第十章核酸生物化学二课件.ppt

1、 第十一章 核酸代谢(二)核 酸 的 生 物 合 成主要内容主要内容nDNADNA的生物合成的生物合成nRNARNA的生物合成的生物合成遗传学的中心法则遗传学的中心法则qDNADNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。蛋白质分子，从而决定生物的表现型。qDNADNA的复制、转录和翻译过程就构成了的复制、转录和翻译过程就构成了遗遗传学的中心法则。传学的中心法则。反中心法则反中心法则q在在RNARNA病毒中，其遗传信息贮存在病毒中，其遗传信息贮存在RNARNA分子中

2、。分子中。q因此，在这些生物体中，遗传信息因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是的流向是RNARNA通过复制，将遗传信息通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给遗传信息传递给DNADNA，再由，再由DNADNA通过通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为传信息的流向就称为反中心法则反中心法则。信息分子的复制与表达信息分子的复制与表达 概念概念:n复制复制(replication)：指以亲代DNA分子为模板合成出子代DNA分子的过程。n转录转录(transcription)：以DNA分子为模板合成出与

3、其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。反转录反转录(reverse transcription)：n以RNA为模板将遗传信息传给DNA的过程。艾滋病“现代瘟疫”艾滋病的英文缩写AIDS的全称为获得性免疫缺陷综合症（acquired immune deficiency syndrome）。引起艾滋病的元凶是一种人类免疫缺陷病毒(human immune-deficiency virus,HIV)lHIV的结构HIV基因组（RNA）进入人体后,专门识别T淋巴细胞(主要免疫细胞,具有抗感染作用)，在逆转录酶的作用下，以HIV的RNA为模板，产生了与RNA互补的DNA链。再合成DNA互补链,与人染色体基因

4、整合,形成前病毒DNA.(潜伏期)(被激活时)前病毒DNA转录生成新的RNA片段，同时合成衣壳蛋白等，在宿主细胞中，新合成的RNA、逆转录酶及蛋白质等又装配生成更多的病毒颗粒，它们以出芽的方式从宿主细胞中释放出来，又去攻击其他的T淋巴细胞。被HIV感染的T淋巴细胞一、一、DNADNA的生物合成的生物合成（一）DNA的半保留复制1、半保留复制假说的提出：1953年，Watson&Crick在DNA双螺旋基础上提出。DNA复制的假设：n有3种可能：1）全保留式；2）半保留式；3）混合式。2、实验证明：方法：方法：将E.Coli培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中生长；提取其DNA；进行氯化铯

5、密度梯度离心。再移至14N培养基中生长、提取DNA、离心分析。结果：证实了DNA复制时，亲代分子分为二个亚单位（两条链），分别构成子代分子的一半，且经过多代仍保持完整性。3、意义：1）半保留复制保证了遗传的稳定性；2）DNA是处于不断变异和发展之中。复制（二）二）DNA复制的起点和方向复制的起点和方向n实验：用3H标记的dT 得到含3H的DNA；放射自显影。n推测：若放射性在两端双向；若在一端单向；实验证明：n细菌染色体DNA是双向复制，大多是一个起点。1、复制起点：n原核生物：1个起点;n真核生物：多起点；多为双向3 3、复制叉：、复制叉：细菌为环状DNA复制起始于单个位点，双向，半保留，每

6、 个复制泡（眼）包 括2个复制叉(DNA 的两条链在起始点分开形成)。n方向方向：53复制叉大肠杆菌E.Coli 大肠杆菌的复制原点叫做oriCoriC起点：n有固定起点；n特殊蛋白识别起点；n起点为100-200bp的区域;n以复制叉形式完成复制。（三）原核细胞DNA的复制（DNA指导的DNA合成）1、大肠杆菌的DNA聚合酶(DNApolymerase,DNApol)：n催化形成新的磷酸二酯键；n有外切酶活性。1)E.COLi DNA聚合酶 n需要原料：n4种dNTP；nDNA模板；n与模板互补的一段RNA引物；nMg2+；nZn 2+（酶活性部位）；DNA聚合酶功能：n催化dNTP加到DN

