第十章 RNA的生物合成

1、第十章第十章RNARNA的生物合成的生物合成 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 掌握：掌握：轉(zhuǎn)錄的概念；轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性；原轉(zhuǎn)錄的概念；轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性；原核生物核生物 RNA 聚合酶的組成和各亞基的功聚合酶的組成和各亞基的功能。能。 熟悉：熟悉： 熟悉真核生物熟悉真核生物RNA 聚合酶的類型聚合酶的類型與功能，結(jié)構(gòu)基因、模板鏈和編碼鏈的含與功能，結(jié)構(gòu)基因、模板鏈和編碼鏈的含義；幾種義；幾種RNARNA轉(zhuǎn)錄后加工修飾；核酶概念。轉(zhuǎn)錄后加工修飾；核酶概念。 了解：了解：轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)；轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)；RNA 轉(zhuǎn)錄過程。轉(zhuǎn)錄過程。& DNARNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄& RNARNA RNA復(fù)制復(fù)制RNA的生物合成的生物

2、合成兩種方式兩種方式存在于絕大多數(shù)生物體存在于絕大多數(shù)生物體存在于某些病毒體內(nèi)存在于某些病毒體內(nèi)一、轉(zhuǎn)一、轉(zhuǎn) 錄錄 概念概念 在在DNADNA指導(dǎo)的指導(dǎo)的RNARNA聚合酶聚合酶催化下，以催化下，以DNADNA的模板鏈為的模板鏈為模板模板，4 4種種NTPNTP為為原料原料，按，按堿基堿基配對(duì)規(guī)律配對(duì)規(guī)律( (T-A,A-U,G-C)T-A,A-U,G-C)合成一條合成一條與模板鏈與模板鏈互補(bǔ)的互補(bǔ)的RNARNA鏈的過程鏈的過程。 生物體以生物體以DNADNA為模板合成為模板合成RNARNA的過程的過程 。 DNA DNA的遺傳信息傳遞給的遺傳信息傳遞給RNARNA的過程。的過程。 DNA 轉(zhuǎn)

3、錄轉(zhuǎn)錄RNA 反應(yīng)體系反應(yīng)體系： DNA模板模板, ,NTP, ,酶，酶，Mg2+,Mn2+， 合成方向合成方向53 53 。 連接方式連接方式-3,5-3,5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 原料：原料： 四種磷酸核苷四種磷酸核苷NTP， DNA中的中的T在在RNA合成中變?yōu)楹铣芍凶優(yōu)閁。 合成過程合成過程: : 連續(xù)，方向：連續(xù)，方向：5353 合成部位：合成部位：細(xì)胞核內(nèi)細(xì)胞核內(nèi)5GCAGTACATGTC 33CGTCATGTACAG 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C編碼鏈編碼鏈模板鏈模板鏈mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯第一節(jié)第一節(jié) 參與轉(zhuǎn)錄的物質(zhì)參與轉(zhuǎn)錄的

4、物質(zhì)一、轉(zhuǎn)錄模板一、轉(zhuǎn)錄模板結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因 ：能作為轉(zhuǎn)錄模板的：能作為轉(zhuǎn)錄模板的DNADNA區(qū)段。區(qū)段。 模板鏈模板鏈( (template strand) )有意義鏈有意義鏈 DNA雙鏈中，雙鏈中，能能按堿基配對(duì)規(guī)律指引轉(zhuǎn)錄，按堿基配對(duì)規(guī)律指引轉(zhuǎn)錄，生成生成RNARNA的一股單鏈。的一股單鏈。 編碼鏈編碼鏈( (coding strand) )反義鏈反義鏈 DNA雙鏈中堿基序列與雙鏈中堿基序列與RNA一致的一股鏈。一致的一股鏈。 由于基因分布于不同的由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條單鏈中，即某條DNA單鏈對(duì)某個(gè)基因是模板鏈，而對(duì)另一個(gè)基因單鏈對(duì)某個(gè)基因是模板鏈，而對(duì)另一個(gè)基因則是編

