1、會計學1生物合成和加工生物合成和加工n不同點：不同點： 復制復制 轉錄轉錄n模板模板 兩股鏈均作為模板兩股鏈均作為模板 模板鏈作為模板模板鏈作為模板n原料原料 dNTP NTPdNTP NTPn聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶 RNARNA聚合酶聚合酶n產物產物 子代子代DNADNA雙鏈雙鏈 mRNA;tRNA;rRNAmRNA;tRNA;rRNAn配對配對 A-TA-T；G-C A-UG-C A-U；T-AT-A；G-CG-Cn引物引物 需需RNARNA引物引物 不需要引物不需要引物 n方式方式( (特點特點) ) 半保留復制半保留復制 不對稱轉錄不對稱轉錄轉錄單位：轉錄單位：RNA鏈

2、的轉錄起始于鏈的轉錄起始于DNA模板的一個特定位模板的一個特定位點（點（啟動子啟動子promoter），并在另一位點處終止（），并在另一位點處終止（終止子終止子terminator），此轉錄區域稱為轉錄單位。），此轉錄區域稱為轉錄單位。第2頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄1、轉錄模板、轉錄模板 兩股兩股DNADNA單鏈中只有一股可轉錄單鏈中只有一股可轉錄, ,可作為模板轉錄成可作為模板轉錄成RNARNA的一股稱為的一股稱為模板鏈模板鏈, ,對應對應的一股互補鏈稱為的一股互補

3、鏈稱為編碼鏈編碼鏈. .能轉錄出能轉錄出mRNAmRNA然后指導蛋白質合成的部分稱為然后指導蛋白質合成的部分稱為結構基結構基因因. .其余的其余的DNADNA可能轉錄可能轉錄(rRNA,tRNA),(rRNA,tRNA),也可能不轉錄。也可能不轉錄。不對稱轉錄不對稱轉錄: :DNADNA分子上一股可轉錄分子上一股可轉錄, ,另一股不轉錄另一股不轉錄; ;模板鏈模板鏈并非永遠在同一單鏈上。并非永遠在同一單鏈上。3553第3頁/共26頁GCAGTACATGTC5533DNACGTCATGTACAG編碼鏈模板鏈GCAGUACAUGUCmRNA轉錄Ala-Val-His-ValNC肽翻譯反意義鏈或負鏈

4、反意義鏈或負鏈有意義鏈或正鏈有意義鏈或正鏈第4頁/共26頁一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄2、 RNARNA聚合酶聚合酶 （1）原核生物的）原核生物的RNA聚合酶聚合酶 大腸桿菌大腸桿菌n 分子量為分子量為480kD，由四個亞基組成，由四個亞基組成2(全酶全酶)n 去掉去掉亞基稱為亞基稱為核心酶核心酶RNA聚合酶各亞基及其功能聚合酶各亞基及其功能第5頁/共26頁（2 2）真核生物的）真核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 三種三種RNARNA聚合酶聚合酶,它們專一地轉錄不同的基因它們專一地轉錄不同的基因, ,其轉錄過程和產物已各不其轉錄過程和產物已各不相同相同. .三種三種

5、RNARNA聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應不同。聚合酶對鵝膏覃堿的敏感性反應不同。一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄2、 RNARNA聚合酶聚合酶第6頁/共26頁一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄3、 RNARNA聚合酶聚合酶與模板的辨認結合與模板的辨認結合n原核生物的原核生物的RNA聚合酶是結合到聚合酶是結合到DNA的啟動區開始轉錄的的啟動區開始轉錄的,靠其靠其亞基辨認啟亞基辨認啟動區。啟動區具有共有的序列稱為動區。啟動區具有共有的序列稱為保守序列保守序列或一致性序列或一致性序列. 亞基的作用是識別啟動子，啟動亞基的作用是識別啟動子，啟動RNA的合成

6、，的合成，核心酶核心酶的的作用是只能使已開始合成的作用是只能使已開始合成的RNARNA鏈延長鏈延長。（。（456頁表頁表36-1）。）。 因子識別不同啟動子的能力不同，體現在不同基因具有不因子識別不同啟動子的能力不同，體現在不同基因具有不同的轉錄效率。同的轉錄效率。第7頁/共26頁一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄 RNA RNA聚合酶催化的轉錄過程可分為起始、延長和終止三個聚合酶催化的轉錄過程可分為起始、延長和終止三個步驟（請看步驟（請看456456頁頁 圖圖36-236-2）1、轉錄的起始、轉錄的起始 原核生物的轉錄起始原核生物的轉錄起始 RNA聚合酶與模板聚合酶與模