7、A链的3-OH末端 （方向5 3）。n5 3外切酶活性，可切除引物；n3 5外切酶活性，可纠错；2)DNA聚合酶:n反应需Mg2+、NH4+；n反应同酶1,聚合活力很低聚合活力很低；n具3 5外切酶活性；n主要负责DNA链延伸；n具3 5外切酶活性；n具5 3外切酶活性 DNADNA聚合酶聚合酶 DNA DNA聚合酶聚合酶 DNA DNA聚合酶聚合酶 亚基数目亚基数目 1 1（单体酶）（单体酶）1 1（多亚基酶（多亚基酶 ）1 1（多亚基酶）（多亚基酶）5 5 3 3聚合活性聚合活性 +中中 +很低很低 +很高很高3 3 5 5外切活性外切活性 +（保护（保护DNADNA复制的复制的忠实性忠实

8、性fidelityfidelity）5 5 3 3外切活性外切活性 +-+-+主要是对主要是对DNADNA损伤的损伤的修复；以及在修复；以及在DNADNA复复制时切除制时切除RNARNA引物并引物并填补其留下的空隙。填补其留下的空隙。修复紫外光引起修复紫外光引起的的DNADNA损伤损伤DNA DNA 复制的主要复制的主要聚合酶，还具有聚合酶，还具有3 3-5-5 外切酶外切酶的校对功能，提的校对功能，提高高DNADNA复制的保真复制的保真性性E.COLi的DNA聚合酶 功 能 53聚合作用 +53外切酶作用 +35外切酶作用 +聚合核苷酸数/min 600 30 9000分子数/细胞 400

9、100 10*DNApolDNApol主要负责主要负责DNADNA链延伸链延伸。2、双链DNA复制的分子机制 （DNA半不连续复制）：1）冈崎片段和半不连续复制问题的提出：n已知DNA两条链反向且都能作为模板；n已知DNApol聚合方向53；冈崎等提出DNA的不连续复制模型，认为：n3 5走向的DNA是由许多53方向合成的DNA片段连接而成的。实验：n放射自显影；n电子显微镜 观察。n冈崎片段：以 5 3 走向DNA为模板合成的小片段。约1000-2000bp。结论：nDNA是半不连续合成的。n前导链（leading strand):以35 链为模板，新生链以53方向连续合成；n后随链(lag

10、ging strand):冈崎片段:以3 5链为模板链，DNApol以53方向合成小片段DNA即 由冈崎片段连接成的DNA链为后随链。2）RNA引物问题提出问题提出：已知DNApol只能在3-OH上延伸，什么提供了3-OH？实验证明实验证明：DNA合成实验需NTP；新合成的DNA链中有RNA；RNA酶水解证明。RNA引物酶（RNA primase)n为多聚体；功能：n催化引物合成：在DNA一定部位合成并与其互补，合成方向53。RNA引物（RNA primer)n引物酶合成的引物为十几个核苷酸。冈崎片段引物的合成不需要特异的起始部位。过程：A A、引物酶引物酶沿复制叉反沿复制叉反方向合成后随链引

11、物。方向合成后随链引物。B B、DNApol DNApol 在引物在引物上延伸（前导链和后上延伸（前导链和后随链）。随链）。C C、完成、完成DNADNA合成后，合成后，DNApol DNApol 用其用其5353外切酶活性外切酶活性除去引物除去引物 。D D、DNADNA连接酶连接酶将两个冈将两个冈崎片段连接起来。崎片段连接起来。DNApol DNApol 3）DNA连接酶（ligase）：作用：催化相邻的二个DNA片段间的连接，条件：两片段相邻；两片段需与同一互补链结合;反应耗能。后随链生成包括：n起始：RNA引物的合成；n延长：从引物3端添加dNTP，合成DNA，n终止：切除RNA引物，

12、连接各片段。模板DNA前导链模板解旋酶引物后滞链模板DNpolymerase连接酶冈崎片段已连接的冈崎片段单链结合蛋白新合成的前导链DNA聚合酶4）母本DNA双链的分离与此相关的酶：nDNA解链酶(DNAhelicase)：使复制叉前方DNA双螺旋解开一小段。每解1个bp需耗2个ATP。n单链结合蛋白（Single Strand Bindingprotein,SSB）：几分子的SSB与已分开的DNA链紧密结合，以防两链重新结合。此时，复制酶系统结合在模板链上，进行半不连续复制。DNA旋转酶（拓扑异构酶,topoisomerase)：n兼内切酶和连接酶活力。DNA DNA拓扑异构酶拓扑异构酶，可

