页:7、决定基因转录基础频率的

  • 7、决定基因转录基础频率的DNA 元件是(),它是()的结合位点启动子、RNA聚合酶
  • 8、原核生物RNA 聚合酶核心酶由()组成,全酶由()组成。2αββ′ω、2αββ′ωσ

第81页:9、下面那一项不属于原核生物

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C:5’端有帽子结构D:3’端没有或只有较短的多聚(A)结构

第82页:10、比较RNA转录与

10、比较RNA转录与DNA复制,下列哪些是正确的?A.都在细胞核内进行B.转录是连续的C.链的延长均为5’→3’D.与模板链的碱基配对均为G-C

第83页:11、真核细胞中的RNA帽子结构是

11、真核细胞中的mRNA帽子结构是()A. 7-甲基鸟嘌呤核苷三磷酸B. 7-甲基尿嘧啶核苷三磷酸C. 7-甲基腺嘌呤核苷三磷酸D. 7-甲基胞嘧啶核苷三磷酸

第84页:12、下面哪一项是对三元转录复合物的

12、下面哪一项是对三元转录复合物的正确描述()(A)σ因子、核心酶和双链DNA在启动子形成的复合物(B)全酶、模板DNA和新生RNA形成的复合物(C)三个全酶在转录起始点形成的复合物(D)σ因子、核心酶和促旋酶形成的复合物

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