7、板DNA的特定部位，即啟動子（的特定部位，即啟動子（promoter，也稱啟動基因）的某一部位結合。啟動子是指也稱啟動基因）的某一部位結合。啟動子是指RNA聚合酶能識聚合酶能識別、結合和開始轉錄的一段別、結合和開始轉錄的一段DNA序列序列 。RNA酶結合到酶結合到DNA鏈鏈上，上，DNA雙鏈部分解開形成轉錄空泡雙鏈部分解開形成轉錄空泡.原核生物由原核生物由因子辨認轉因子辨認轉錄起始位點錄起始位點,真核生物在真核生物在-35區有區有5-TTGACA，在在-10區有區有TATAAT盒盒 轉錄起始不需引物轉錄起始不需引物, 第一個磷酸二酯鍵形成后第一個磷酸二酯鍵形成后, 亞單位即脫落下來亞單位即脫落

8、下來.第8頁/共26頁一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄2、轉錄的延伸、轉錄的延伸n原核生物和真核生物基本相同原核生物和真核生物基本相同n亞基脫落，核心酶構象改變亞基脫落，核心酶構象改變nRNA的的5 端伸展再轉錄空泡之外端伸展再轉錄空泡之外n模板為模板為A,轉錄產物相應為轉錄產物相應為Un原核生物的轉錄和翻譯同時進行原核生物的轉錄和翻譯同時進行第9頁/共26頁一、在一、在DNA指導下指導下RNA的合成的合成轉錄轉錄3、轉錄的終止、轉錄的終止（1 1）原核生物轉錄終止的模式）原核生物轉錄終止的模式：n 依賴因子依賴因子(因子能與因子能與RNARNA結合，還具有結合，還具有

9、ATPATP酶和酶和 解鏈酶的活性解鏈酶的活性) ) n不依賴不依賴因子因子 終止區的堿基可形成特殊的結構終止區的堿基可形成特殊的結構 nRNA 3RNA 3形成莖環結構和一串寡聚形成莖環結構和一串寡聚U U（2 2） 真核生物的轉錄終止真核生物的轉錄終止n編碼鏈上存在轉錄終止的修飾點編碼鏈上存在轉錄終止的修飾點AATAAAAATAAAn真核生物真核生物 mRNAmRNA帶有帶有polyApolyA尾巴；尾巴；第10頁/共26頁DNA鏈的3-端附近有回文結構回文結構，富含G-C堿基，隨后緊密相連的是A-T堿基，當以這段終止信號為模板轉錄出的RNA即形成具有莖環的發夾形結構，其3-端含有一串UU

10、UU的尾巴，這發夾結構阻礙了聚合酶的進一步延伸，RNA鏈的合成即終止，寡聚U可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。 第11頁/共26頁轉錄的過程轉錄的過程啟動子結構基因終止區3 3 5 5 pppG5pppG5 5 pppGmRNA5 第12頁/共26頁二、轉錄后加工二、轉錄后加工n（一）（一） 真核生物真核生物mRNAmRNA的轉錄后加工的轉錄后加工n1 1、首、尾的修飾、首、尾的修飾 n 5-5-端帽子結構的形端帽子結構的形(m(m7 7GpppG)GpppG)n0 0型帽子型帽子n型帽子型帽子n 3-3-端端 poly Apoly A尾巴的生成尾巴的生成 Chapter36 Chapter

11、36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工第13頁/共26頁（一）（一） 真核生物真核生物mRNAmRNA的轉錄后加工的轉錄后加工2 2、真核生物、真核生物mRNAmRNA前體的剪接前體的剪接 hnRNA和和snRNA hnRNA mRNA snRNA U族族 300個核苷酸組成個核苷酸組成 與核內蛋白質組成與核內蛋白質組成snRNP 與內含子的剪切有關與內含子的剪切有關 斷裂基因斷裂基因(split gene) 外顯子外顯子(exon) 內含子內含子(intron) Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工二、轉錄后加工二、轉錄后加工第14