13、引入负超螺旋，可引入负超螺旋，消除复制叉前进时消除复制叉前进时带来的扭曲张力。带来的扭曲张力。n有ATP时，可使DNA成超螺旋；反之，呈松弛态；5）DNA聚合酶的校对作用：n依赖于3个聚合酶的3末端外切酶活性，进行校对和纠错。n多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。总结：原核细胞DNA的复制1、合成所需材料：模板DNA原料；合成引物所需NTP；合成DNA所需的dNTP酶和pr：2、合成方向：53；模板链解读方向：3 53、合成步骤：解链：由DNA解链酶催化，SSB与单链 DNA结合，防止双链间氢键再形成；解旋：由拓扑异构酶解除超螺旋；识别起点：由DNA指导的引物酶完成；RNA引物合成：以DN

14、A为模板，在引物酶催化下由DNA转录生成5-10个核苷酸链；DNA链延长：在引物3-OH基上，按碱基互补原则经DNA聚合酶（主要是酶）催化DNA链 从53延伸。前导链为连续的；后滞链为不连续的冈崎片段。由DNA聚合酶（主要是酶）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿53方向，补齐缺口。连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3-OH基与下一个冈崎片段的5-P以磷酸二酯键连接起来（消耗NAD+），最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。校正并修复DNA：由DNA聚合酶校正并切除错配，再按53方向加上正确核苷酸。至此，原核细胞DNA合成完毕。如何决定DNA复制的准确性？n、DNADNA聚合酶具

15、有模板依赖性，复制时聚合酶具有模板依赖性，复制时dNTPdNTP按按A-TA-T、G-CG-C碱基配对规律对号入座，使子代碱基配对规律对号入座，使子代DNADNA与亲代与亲代DNADNA核苷酸顺序相同，但有大约核苷酸顺序相同，但有大约1010-4-4的错配。的错配。n、DNADNA聚合酶聚合酶I I、均有均有3 355的外切的外切酶活性，有纠正错配的校正作用，使错配减至酶活性，有纠正错配的校正作用，使错配减至1010-6-6。n、再经错配修复机制，使错配减至、再经错配修复机制，使错配减至1010-9-9以下以下。（四）真核细胞DNA的复制：（DNA指导的DNA合成）n真核生物与原核类似，但更复

16、杂，不同之处：1、DNA模板上有多个起点，即真核细胞 DNA复制由多个复制子共同完成。2、有5种DNA聚合酶，各具功能；n复制DNA：后滞链；前导链；n修复DNA：、；n复制线粒体DNA：；n引物合成：在真核细胞内有五种在真核细胞内有五种DNADNA聚合酶聚合酶 （与细菌（与细菌DNADNA聚合聚合酶的性质基本相同：底物、模板、引物、方向）酶的性质基本相同：底物、模板、引物、方向）定位定位 细胞核细胞核 细胞核细胞核 线粒体线粒体 细胞核细胞核 细胞核细胞核3 3-5-5外切外切 -+-+酶活性酶活性功能功能引物引物 合成合成修复修复作用作用线粒体线粒体DNADNA的复制的复制核核DNADNA

17、的复制的复制修复修复作用作用（五）反转录作用：（RNA指导的DNA合成）反转录（逆转录反转录（逆转录 revers transcriptionrevers transcription）：）：以以RNARNA为模板，为模板，4 4种种dNTPdNTP为底物，合成与模板为底物，合成与模板互补的互补的DNADNA的过程。的过程。这与通常转录过程中遗传信息从这与通常转录过程中遗传信息从DNADNA到到RNARNA的方向相反，故称的方向相反，故称。反转录酶：反转录酶：RNARNA指导的指导的DNADNA聚合酶聚合酶（RNA-directed DNARNA-directed DNA polymerasep

18、olymerase),),催化逆转录反应的酶。催化逆转录反应的酶。HIV的复制反转录作用的生物学意义：1）发展了中心法则；2）有助于对RNA病毒致癌机理的了解；3）有助于研究疾病的起因、寻找防治途径；4）反转录病毒可改建成理想的信息载体，用于肿瘤和遗传病的基因治疗；5）用于分子生物学的研究：合成基因、测序。端粒端粒(telomere)指真核生物染色体线性指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构分子末端的结构 功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 维持维持DNA复制的完整性复制的完整性 结构特点结构特点 由末端单链由末端单链DNA序列和蛋白质构成。序列和蛋白质构成。末端末端DNA序列是