5、碼鏈。則是編碼鏈。 反義核酸：反義核酸：以以編碼鏈為模板編碼鏈為模板合成的核酸，合成的核酸， 稱為反稱為反 義核酸（反義義核酸（反義RNA、反義反義DNA）。序列與模）。序列與模 板鏈一致，能抑制板鏈一致，能抑制mRNA表達(dá)。表達(dá)。二、二、RNARNA聚合酶聚合酶定義：定義： 以以DNA為模板，催化三磷酸核苷（為模板，催化三磷酸核苷（NTP）聚）聚合形成合形成RNA的酶的酶 常稱為轉(zhuǎn)錄酶。常稱為轉(zhuǎn)錄酶。 全稱為全稱為 ：DNA依賴的依賴的 RNARNA聚合酶（聚合酶（DDRP）作用特點(diǎn)：作用特點(diǎn)： 1. 1. DNA為模板。為模板。 2. 2. 不需引物，不需引物，兩游離兩游離NTP或一游離或

6、一游離NTP與與RNA鏈聚合。鏈聚合。 3. 3. 3-OH與與5-P聚合形成磷酸二酯鍵。聚合形成磷酸二酯鍵。 4.4.方向：方向：53。一）原核生物的一）原核生物的RNARNA聚合酶聚合酶 組成：組成：RNARNA聚合酶由聚合酶由5 5個(gè)亞個(gè)亞基構(gòu)成，基構(gòu)成，22 為為全酶，全酶，22 為核心酶為核心酶 作用：作用：識(shí)別識(shí)別DNADNA分子中轉(zhuǎn)分子中轉(zhuǎn)錄的起始部位。促進(jìn)與模錄的起始部位。促進(jìn)與模板鏈結(jié)合，并使板鏈結(jié)合，并使DNADNA雙鏈雙鏈打開打開17bp17bp。催化。催化NTPNTP的聚的聚合，完成一條合，完成一條RNARNA鏈的聚鏈的聚合反應(yīng)。識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止信合反應(yīng)。識(shí)別轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)，

7、停止聚合反應(yīng)，參與號(hào)，停止聚合反應(yīng)，參與轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控。全酶：轉(zhuǎn)錄起始全酶：轉(zhuǎn)錄起始2(核心酶核心酶) 36512 決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄 150618 催化功能催化功能 155613 結(jié)合結(jié)合DNA模板模板 70263 辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)亞亞 基基分分 子子 量量功功 能能核心酶：核心酶：能與能與DNADNA鏈鏈結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，但結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，但沒有特異性，轉(zhuǎn)錄出沒有特異性，轉(zhuǎn)錄出來(lái)的可能不是一個(gè)完來(lái)的可能不是一個(gè)完整的基因序列整的基因序列+因子因子2(全酶全酶)因子功能因子功能(1)(1)能幫助能幫助 DDRP識(shí)別終止信號(hào)并停止轉(zhuǎn)錄識(shí)別終止信號(hào)并停止轉(zhuǎn)錄 (

8、2)(2)具有具有ATP酶和解鏈酶活性，使酶和解鏈酶活性，使RNA-DNA雜雜 化分子解鏈，從而釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物化分子解鏈，從而釋放轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA分子分子核心酶核心酶: :轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng) 原核生物的原核生物的RNA聚合酶聚合酶 36512 決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄 150618 催化功能催化功能 155613 結(jié)合結(jié)合DNA模板模板 70263 辨認(rèn)起始點(diǎn)辨認(rèn)起始點(diǎn)亞亞 基基分分 子子 量量功功 能能二二) )真核真核RNARNA聚合酶聚合酶 真核較原核的酶復(fù)雜，已清楚的有真核較原核的酶復(fù)雜，已清楚的有RNA Pol,及及Mt四型四型 組成和功能：組成和功能：均由多亞基構(gòu)成，聚合酶均

