第十RNA的生物合成PPT课件.ppt

转转录录即即以以DNADNA中中的的一一条条单单链链为为模模板板，在在DNADNA依依赖的的RNARNA聚聚合合酶酶催化下，以催化下，以NTPNTP为为原料合成原料合成RNARNA的的过过程程；转转录录主主要要包包括括mRNAmRNA、tRNAtRNA和和rRNArRNA的的生生物物合合成成，分分别提提供供了了蛋蛋白白质生物合成必需的模板、生物合成必需的模板、转运体和运体和场所所。以以RNARNA为模模板板合合成成RNARNA的的过程程，称称为RNARNA复复制制，主主要要见于于病病毒毒，是是反反转录病病毒毒以以外外的的RNARNA病病毒毒在在宿宿主主细胞胞以以病病毒毒RNARNA为模模板板合合成成RNARNA的方式。的方式。1-A-UA-U，T-AT-A，G-CG-CA-TA-T，G-CG-C配配对对mRNAmRNA，tRNAtRNA，rRNArRNA子代双子代双链链DNADNA产产物物NTPNTPdNTPdNTP原料原料模板模板链转录链转录两股两股链链均复制均复制模板模板RNARNA聚合聚合酶酶酶酶DNADNA聚合聚合酶酶一般不需复制后加工一般不需复制后加工加工加工过过程程转录转录后需要加工后需要加工引物引物有有无无复制和复制和转录转录的区的区别别 复复 制制转转 录录特点特点半保留复制半保留复制不不对对称称转录转录2-第一第一节节转录转录的的生物合成体系生物合成体系3-一、一、DNADNA模板模板不不对称称转录两方面含两方面含义：在双：在双链DNADNA分子上只有一条分子上只有一条单链被被转录，另一条不被，另一条不被转录；模板；模板链并不永并不永远在同一条在同一条链上。上。在在DNADNA分子中，往往把能分子中，往往把能转录转录出出RNARNA的区段称的区段称为为结结构基因构基因。结结构基因的双构基因的双链链中，中，仅仅有一股有一股链链作作为为模板模板转录转录成成RNARNA，称，称为为模模板板链链（反意反意义链义链或或负链负链），碱基序列与，碱基序列与mRNAmRNA互互补；另一条另一条链不被不被转录称称为为编码链编码链（有意有意义链义链或或正正链链），碱基序列与，碱基序列与mRNAmRNA相同（相同（仅T T、U U替替换）。GCA GTA CAT GTC CGC CTT AGCGCA GTA CAT GTC CGC CTT AGCcgt cat gta cag gcg gaa tcgcgt cat gta cag gcg gaa tcg5 53 33 35 5模板模板链链编码链编码链转录转录GCA GUA CAU GUC CGC CUU AGCGCA GUA CAU GUC CGC CUU AGCmRNAmRNA5 53 3翻翻译译丙丙 缬缬 组组 缬缬 精精 亮亮 丝丝N NC C 多多肽链肽链5 53 33 35 54-二、二、RNARNA聚合聚合酶（一）原核生物的（一）原核生物的RNARNA聚合聚合酶3651236512决定那些基因被决定那些基因被转录转录2 2150618 150618 催化催化转录延延长1 1 155613 155613 与与模板模板结结合合、参与解、参与解链1 170263 70263 识别识别起起动动子、辨子、辨认认起始点起始点1 1亚亚基基分子量分子量功功 能能每分子每分子酶酶中所中所含数目含数目大大肠肠杆菌杆菌RNARNA聚合聚合酶酶组组分分1000010000 不不详1 1 全全酶酶 核心核心酶酶 5-（二）真核生物的（二）真核生物的RNARNA聚合聚合酶真核生物中的真核生物中的RNARNA聚合聚合酶目前已目前已发现三种，它三种，它们专一性一性转录不同基因，催化合成不同种不同基因，催化合成不同种类的的RNARNA。45S-rRNA45S-rRNA耐受耐受核仁核仁hnRNAhnRNA极敏感极敏感核核质质5S-rRNA5S-rRNA，tRNAtRNA，snRNAsnRNA中度敏感中度敏感核核质质种种 类类对鹅对鹅膏蕈碱的反膏蕈碱的反应应转录产转录产物物定位定位真核生物真核生物RNARNA聚合聚合酶酶的种的种类类和性和性质质6-三、启三、启动子子启启动子子是指是指DNADNA分子上被分子上被RNARNA聚合聚合酶特异性特异性识别并并结合形成合形成的起始的起始转录复合物的区域，复合物的区域，还包括一些包括一些调节蛋白因子的蛋白因子的结合位点。合位点。