19、富含序列是富含G、T短序列的多次重复短序列的多次重复TTTTGGGGTTTTGGGG端粒酶端粒酶(telomerase)端粒酶端粒酶RNA (human telomerase RNA,hTR)端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白 (human telomerase associated protein 1,hTP1)端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶 (human telomerase reverse transcriptase,hTRT)组成组成功能功能 提供提供RNA模板模板 催化逆转录催化逆转录端粒酶的催端粒酶的催化延长作用化延长作用爬爬行行模模型型母链反折，有利于母链反折，有利于下游复制延伸下游复制

20、延伸DNA聚合酶完成聚合酶完成末端双链的复制末端双链的复制母链延长至一定长度后，端粒酶母链延长至一定长度后，端粒酶脱离母链，母链以其脱离母链，母链以其3-OH反折，反折，同时起引物和模板的作用同时起引物和模板的作用（六）DNA的损伤与修复概念：概念：1、DNA的损伤：的损伤：一些理化因素：一些理化因素：UVUV（紫外线）、电离辐（紫外线）、电离辐射和化学诱变剂可使射和化学诱变剂可使细胞细胞DNADNA受到损伤而引受到损伤而引起生物突变或致死起生物突变或致死。UV造成的基因改变造成的基因改变嘧啶二聚体的形成嘧啶二聚体的形成2、细胞的修复机制：1 1）光复活修复：）光复活修复：可见光激活了可见光激

21、活了光复活酶，光复活酶，它能分它能分开由于开由于UVUV照射形成照射形成的嘧啶二聚体，而的嘧啶二聚体，而恢复原来状态。恢复原来状态。2 2）暗修复）暗修复(切除修复切除修复)：在一系列酶作用下，在一系列酶作用下，将将DNADNA受损部分切受损部分切掉，并以完整链为模掉，并以完整链为模板，合成被切部分，板，合成被切部分，从而使从而使DNADNA恢复正恢复正常。常。3)重组修复n含有嘧啶二聚体或其他结构损伤含有嘧啶二聚体或其他结构损伤的的DNADNA在在修复前仍可进行复制修复前仍可进行复制,但但在新合成的子链中与模板损伤部在新合成的子链中与模板损伤部位对应的地方因复制受阻而位对应的地方因复制受阻而

22、留下留下缺口缺口.在在重组酶重组酶的作用下的作用下,带缺口带缺口的的DNADNA与完整的姐妹双链进行重与完整的姐妹双链进行重组交换组交换,用相应的用相应的DNADNA片断填补子片断填补子链上的缺口链上的缺口.而在另一条亲链产而在另一条亲链产生的缺口则由生的缺口则由DNADNA聚合酶以与其聚合酶以与其互补的完整子链为模板进行修复互补的完整子链为模板进行修复合成合成,最后由最后由连结酶连结酶将缺口封好将缺口封好.（七）细菌的限制七）细菌的限制-修饰系统：修饰系统：1、限制性核酸内切酶（限制酶）：特异性强，可在DNA特异位点切开；DNA杂交允许特异核酸序列被删除；测序中可很快确定DNA序列。如：2、

23、细菌碱基修饰：概念：在DNA特定短碱基序列上产生某专一性修饰，在整个细胞周期中保持完整，使得内切酶可识别而不能断裂。如：修饰甲基化酶。意义：n可用以保护自身DNA，而外源DNA被分解；n被修饰的碱基可逃避宿主限制酶作用。n用于分子生物学研究：碱基测序、制定基因图谱的工具；用于基因重组。利用限制酶进行基因重组（八）基因重组与DNA“克隆”1、基因重组：将不同DNA片段按设计方案定向地连接起来，并在特定受体细胞中与载体一起复制表达，使受体细胞得到新性状。2、DNA克隆：将目的DNA插入基因载体后，在细菌细胞中生长而扩增百万倍以上.这种以单一DNA片段复制成许多相同DNA片段的过程称。二、二、RNA

24、RNA(ribonucleic acid)的生物合成的生物合成 储存于储存于DNADNA中的遗传信息需通过转录和翻中的遗传信息需通过转录和翻译而得到表达。译而得到表达。转录的产物有：转录的产物有：信使信使RNARNA（messenger RNA,mRNAmessenger RNA,mRNA）核糖体核糖体RNARNA（ribosome RNA,rRNAribosome RNA,rRNA）转移转移RNARNA（transfer RNA,tRNAtransfer RNA,tRNA）转转录方式录方式n1.1.对称转录对称转录-DNA-DNA两条链都作为模板两条链都作为模板.n2.2.不对称转录不对称转