9、由多亞基構(gòu)成，聚合酶主要負(fù)責(zé)主要負(fù)責(zé)mRNAmRNA的合成；的合成； Pol主要負(fù)主要負(fù)責(zé)責(zé)rRNArRNA的合成；的合成； Pol主要負(fù)責(zé)主要負(fù)責(zé)tRNAtRNA和和5srRNA的合成。的合成。 1. 1. 啟動(dòng)子（啟動(dòng)子（promoter） 確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地起始的確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地起始的DNADNA序列序列 是是RNARNA聚合酶與模板聚合酶與模板DNA結(jié)合的特定部結(jié)合的特定部位，是基因轉(zhuǎn)錄的開始部位。位，是基因轉(zhuǎn)錄的開始部位。兩類兩類DDRP DDRP 能直接識(shí)別的啟動(dòng)子能直接識(shí)別的啟動(dòng)子需蛋白質(zhì)輔助因子的幫助，需蛋白質(zhì)輔助因子的幫助，DDRP DDRP 才能識(shí)別的啟動(dòng)子才能識(shí)別的

10、啟動(dòng)子三、啟動(dòng)子及終止信號(hào)三、啟動(dòng)子及終止信號(hào)一般可分為：一般可分為：原核生物啟動(dòng)子的原核生物啟動(dòng)子的3 3個(gè)功能部位個(gè)功能部位 轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn), , 常標(biāo)以常標(biāo)以+1+1，第，第1 1個(gè)核苷酸為嘌個(gè)核苷酸為嘌呤核苷酸呤核苷酸( (A或或G) )。上游或下游上游或下游, +, +或或- -表示表示 結(jié)合部位結(jié)合部位, , 長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為7bp, , 位于位于-10bp處，有處，有一一共有序列共有序列(-TATAAT-) RNA聚合酶的識(shí)別部位聚合酶的識(shí)別部位, , 由約由約6bp, 位于位于 -35bp, 也有也有共有序列共有序列(-TTGACA-)編碼鏈編碼鏈 5 3 啟動(dòng)子啟動(dòng)子5 M

11、eGPPPRNA產(chǎn)物產(chǎn)物原核生物啟動(dòng)子原核生物啟動(dòng)子轉(zhuǎn)錄起始部位轉(zhuǎn)錄起始部位+1基因轉(zhuǎn)錄區(qū)基因轉(zhuǎn)錄區(qū)-10-10區(qū)區(qū)TATAAT 結(jié)合部位結(jié)合部位TGTTGACA -35-35區(qū)區(qū)識(shí)別部位識(shí)別部位DNA模板鏈模板鏈 3 5 2. 2. 終止信號(hào)終止信號(hào)( (終止子終止子) ) DNA分子中決定分子中決定RNA聚合酶終止轉(zhuǎn)錄的特聚合酶終止轉(zhuǎn)錄的特定堿基序列。定堿基序列。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：終止部位含終止部位含GC富集區(qū)與富集區(qū)與AT富集區(qū)富集區(qū), ,它們分它們分別形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和連續(xù)的別形成發(fā)卡結(jié)構(gòu)和連續(xù)的U區(qū)，以終止轉(zhuǎn)錄。區(qū)，以終止轉(zhuǎn)錄。 蛋白蛋白因子輔助識(shí)別終止信號(hào)，參與終止。因子輔助識(shí)別終止信號(hào)，

12、參與終止。有反向重復(fù)序列有反向重復(fù)序列決定轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的回折形成決定轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的回折形成莖莖- -環(huán)環(huán)( (或稱發(fā)夾或稱發(fā)夾) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)AT富集區(qū)富集區(qū)GC富集區(qū)富集區(qū)反向重復(fù)序列反向重復(fù)序列AT富集區(qū)富集區(qū)GC富集區(qū)富集區(qū)一般認(rèn)為由終止子引導(dǎo)一般認(rèn)為由終止子引導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄終止是的轉(zhuǎn)錄終止是不依賴不依賴因子的因子的 四、四、 轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)1. 1. 不對(duì)稱性：不對(duì)稱性：雙鏈雙鏈DNADNA分子中一條鏈轉(zhuǎn)錄分子中一條鏈轉(zhuǎn)錄時(shí)，另一條鏈不被轉(zhuǎn)錄，這一現(xiàn)象稱為時(shí)，另一條鏈不被轉(zhuǎn)錄，這一現(xiàn)象稱為不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄。2. 2. 連續(xù)性：連續(xù)性：RNARNA的轉(zhuǎn)錄不需要引物，從起的轉(zhuǎn)錄不需要引物，從起