12、頁/共26頁m7GpppAAAnA-OHm7GpppAAAnA-OHm7GpppAAAnA-OH內含子核漿胞漿mRNA前身能翻譯的mRNA外顯子1外顯子2RNA剪接轉運mRNA mRNA 的剪接的剪接 套索剪切模式套索剪切模式第15頁/共26頁n（二）（二） 真核生物真核生物tRNAtRNA的轉錄后加工的轉錄后加工n切除部分序列切除部分序列: 5-端端 一段前導序列一段前導序列 反密碼子環反密碼子環 一段插入序列一段插入序列3-端端CCA-OH的生成的生成 tRNA核苷酸基轉移酶核苷酸基轉移酶某些堿基的化學修飾某些堿基的化學修飾: 甲基化甲基化 還原反應還原反應 DHU 脫氨反應脫氨反應 Ch

13、apter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工二、轉錄后加工二、轉錄后加工第16頁/共26頁n（三）（三） 真核生物真核生物rRNA轉錄后加工轉錄后加工18s5.8s28s18s-rRNA5.8s和28s-rRNA真核細胞的真核細胞的rRNA基因基因(rDNA)屬于屬于稱為豐富基因稱為豐富基因族的族的DNA序序列，也稱為高列，也稱為高度重復序列。度重復序列。 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工二、轉錄后加工二、轉錄后加工第17頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生

14、物合成與加工三、相關概念三、相關概念（一）啟動子和轉錄因子（一）啟動子和轉錄因子什么是什么是啟動子？啟動子？啟動子是指啟動子是指RNARNA聚合酶識別、結合和開始轉錄聚合酶識別、結合和開始轉錄的一段的一段DNADNA系列。系列。什么是轉什么是轉錄因子？錄因子？RNARNA聚合酶在進行轉錄時常需要一些輔助因聚合酶在進行轉錄時常需要一些輔助因子（蛋白質）參與作用，稱之為轉錄因子。子（蛋白質）參與作用，稱之為轉錄因子。第18頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工三、相關概念三、相關概念（二）終止子和終止因子（二）終止子和終止因子什么是什么是

15、終止子？終止子？提供轉錄停止信號的一段提供轉錄停止信號的一段DNADNA系列，稱為終止子。系列，稱為終止子。什么是終什么是終止因子？止因子？協助協助RNARNA聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白聚合酶識別終止信號的輔助因子（蛋白質）則稱為終止因子。質）則稱為終止因子。 有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使有些終止子的作用可被特異的因子所阻止，使RNARNA聚合酶得聚合酶得以越過終止子繼續轉錄，這種現象成為通讀以越過終止子繼續轉錄，這種現象成為通讀(readthrough)(readthrough)；這類引起抗終止作用的蛋白質稱為抗終止因子。這類引起抗終止作用的蛋白質稱為抗終止因子。 所有原

16、核生物的終止子在終止點之前均有一個回文結構，所有原核生物的終止子在終止點之前均有一個回文結構，轉錄的轉錄的RNARNA可形成可形成“發夾結構發夾結構”。NusANusA識別終止子。識別終止子。第19頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工三、相關概念三、相關概念（三）核（三）核 酶酶n核酶核酶（ribozyme）-具有催化活性的具有催化活性的RNAn1982 T.R. Cech 四膜蟲四膜蟲 rRNA前體前體n1983 S.Altman RNase P對對tRNA前體加前體加工工n錘頭狀核酶，發夾狀核酶錘頭狀核酶，發夾狀核酶n 人工核酶

17、人工核酶 (抗感染，抗腫瘤抗感染，抗腫瘤)第20頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工四、四、轉錄過程的調節控制轉錄過程的調節控制時序調控和時序調控和適應調控適應調控遺傳信息的表達可按一定的時間程序發生變化，遺傳信息的表達可按一定的時間程序發生變化，而且隨著細胞內外環境條件的改變而加以調整。而且隨著細胞內外環境條件的改變而加以調整。轉錄水平的調控和翻譯水平的調控轉錄水平的調控和翻譯水平的調控關鍵是轉錄水平調控關鍵是轉錄水平調控操縱子結操縱子結 構模型構模型所謂操縱子即是指細菌基因表達和調控的單位，所謂操縱子即是指細菌基因表達和調控的單

18、位，它包括結構基因、調節基因和由調節基因產物它包括結構基因、調節基因和由調節基因產物所識別的控制系列，通常在功能上彼此有關的所識別的控制系列，通常在功能上彼此有關的編碼基因串聯在一起，有共同的啟動子并受操編碼基因串聯在一起，有共同的啟動子并受操縱基因的控制。縱基因的控制。第21頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工四、四、在在RNA指導下的指導下的RNA和和DNA的合成的合成（一）（一）RNARNA的復制的復制 以以RNA為模板合成為模板合成RNA ，是病毒RNA的特殊繁殖方式。有實驗指出，當病毒RNA侵入寄主細胞后，這些病毒在RNA