25、录-DNA-DNA一条链作为模板一条链作为模板,另一条链不作为模板另一条链不作为模板n3.3.反向转录反向转录-以以RNARNA作为模板合成作为模板合成DNADNA（一）转录（DNA指导下的RNA合成）1 1、概述：、概述：1 1）转录与）转录与DNADNA复制的相似之处：复制的相似之处：n均以均以DNADNA为模板；为模板；n都需依赖都需依赖DNADNA的聚合酶；的聚合酶；n都是生成都是生成33，55磷酸二酯键；磷酸二酯键；n合成的方向都是合成的方向都是5 35 3；n遵从碱基配对规律。遵从碱基配对规律。2 2）模板）模板：n模板链模板链 ：(大多数情况大多数情况)DNADNA双双链中只一条

26、链可做转链中只一条链可做转录模板录模板(拷贝），此链拷贝），此链称称 或有义链或有义链。n编码链：编码链：无转录功能的无转录功能的DNADNA链链称为称为 或反义链。或反义链。转录的不对称：n即转录的可选择性。包括：一条链可转录，另一条链不能转录；模板链可不在同一链上；按细胞需要“开放或关闭”。3）RNA聚合酶 （RNApolymerase,RNpol):n作用条件：4种NTP；Mg2+或Mn 2+的存在；DNA模板；n 反应方向：53催化的反应：不需引物,在单核苷酸的3-OH上逐个加核苷酸。原核细胞的RNA聚合酶n4种亚基组成，各亚基功能不同；n同一种酶催化3种RNA的合成。亚基每分子酶所含

27、数目分子量（KD）功 能大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶组分聚合酶组分 2 37 结合调控序列，决定特定基因的转录结合调控序列，决定特定基因的转录 1 151 结合底物，形成磷酸二酯键结合底物，形成磷酸二酯键 1 155 结合结合DNA模板模板 1 70 识别起始点启动子，发动合成识别起始点启动子，发动合成原核生物的RNApol全酶与DNA的结合全酶：具有2亚基的RNApol。核心酶：没有亚基的RNApol。真核细胞的RNA聚合酶n3种酶，亚基复杂。真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶类型 部位 转 录 产 物 对鹅膏蕈碱的敏感度 核仁核仁 28S,18S,5.8S rRNA 不敏感不敏感 核质核质

28、 mRNA,病毒病毒RNA,hnRNA 高度敏感高度敏感 核质核质 tRNA,5SrRNA 中度敏感中度敏感 大肠杆菌的大肠杆菌的DNADNA聚合酶和聚合酶和RNARNA聚合酶有哪些聚合酶有哪些重要的异同点？重要的异同点？DNADNA聚合酶和聚合酶和RNARNA聚合酶都能催化多核苷酸链向聚合酶都能催化多核苷酸链向5533方向的聚合。方向的聚合。二者不同点为：二者不同点为：DNA DNA聚合酶以双链为模板而聚合酶以双链为模板而RNARNA聚合酶只能以单链为模聚合酶只能以单链为模 板；板；DNA DNA聚合酶以聚合酶以dNTPdNTP为底物，而为底物，而RNARNA聚合酶以聚合酶以NTPNTP为底

29、物；为底物；DNA DNA聚合酶具有聚合酶具有3355以及以及5533的外切酶活性的外切酶活性RNARNA聚合酶没有；聚合酶没有；DNA DNA聚合酶可参与聚合酶可参与DNADNA的损伤修复而的损伤修复而RNARNA聚合酶无此功能；聚合酶无此功能；二者的结构也是不相同的。二者的结构也是不相同的。4）转录产物结构特点：5端和3端有不编码序列；2、原核细胞的转录 包括：起始、延伸、终止包括：起始、延伸、终止 1 1）起始：）起始：A、启动子：DNA上的一段序列，为转录开始的位点。包括：上游的-35序列和-10(Pribnowbox)序列。图中图中+1+1为为DNADNA模板上被转录成模板上被转录成