13、始位點(diǎn)開始到終止位點(diǎn)為止，連續(xù)合成始位點(diǎn)開始到終止位點(diǎn)為止，連續(xù)合成RNARNA鏈。鏈。3. 3. 單向性：?jiǎn)蜗蛐裕耗０彐湹姆较蚴悄０彐湹姆较蚴?535，聚，聚合時(shí)合時(shí)RNARNA鏈?zhǔn)茄劓準(zhǔn)茄?353方向延伸。方向延伸。4. 4. 有特定的起始和終止位點(diǎn)有特定的起始和終止位點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄過程1轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的起始2RNA鏈的延伸鏈的延伸3轉(zhuǎn)錄的終止轉(zhuǎn)錄的終止原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄作用分三個(gè)階段進(jìn)行原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄作用分三個(gè)階段進(jìn)行 ( (以大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄為例）以大腸桿菌的轉(zhuǎn)錄為例）一、轉(zhuǎn)錄起始一、轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個(gè)問題：1.1. RNARNA聚合酶必須準(zhǔn)確地

14、結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。板的起始區(qū)域。2.2. DNADNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。轉(zhuǎn)錄的模板。1.1. 辨認(rèn)起始位點(diǎn)辨認(rèn)起始位點(diǎn)： 亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子的亞基辨認(rèn)啟動(dòng)子的-35-35區(qū)，區(qū)，RNA聚合酶全酶聚合酶全酶( ( 2 2) )與模板疏松結(jié)合。與模板疏松結(jié)合。 酶滑行到酶滑行到-10-10區(qū)，通過區(qū)，通過 亞基與模板牢固結(jié)合。亞基與模板牢固結(jié)合。 2. 2. DNA雙鏈解開雙鏈解開： RNA聚合酶擠入聚合酶擠入DNA雙鏈中，解鏈長(zhǎng)度約雙鏈中，解鏈長(zhǎng)度約 20 20個(gè)核苷酸，個(gè)核苷酸， 拓?fù)洚悩?gòu)酶參與。拓?fù)洚悩?gòu)酶參與。

15、 轉(zhuǎn)錄起始過程：轉(zhuǎn)錄起始過程：3. 3. 在在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合 反應(yīng)，反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物。RNApol ( 2) - DNA （啟動(dòng)子）（啟動(dòng)子）- 5pppGpN- OH 3 轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物：轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物： RNA聚合酶聚合酶- -DNA模板模板- -四磷酸二核苷酸四磷酸二核苷酸5 -pppG -OH + NTP 5 -pppGpN - OH 3 + ppi1.RNA1.RNA聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合聚合酶與啟動(dòng)子的結(jié)合（亞基辨認(rèn)亞基辨認(rèn)-35-35區(qū)）區(qū)）2.2.DNADNA雙鏈的打開雙鏈的打開RNA RNA polpol （

16、全酶移向（全酶移向-10-10區(qū)區(qū)）3.3.RNARNA鏈上鏈上合成第一個(gè)合成第一個(gè) 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵5 -pppGpN-OH-3 亞基脫落亞基脫落（參與下一輪轉(zhuǎn)錄）（參與下一輪轉(zhuǎn)錄）由核心酶由核心酶( (2 ）催化鏈的延伸催化鏈的延伸二、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)二、轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)1 1. . 亞基脫落，亞基脫落，RNARNApolpol聚合酶核心酶變構(gòu)，聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著與模板結(jié)合松弛，沿著DNADNA模板前移；模板前移；2.2.核心酶核心酶沿模板鏈沿模板鏈3 3 55 方向移動(dòng)，方向移動(dòng)，RNARNA鏈鏈按按堿基配對(duì)規(guī)律堿基配對(duì)規(guī)律沿沿5 5 33 方向延伸方向延伸 ，NTPNTP不斷不