19、復制酶催化下即可自行復制產生新的病毒RNA。復制酶不存在于正常大腸桿菌細胞中，只有受感染時，寄主細胞才產生復制酶。 RNA復制酶需要專一性的RNA模板，例如Q噬菌體的RNA復制酶只能用Q病毒RNA為模板，它不用寄主的RNA為模板。 第22頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工四、四、在在RNA指導下的指導下的RNA和和DNA的合成的合成（二）（二）RNARNA的逆轉錄的逆轉錄（1 1）什么是逆轉錄？）什么是逆轉錄？ 以以RNARNA為模板，按為模板，按RNARNA中的核苷酸順序合成中的核苷酸順序合成DNADNA，這與通，這與通常轉錄過

20、程中遺傳信息流從常轉錄過程中遺傳信息流從DNADNA到到RNARNA的方向相反，故稱為的方向相反，故稱為逆轉錄。逆轉錄。如勞氏病毒則以如勞氏病毒則以RNARNA為模板反轉錄為為模板反轉錄為DNADNA，然后再，然后再從從DNADNA轉錄為轉錄為RNARNA。 （2）逆轉錄酶：即）逆轉錄酶：即 “RNA指導的指導的DNA聚合酶聚合酶” 1970 1970年從致癌年從致癌RNARNA病毒中發現逆轉錄酶，有力地證明了病毒中發現逆轉錄酶，有力地證明了“前病毒學說前病毒學說”，這類病毒感染并不引起細胞死亡，而使細胞，這類病毒感染并不引起細胞死亡，而使細胞發生惡性轉化。發生惡性轉化。第23頁/共26頁 C

21、hapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工四、四、在在RNA指導下的指導下的RNA和和DNA的合成的合成（二）（二）RNARNA的逆轉錄的逆轉錄（3）逆轉錄酶的性質）逆轉錄酶的性質以以RNARNA作模板，在其上合成一條互補的作模板，在其上合成一條互補的DNADNA鏈，形成鏈，形成RNA-RNA-DNADNA雜種分子（雜種分子（ RNARNA指導的指導的DNADNA聚合酶活力聚合酶活力）。）。在新合成的在新合成的DNADNA鏈上合成另一條互補的鏈上合成另一條互補的DNADNA鏈，形成雙鏈鏈，形成雙鏈DNADNA分子（分子（ DNADNA指導的指導的DNAD

22、NA聚合酶活力聚合酶活力）。）。核酸外切酶的作用，切除雜種分子中的核酸外切酶的作用，切除雜種分子中的RNARNA部分。部分。（4）逆轉錄的生物學意義逆轉錄的生物學意義：有助于人們對：有助于人們對RNA病毒病毒致癌機制的了解，防止逆轉錄病毒的致癌作用。致癌機制的了解，防止逆轉錄病毒的致癌作用。第24頁/共26頁第25頁/共26頁病毒病毒RNARNA的逆轉錄過程的逆轉錄過程第26頁/共26頁DNA鏈的3-端附近有回文結構回文結構，富含G-C堿基，隨后緊密相連的是A-T堿基，當以這段終止信號為模板轉錄出的RNA即形成具有莖環的發夾形結構，其3-端含有一串UUUU的尾巴，這發夾結構阻礙了聚合酶的進一步

23、延伸，RNA鏈的合成即終止，寡聚U可能提供信號使RNA聚合酶脫離模板。 第11頁/共26頁二、轉錄后加工二、轉錄后加工n（一）（一） 真核生物真核生物mRNAmRNA的轉錄后加工的轉錄后加工n1 1、首、尾的修飾、首、尾的修飾 n 5-5-端帽子結構的形端帽子結構的形(m(m7 7GpppG)GpppG)n0 0型帽子型帽子n型帽子型帽子n 3-3-端端 poly Apoly A尾巴的生成尾巴的生成 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工第13頁/共26頁 Chapter36 Chapter36 RNARNA的生物合成與加工的生物合成與加工三、相關概念三、相關概念（三）核（三）核 酶酶n核酶核酶（ribozyme）-具有催化活性的具有催化活性的RNAn1982 T.R. Cech 四膜蟲四膜蟲 rRNA前體前體n1983 S.Altma