30、RNARNA的第一个核苷酸的第一个核苷酸 ，即转录起始位点。B B、起始过程：、起始过程：三步：三步：A A、全酶与启动子结合；、全酶与启动子结合；B B、DNADNA局部解开双螺旋局部解开双螺旋；基因起点基因起点DNADNARNARNA聚合酶聚合酶C C、形成磷酸二酯键。、形成磷酸二酯键。nRNARNA链从链从55端开始，在全酶作用下端开始，在全酶作用下ATPATP或或GTPGTP与第与第2 2个个NTPNTP间形成磷酸二酯键。间形成磷酸二酯键。2 2）延伸：）延伸：a、合成开始后,亚基释放，然后都由核心酶催化。b、核心酶沿模板移动，选择NTP，暂时形成DNA-RNA杂交链。基因基因33端端

31、模板链模板链合成方向合成方向基因基因55端端RNARNAc、RNpol向前移动，DNA解链酶向前推 进，RNA链延长。RNARNA链的延长链的延长合成方向合成方向53d、方向：RNpol沿模板链3 5,RNA合成方向5 3。速度：25-50b/s。3)3)终止：终止：n终止信号：富含GC的回文序列和随后一段富 含AT的结构。nRNpol到达终止位点，聚合反应停止。释放释放RNARNA分子分子RNARNA聚合酶聚合酶脱离脱离A、不需因子的终止a、发夹结构的形成：DNA上的回文序列使RNA产物3 端自身碱基互补，形成发夹结构，杂合链趋于解体。b、产物的寡聚U片段促进RNA从DNA上脱落：杂交链中A

32、-U间氢键相对较弱，新生RNA易从模板上脱落，不需因子即可终止。回文结构回文结构DNADNA序列序列中以某一中心区域为对称中以某一中心区域为对称轴，其两侧的碱基对顺序轴，其两侧的碱基对顺序正读和反读都相同的正读和反读都相同的双螺双螺旋旋结构。即对称轴一侧的结构。即对称轴一侧的片段旋转片段旋转180180后，与后，与另一侧片段对称重复。另一侧片段对称重复。回文结构能形成回文结构能形成十字结构和发夹结构十字结构和发夹结构不需因子的终止b、需因子终止因子是一个6聚体蛋白，其功能：1）终止因子；2）NTPase活性：3）解旋酶活性。过程：1）在RNA存在下，水解NTP产能，使因子与 RNApol结合；

33、2）解旋酶活性使RNA：DNA杂合链拆开，释放RNA，酶和因子一起从DNA上脱落下来。需因子终止3、真核细胞的转录作用1）特点；n其基因家族是多拷贝的基因 重复组成，故一个基因上可同时进行多个转录过程，产生多条RNA链。n蛋白质编码基因多是不连续的，编码部分（外显子）被不编码基因（内含子）隔断。多起点转录南非爪蟾的卵母细胞rRNA的合成2）转录过程：A、起始：n启动子：具-25的TATA框（TATA box）；有些无TATA框，以看家基因（housekeeping genes)起始转录。n转录因子(transcription factor ，TF)：由多种蛋白质组成，与启动子 装配成复合物，协

34、助聚合酶结合，起始转录。nTF与启动子结合；各种TF辨认拼接；与RNpol结合，形成起始前复合物（PIC）。n顺序：TATA PIC起始过程：D A B 酶/F EB、延伸；与原核类似：n以有义链为模板；nRNApol催化RNA3-OH对新进入的NTP的磷酸基进行亲核攻击，RNA以5 3合成。n产物称原始转录产物新链新链mRNAmRNA老链mRNARNARNA聚合酶聚合酶C、终止n转录终止与转录后修饰密切相关。4、转录过程的抑制剂：1 1）放线菌素）放线菌素D D：插入插入DNADNA的的dG-dCdG-dC间，间，与与G G形成氢键，使形成氢键，使DNADNA变形、失去模板变形、失去模板功能

35、，从而功能，从而阻止阻止RNpolRNpol沿模板链移动而抑制沿模板链移动而抑制RNARNA延长。延长。此为原核此为原核和真核生物和真核生物RNpolRNpol的的专一抑制剂。专一抑制剂。放线菌素D 2）口丫啶acridine:为具扁平芳香族发色团的染料，可插入双链DNA相邻bp间，使DNA复制时缺失或增添一个核苷酸，从而导致移码突变，也可抑制RNA的起始和质粒DNA的复制。3）利福平（利福霉素B的衍生物）：n与RNpol的 亚基结合，抑制原核细胞RNA的合成。4）-鹅膏蕈碱：n 分离自鬼笔鹅膏的一种八肽化合物，通过RNpol 抑制真核生物RNA合成。5、转录产物的加工：n在专一酶作用下，切除