启启动子能子能够指指导RNARNA聚合聚合酶同模板正确同模板正确结合，活化合，活化RNARNA聚合聚合酶，启，启动基因基因转录。无无论在原核生物在原核生物还是在真核生物，启是在真核生物，启动子控制子控制转录起始，起始，并可决定某一基因的表达并可决定某一基因的表达强度。度。7-（一）原核生物的启（一）原核生物的启动子子RNARNA聚合聚合酶仅能能够在启在启动子子处结合，启合，启动子上的子上的同源性同源性强的序的序列列（保守序列）（保守序列）应该是启是启动子的功能所必需的。子的功能所必需的。在原核生物的启在原核生物的启动子中有四个保守性序列。子中有四个保守性序列。TTGACATTGACATATAATTATAATAACTGTAACTGTATATTAATATTA3 3-35-35-10-10+1+1（G G）转录转录起始点起始点启启动动子子转录转录区区PribnowPribnow盒盒辨辨认认点点编码链编码链模板模板链链5 53 35 55 53 38-（二）真核生物的（二）真核生物的启启动子子GCGC-CAAT-TATA-ATGGCGC-CAAT-TATA-ATGAATAAAAATAAA增增强强子子GCGC盒盒CAATCAAT盒盒TATATATA盒盒转录转录起始起始内含子内含子外外显显子子修修饰饰点点切离加尾切离加尾真正真正终终止点止点八聚体八聚体RNApolRNApol转录转录的基因的基因-2525-7-75 5-90-909-第二第二节节RNARNA的生物合成的生物合成过程程10-一、一、转录的起始的起始转录转录起始起始就是就是RNApolRNApol识别启启动子并与之子并与之结合从而启合从而启动RNARNA合合成成的的过过程。程。（一）原核生物的（一）原核生物的转录转录起始起始过程程TTGACATTGACATATAATTATAATAACTGTAACTGTATATTAATATTA3 3-35-35-10-10+1+1（G G）转录转录起始点起始点启启动动子子转录转录区区PribnowPribnow盒盒辨辨认认点点编码链编码链模板模板链链5 53 35 55 53 311-（二）真核（二）真核细胞胞转录的起始的起始过程程真核生物，三种真核生物，三种RNARNA聚合聚合酶分分别催化不同催化不同RNARNA的合成，每种的合成，每种酶都需要一些蛋白都需要一些蛋白质辅助因子，助因子，称称为转录因子因子。RNApolRNApol最大最大亚亚基多基多肽肽的的C C末末端氨基酸端氨基酸为为（YSPTSPSYSPTSPS）n n的的重复序列，称重复序列，称为为羧羧基末端基末端结结构构域域（CTDCTD）。）。转录转录因子因子功功 能能TFATFATFBTFBTFDTFDTFETFETFFTFFTFHTFH稳稳定定TFDTFD和和DNADNA的的结合，激活合，激活TBPTBP亚基基结合模板合模板链，起始，起始RNARNA聚合聚合酶结合，和合，和TFTFE/FE/F相互作用相互作用TBPTBP亚基基识别TATATATA，将，将RNARNA聚合聚合酶组入复合体中入复合体中TAFsTAFs识别特殊启特殊启动子子结合在合在RNARNA聚合聚合酶的前部，使复合体的保的前部，使复合体的保护区延伸到下游区延伸到下游大大亚基有解旋基有解旋酶活性，小活性，小亚基和基和RNARNA聚合聚合酶结合使其加入复合体合使其加入复合体具有激具有激酶活性，可磷酸化活性，可磷酸化RNARNA聚合聚合酶的的CTDCTD，使其逸出、延伸，使其逸出、延伸参与参与RNApolRNApol转录转录的的TFTFTFTFI I识别InrInr，起始，起始TFTFF/DF/D结合合TFTFS SRNARNA合成延伸合成延伸TFTFJ J在在TFFTFF后加入复合体，不改后加入复合体，不改变DNADNA的的结合方式合方式12-二、二、转录的延的延长转录延延长阶段的反段的反应包括：聚合包括：聚合酶向向转录起始点下游移起始点下游移动，指指导核苷酸之核苷酸之间磷酸二磷酸二酯键 形成；形成；转录区的区的 模板形成局部模板形成局部 单链区以便区以便 于于转录。13-三、三、转录的的终止止（一）原核生物（一）原核生物转录的的终止止 1.1.依依赖因子的因子的转录终止止+ATP+ATP14-2.2.