17、斷聚合，聚合，RNARNA鏈不斷延長(zhǎng)。鏈不斷延長(zhǎng)。 新生新生RNARNA鏈與模板鏈形成雜化雙鏈鏈與模板鏈形成雜化雙鏈( (該雜化分該雜化分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，RNARNA鏈游離后，鏈游離后，DNADNA雙鏈重新形成雙鏈重新形成雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)) ) 3.3.轉(zhuǎn)錄空泡的形成：轉(zhuǎn)錄空泡的形成：隨隨“轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡”和和DDRPDDRP不斷移不斷移動(dòng)動(dòng)( (單鏈模板不斷暴露單鏈模板不斷暴露) )，轉(zhuǎn)錄連續(xù)不斷地進(jìn)行。，轉(zhuǎn)錄連續(xù)不斷地進(jìn)行。 轉(zhuǎn)錄空泡轉(zhuǎn)錄空泡(transcription bubble)： DNADNA解開的兩條單鏈與解開的兩條單鏈與RNARNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)聚合酶及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)

18、物物RNARNA構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。構(gòu)成的轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。RNA-pol：40 bp以上；以上； 解鏈：解鏈：20 bp；RNA/DNA：12 bp。5 3 DNA原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象原核生物轉(zhuǎn)錄過程中的羽毛狀現(xiàn)象核糖體核糖體RNARNA聚合酶聚合酶三、轉(zhuǎn)錄終止三、轉(zhuǎn)錄終止 RNARNA聚合酶移到聚合酶移到DNADNA模板上終止信號(hào)時(shí)模板上終止信號(hào)時(shí), ,酶酶不滑動(dòng)，聚合停止不滑動(dòng)，聚合停止, ,轉(zhuǎn)錄完成，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄完成，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNARNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落。鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落。 合成特點(diǎn)：合成特點(diǎn)：因子參與的終止：因子參與的終止：因子因子與與RNARNA產(chǎn)物中富含產(chǎn)物中富含C C

19、的部位結(jié)合的部位結(jié)合, ,并誘使并誘使RNARNA聚聚合酶構(gòu)象改變停止滑動(dòng)；合酶構(gòu)象改變停止滑動(dòng)； 因子的解螺因子的解螺旋酶活性旋酶活性, ,利于利于RNARNA產(chǎn)物的釋放。產(chǎn)物的釋放。因子因子機(jī)制：機(jī)制： 依賴依賴Rho ()Rho ()因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止 非依賴非依賴RhoRho因子的轉(zhuǎn)錄終止因子的轉(zhuǎn)錄終止功能：功能：1.1.識(shí)別結(jié)合識(shí)別結(jié)合富含富含C C的的RNARNA鏈鏈2.ATPase2.ATPase活性活性3.3.解螺旋酶活性解螺旋酶活性1.1.依賴依賴 RhoRho因子的轉(zhuǎn)錄終止：因子的轉(zhuǎn)錄終止： 具有控制轉(zhuǎn)錄終止作用的蛋白質(zhì)因子。具有控制轉(zhuǎn)錄終止作用的蛋白質(zhì)因子。 機(jī)

20、制：機(jī)制：RhoRho因子與因子與RNA3RNA3 -OH-OH的的poly Cpoly C結(jié)合，結(jié)合， 抑制聚合酶活性，激活解螺旋活性。抑制聚合酶活性，激活解螺旋活性。2. 2. 非依賴非依賴 RhoRho因子的轉(zhuǎn)錄終止：因子的轉(zhuǎn)錄終止： DNA DNA模板近終止處，有模板近終止處，有特殊的堿基序特殊的堿基序列列，轉(zhuǎn)錄出，轉(zhuǎn)錄出RNARNA產(chǎn)物產(chǎn)物形成特殊的結(jié)構(gòu)形成特殊的結(jié)構(gòu)終止終止轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。 發(fā)夾結(jié)構(gòu)：發(fā)夾結(jié)構(gòu)：反向堿基互補(bǔ)序列。反向堿基互補(bǔ)序列。 末端末端PolyUPolyU：U:AU:A不穩(wěn)定。不穩(wěn)定。莖環(huán)結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄的機(jī)理莖環(huán)結(jié)構(gòu)終止轉(zhuǎn)錄的機(jī)理使使RNARNA聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；