36、多余部分或修饰，才成为“成熟的”RNA。此过程称为转录后加工。n涉及：帽化、聚腺苷酸化、RNA剪接、碱基修饰等过程。1 1）mRNAmRNA的加工的加工：原核生物原核生物的的mRNAmRNA转录后转录后一般一般不需要不需要加工，转录的同时即进行翻译（半加工，转录的同时即进行翻译（半寿期短）。亦有少数多顺反子的寿期短）。亦有少数多顺反子的mRNAmRNA需要核酸酶切成小单位，然后需要核酸酶切成小单位，然后再翻译。再翻译。n多顺反子多顺反子:为多条多肽链编码的为多条多肽链编码的mRNA.mRNA.n单顺反子单顺反子:为一条多肽链编码的为一条多肽链编码的mRNA.mRNA.真核真核mRNAmRNA的

37、加工：的加工：5-5磷酸二酯键A A、帽化；、帽化；55端加上甲基化的鸟嘌呤帽。端加上甲基化的鸟嘌呤帽。意义：意义：免遭核酸酶水解；免遭核酸酶水解；prpr合成起始中发挥作用合成起始中发挥作用。B、聚腺苷酸化：过程：过程：切去转录生成的过长的一段切去转录生成的过长的一段RNA；由多聚腺苷酸聚合酶以由多聚腺苷酸聚合酶以ATP为前体，在为前体，在3 端加上约端加上约100-200个腺苷酸尾巴个腺苷酸尾巴(polyA)。意义：意义：免遭核酸酶水解；免遭核酸酶水解；增加翻译效率。增加翻译效率。C、剪接：n即精确切除内含子序列的过程。nsnRNA：富含u，部分序列与剪接点 处序列互补，可识别剪接点。这些

38、为催化性RNA，称核酶。nsnRNP：snRNA与几种辅助蛋白组成。分别命名为 U1,U2.n剪接体：snRNP与hnRNA组成。过程：n剪接体形成；n2，5磷酸二酯键形成，释放外显子1。n外显子1的3-OH亲核攻击外显子2的5-P，形成磷酸二酯键，释放套索。2）核糖体RNA前体的加工：A、原核rRNA加工：n30S前体甲基化；n断裂生成17S、25S中间产物；nRNA酶剪切形 成16S、23S rRNA。B、真核rRNA加工n甲基化n剪切核酶n发现：四膜虫rRNA剪接不需任何蛋白质；线性rRNA具有许多反向互补序列，可形成局部双螺旋。核苷酸断裂点核酶的槌头结构意义：对研究生命起源和进化有重大

39、意义；发展了酶的概念；可人工设计酶。用途：n用于核酸剪切；n用于破坏RNA病毒；n破坏对人类不利的基因。3）tRNA前体的加工：n不同tRNA的加工方式不同，一般经：A、除去3、5多余核苷酸；B、有些在3加CCA序列；（二）RNA复制（RNA指导的RNA合成）在某些生物中，RNA还可是遗传信息的携带者，并可通过复制合成与自身相同的RNA分子。有以下方式：1、反转录病毒的RNA合成：RNADNARNA 2、以病毒RNA为模板的RNA合成：RNARNA 在依赖于RNA的RNA聚合酶（RNA复制酶）催化下完成。（三）多核苷酸磷酸化酶 （无模板的RNA合成）以一种以一种NDPNDP或或4 4种种NDP

40、NDP为底物，为底物，在多核苷酸磷酸化在多核苷酸磷酸化酶（与酶（与RNARNA合成有关的酶系）作用下合成有关的酶系）作用下，合成类，合成类似似RNARNA的聚合物，同时放出磷酸的过程。的聚合物，同时放出磷酸的过程。酶特点：酶特点：1 1）只在细菌中发现；）只在细菌中发现；2 2）是与）是与RNARNA合成有关的酶，合成有关的酶，3 3）以一种）以一种NDPNDP或或4 4种种NDPNDP为底物；为底物；4 4）在细胞内的功能可能是分解）在细胞内的功能可能是分解RNARNA。应用：在实验室制备各种RNA聚合物。1）研究核酸结构和特点；2）推断各aa的密码；3）设计核酶。多核苷磷酸化酶nnNDP (NMP)n+nPi作业作业n1名词解释n基因、转录、翻译、模板链、编码链n2RNA和DNA有何异同？n3如何决定DNA复制的准确性？