不依不依赖因子的因子的转录终止止UUUUUUUUUUUUUUUUU UC CG GG GG GG GC CG GA AG GC CC CC CC CG GC CRNARNA转录产转录产物物AGCCCGCAGCCCGCGCGGGCTTTTTTTTTGCGGGCTTTTTTTTTCGCCCGAAAAAAAAACGCCCGAAAAAAAAATCGGGCGTCGGGCG5 5编码链编码链 5 5模板模板链链 3 33 3终终止子止子15-（二）真核生物的（二）真核生物的转录终止止RNA-polRNA-polAATAAA GTGTGTGAATAAA GTGTGTG转录终转录终止的修止的修饰饰点点5 5 5 5 3 3 3 3 5 5-AAUAAA-AAUAAA-5 5 -AAUAAA-AAUAAA-特异性核酸内切特异性核酸内切酶酶-GUGUGUG-GUGUGUGAAAAAAA 3AAAAAAA 3 mRNAmRNA16-第三第三节节真核生物真核生物RNARNA的的转录转录后后的加工的加工17-一、前体一、前体mRNAmRNA的加工的加工原核生物中原核生物中转录翻翻译相随相随进行，多基因的行，多基因的mRNAmRNA生成后，生成后，绝大部分大部分直接作直接作为模板翻模板翻译各个基因所各个基因所编码的蛋白的蛋白质，不需要再加工，不需要再加工。真核生物真核生物转录和翻和翻译的的时间和空和空间都不相同，且都不相同，且许多真核生物基多真核生物基因是不因是不连续的（的（断裂基因断裂基因）。真核生物不真核生物不连续基因中的插入序列，称基因中的插入序列，称为内含子内含子；被内含子隔开；被内含子隔开的基因序列称的基因序列称为外外显子子。一个基因的外一个基因的外显子和内含子都子和内含子都转录在初始在初始转录本本RNARNA分子中，初分子中，初始始转录本本经加工除掉内含子，再加工除掉内含子，再经其他修其他修饰转化化为mRNAmRNA。18-（一）核不均一（一）核不均一RNARNA在真核在真核细胞核内可分离到一胞核内可分离到一类含量很高，相含量很高，相对分子分子质量很量很大但不大但不稳定的定的RNARNA，称，称为核不均一核不均一RNARNA（hnRNAhnRNA）。有有证据表明，据表明，hnRNAhnRNA是是mRNAmRNA 的前体，但不是初始的前体，但不是初始转 录本，而是已本，而是已经通通 过初步加工，但初步加工，但 尚未切除内含子尚未切除内含子。19-（二）真核生物（二）真核生物mRNAmRNA的前体加工的前体加工1.1.加加帽帽5 5 pppGp pppGp5 5 G GpppGppppGppppGpppGPPiPPi鸟鸟苷酸苷酸转转移移酶酶5 5 m m7 7G GpppGppppGp甲基甲基转转移移酶酶SAMSAM5 5 ppGpppGp磷酸磷酸酶酶 Pi Pi20-2.2.加加尾尾RNA-polRNA-polAATAAA GTGTGTGAATAAA GTGTGTG转录终转录终止的修止的修饰饰点点5 5 5 5 3 3 3 3 5 5-AAUAAA-AAUAAA-5 5 -AAUAAA-AAUAAA-特异性核酸内切特异性核酸内切酶酶-GUGUGUG-GUGUGUGAAAAAAA 3AAAAAAA 3 mRNAmRNA21-3.3.mRNAmRNA前体的前体的剪剪接接真核生物真核生物结构基因，由若干构基因，由若干编码区（外区（外显子）和非子）和非编码区区（内含子）互相（内含子）互相间隔开但又隔开但又连续镶嵌而成，去除非嵌而成，去除非编码区区再再连接后，可翻接后，可翻译出由出由连续氨基酸氨基酸组成的完整蛋白成的完整蛋白质，这些基因称些基因称为断裂基因断裂基因。形成成熟的有功能的形成成熟的有功能的mRNAmRNA最后的最后的过程是去除内含子并将外程是去除内含子并将外显子子连接起来（接起来（剪接剪接），内含子的切除往往是从新生），内含子的切除往往是从新生转录物出物出现就开始的，其就开始的，其发生在基因生在基因转录完成之前。完成之前。AGAGGUGUAAGUAAGUUACUAUACUAA AC CC CAGAGG G5 5内含子内含子外外显显子子1 1外外显显子子2 2+A A AGAG OH OHp p3 3pGUpGU A A AGpAGp2 2-OHOH5 53 3-OH OH A A AGpAGppGUpGU5 53 3v剪接反剪接反应应中，既无中，既无 水解作用的水解作用的发发生，生，又无磷酸二又无磷酸二酯键酯键数数 目的改目的改变变，实质实质上上 是两次磷酸是两次磷酸酯键酯键的的 位置位置转转移，称移，称为为二二 次次转酯转酯反反应应。22-