21、聚合酶變構(gòu)，轉(zhuǎn)錄停頓；末端末端polyU polyU 使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離，使轉(zhuǎn)錄復(fù)合物趨于解離， RNA RNA產(chǎn)物釋放。產(chǎn)物釋放。5 pppG5 3 3 5 RNA-pol復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的區(qū)別相同點(diǎn)相同點(diǎn): : DNADNA 模板模板 依賴依賴DNADNA的聚合酶的聚合酶 堿基配對(duì)規(guī)律堿基配對(duì)規(guī)律 生成磷酸二酯鍵生成磷酸二酯鍵 鏈延長(zhǎng)方向鏈延長(zhǎng)方向5353復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn)復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn) 復(fù)復(fù) 制制 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄 模板使用模板使用 兩條全用、全部用完兩條全用、全部用完 參與子代參與子代只用一條、只用一段只用一條、只用一段 反復(fù)使用反復(fù)使用合成原料合成原料 dATP dGTP

22、dCTP dATP dGTP dCTP dTTP dTTP （dNTPdNTP）ATP GTP CTP UTPATP GTP CTP UTP (NTP)(NTP)合成酶類合成酶類 多酶催化多酶催化 DDDPDDDP單酶催化單酶催化 DDRPDDRP堿基互補(bǔ)堿基互補(bǔ) A- A-T T、G-CG-CA-A-U U、T-AT-A、G-CG-C起始物質(zhì)起始物質(zhì) RNARNA引物引物 3-OH3-OH全酶全酶-DNA-DNA復(fù)合物復(fù)合物合成方式合成方式 半保留復(fù)制半保留復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄 連續(xù)進(jìn)行連續(xù)進(jìn)行 合成產(chǎn)物合成產(chǎn)物 子代雙鏈子代雙鏈DNA DNA mRNA tRNA

23、 rRNA mRNA tRNA rRNA 第三節(jié)第三節(jié) 轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工原核原核RNARNA不需加工，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯不需加工，邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯真核真核RNA需要加工需要加工rRNAtRNAmRNA5 5 加帽加帽3 3 加尾加尾 剪接剪接在轉(zhuǎn)錄過程中在轉(zhuǎn)錄過程中轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后進(jìn)行一、一、mRNAmRNA的轉(zhuǎn)錄后加工的轉(zhuǎn)錄后加工 1. 5 1. 5 端形成端形成 帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu) ( (m7GpppGp) ) 7-7-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤- -三磷酸鳥苷三磷酸鳥苷帽子結(jié)構(gòu)的生成：帽子結(jié)構(gòu)的生成：帽子結(jié)構(gòu)的功能帽子結(jié)構(gòu)的功能: : 核內(nèi)生成核內(nèi)生成, , 保護(hù)保護(hù)mRNAmRNA不被核酸外切不

24、被核酸外切酶水解。酶水解。 與翻譯過程有關(guān)，與翻譯過程有關(guān)，帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白帽子結(jié)構(gòu)結(jié)合蛋白是翻譯起始必需的是翻譯起始必需的因子。因子。5 ppGp磷酸酶磷酸酶 Pi5 GpppGppppG ppi鳥苷酸鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶5 m7GpppGp甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶SAM5 pppGp2. 2. 3 3 - -末端末端 Poly A尾尾: : （長(zhǎng)約（長(zhǎng)約100-200bp100-200bp） 生成：生成：在核內(nèi)修飾在核內(nèi)修飾, , 與轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行。與轉(zhuǎn)錄終止同時(shí)進(jìn)行。 作用：作用：增加增加mRNAmRNA穩(wěn)定性，維持翻譯模板活性。穩(wěn)定性，維持翻譯模板活性。5 -AAUAAA-5 -AAUAA

25、A-核酸酶核酸酶-GUGUGUGRNA-polAATAAA GTGTGTG轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)5 5 3 3 3 3 加尾加尾AAAAAAA 3 mRNA 3. 3. mRNA的剪接的剪接 hnRNA被剪接體作用，剪除內(nèi)含子、被剪接體作用，剪除內(nèi)含子、連接外顯子，產(chǎn)生成熟的連接外顯子，產(chǎn)生成熟的mRNA的過程的過程 剪接剪接: :在細(xì)胞核內(nèi)在細(xì)胞核內(nèi), hnRNA, hnRNA剪切掉內(nèi)含子剪切掉內(nèi)含子, ,將多將多個(gè)外顯子連接為成熟個(gè)外顯子連接為成熟mRNAmRNA的過程為剪接的過程為剪接 剪接的本質(zhì)：剪接的本質(zhì)：磷酸酯鍵的轉(zhuǎn)移磷酸酯鍵的轉(zhuǎn)移 剪接特點(diǎn)：剪接特點(diǎn)：剪接部位的結(jié)構(gòu)為內(nèi)

26、含子末端的特剪接部位的結(jié)構(gòu)為內(nèi)含子末端的特定序列，分布在內(nèi)含子的三個(gè)部位，定序列，分布在內(nèi)含子的三個(gè)部位，5 5 端剪切端剪切點(diǎn)為點(diǎn)為GUGU；3 3 端剪切點(diǎn)為端剪切點(diǎn)為AGAG；靠近；靠近3 3 端含端含A A序列的序列的分支點(diǎn)分支點(diǎn)外顯子外顯子內(nèi)含子內(nèi)含子DNAmRNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄形成套索形成套索RNARNA，外顯子靠近外顯子靠近剪接體剪接體去除套索去除套索RNARNA，外顯子連接外顯子連接成熟成熟mRNAmRNAmRNAmRNA的剪接的剪接編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔, ,又連續(xù)鑲又連續(xù)鑲嵌而成，這些基因稱為斷裂基因。嵌而成，這些基因稱為斷裂基因。 斷裂基因斷裂基因(s

27、plite gene)CABD編碼區(qū)編碼區(qū) A、B、C、D非編碼區(qū)非編碼區(qū) 外顯子外顯子：（基因上的編碼序列）（基因上的編碼序列） 在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達(dá)為成熟并表達(dá)為成熟RNARNA的核酸序列。的核酸序列。 內(nèi)含子：內(nèi)含子：（基因上的非編碼序列）（基因上的非編碼序列） 在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，而在在斷裂基因及其初級(jí)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，而在剪接過程中被除去的核酸序列。剪接過程中被除去的核酸序列。4. 4. 堿基的修飾堿基的修飾 mRNAmRNA分子內(nèi)含有少量稀有堿基，例如甲分子內(nèi)含有少量稀有堿基，例如甲基化堿基是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)過甲基化修飾后形

28、成?；瘔A基是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)過甲基化修飾后形成。二、二、tRNAtRNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工 1.1.修剪和剪接修剪和剪接 5 5 - -端和端和3 3 - -端要通過修剪才能成熟。端要通過修剪才能成熟。 2. 2.添加添加CCACCA序列序列 tRNAtRNA必須有必須有3 3 -CCA-OH-CCA-OH末端才有活性。末端才有活性。 3. 3.堿基修飾堿基修飾 成熟的成熟的tRNAtRNA分子中包含許多修飾成分，分子中包含許多修飾成分， 而且不同的而且不同的tRNAtRNA修飾的內(nèi)容和數(shù)目都不同。修飾的內(nèi)容和數(shù)目都不同。 （1 1）甲基化）甲基化 如：如：A A A Am m （2 2）還原

29、反應(yīng)）還原反應(yīng) 如：如：U U DHU DHU （3 3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng) 如：如：U U （4 4）脫氨反應(yīng)）脫氨反應(yīng) 如：如：A A I ItRNAtRNA的加工的加工內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)含子編碼區(qū)內(nèi)切核酸酶內(nèi)切核酸酶外切核酸酶外切核酸酶P P P5 3 3 -OH 3 DNA內(nèi)含子內(nèi)含子初級(jí)轉(zhuǎn)錄物初級(jí)轉(zhuǎn)錄物3 3 端加端加CCA-OHCCA-OHP 除去內(nèi)含子除去內(nèi)含子（內(nèi)切酶與連接酶（內(nèi)切酶與連接酶）CCA-OH 3 成熟成熟 tRNA5 CCA-OH 3 內(nèi)含子內(nèi)含子 5 5 和和3 3 端的酶切端的酶切 3 3 加上加上CCACCA 去掉內(nèi)含子去掉內(nèi)含子 特異部位堿基的加工特異部位堿基的加工三、三、rRNArRNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工1 1、剪切作用：、剪切作用： 需核酸