生物信息的傳遞市公開課獲獎課件

1、第三章 生物信息傳遞（上）王印王印制作第1頁第1頁DNA是遺傳信息貯存者，蘊藏于DNA遺傳信息傳遞到RNA分子，然后再傳給蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是遺傳信息表示者，這就是遺傳信息流向中心法則，也是基因表示基本環(huán)節(jié)。王印制作第2頁第2頁王印制作第3頁第3頁主要內(nèi)容一、RNA轉(zhuǎn)錄二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始三、原核生物和真核生物mRNA特性比較四、終止與抗終止五、內(nèi)含子剪接、編輯及化學修飾王印制作第4頁第4頁一、RNA轉(zhuǎn)錄王印制作第5頁第5頁一、RNA轉(zhuǎn)錄基因轉(zhuǎn)錄是基因表示第一步，也是最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一個基因能否表示關(guān)鍵往往是在轉(zhuǎn)錄階段。因此闡明轉(zhuǎn)錄分子機制是理解基因表示極為主要內(nèi)容。王印制作第6頁第6頁一、RNA轉(zhuǎn)錄

2、基因表示完畢必須通過遺傳信息從DNA到RNA然后從RNA到蛋白質(zhì)。RNA分子以DNA分子一條鏈為模板在依賴于DNARNA聚合酶催化下合成。依賴于DNARNA聚合酶也簡稱為RNA聚合酶。RNA分子合成被起始、被延長、被終止過程叫轉(zhuǎn)錄。 王印制作第7頁第7頁一、RNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是由RNA聚合酶催化、通過互補堿基配對來合成RNA反應?；駾NA總是以mRNA相一致(除了T和u之間差別外) 非模板鏈序列來表示。非模板鏈稱為故意義鏈，又稱為編碼鏈。合成RNA轉(zhuǎn)錄模板DNA稱為反義鏈或模板鏈。王印制作第8頁第8頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程王印制作第9頁第9頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程1、基本過程（1）模板辨

3、認：RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈互相作用并與之相結(jié)合過程。 原核基因中進行起始反應所必要所有序列稱為 “啟動子”。王印制作第10頁第10頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程（2）轉(zhuǎn)錄啟始：起始是RNA聚合酶結(jié)合到基因雙鏈DNA上，局部解鏈，使底物dNTP與模板鏈堿基進行配對。伴隨第一個核苷酸參入，起始階段結(jié)束。第一個核苷酸參入部位稱為起始位點。 王印制作第11頁第11頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程（3）延伸：是底物核苷酸共價加入到生長多核苷酸鏈3端，在解螺旋區(qū)域形成暫時 RNADNA雜合分子。聚合酶沿著DNA移動，一段短雙螺旋解開，使模板鏈不斷暴露出新單鏈部分。伴隨聚合酶向前移動，合成RNA從模板DN

4、A脫開，模板DNA又與故意義鏈配對成為雙鏈。 王印制作第12頁第12頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程（4）終止：包括辨認某一個終止位點，堿基不再加到鏈上，磷酸二酯鍵形成停止，轉(zhuǎn)錄復合物移動終止，酶和RNA脫離模板，DNA重新形成雙螺旋。 王印制作第13頁第13頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程大腸桿菌中依賴于DNARNA轉(zhuǎn)錄過程圖王印制作第14頁第14頁一、RNA轉(zhuǎn)錄1、基本過程大腸桿菌中依賴于DNARNA轉(zhuǎn)錄過程圖王印制作第15頁第15頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份王印制作第16頁第16頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份（1）RNA聚合酶（2）轉(zhuǎn)錄復合物王印制作第17頁第1

5、7頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份（1）RNA聚合酶：RNA聚合酶最基本活性是在RNA合成中指導底物同模板DNA堿基配對以及催化磷酸二酯鍵形成。當前研究得最透徹是大腸桿菌聚合酶。 王印制作第18頁第18頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份王印制作第19頁第19頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份王印制作第20頁第20頁一、RNA轉(zhuǎn)錄2、轉(zhuǎn)錄機器主要成份王印制作第21頁第21頁一、RNA轉(zhuǎn)錄3、RNA合成基本特性王印制作第22頁第22頁一、RNA轉(zhuǎn)錄3、RNA合成基本特性3、RNA合成基本特性（1）底物前體：RNA合成前體是4種5核糖核苷三磷酸(5ATP、GTP、CTP和UTP)。在聚合反應

6、中，一個 NTP3OH基因與第二個NTP5P發(fā)生聚合，形成磷酸二脂鍵，釋放出焦磷酸和自由能，從而推動反應向聚合方向進行。這與DNA合成中發(fā)生反應基本相同。 王印制作第23頁第23頁一、RNA轉(zhuǎn)錄3、RNA合成基本特性（2）模板：被轉(zhuǎn)錄DNA區(qū)域總呈雙鏈形式，但在任何特定區(qū)域中只有模板鏈(反義鏈)作為RNA合成模板。按堿基配正確原則，依托NTP與DNA上堿基配正確親和性被選擇。因此在轉(zhuǎn)錄區(qū)域內(nèi)DNA雙鏈必須部分解鏈，形成模板鏈DNA與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA部分雙鏈，伴隨轉(zhuǎn)錄向前推動，釋放出RNA，又恢復成雙鏈DNA。 王印制作第24頁第24頁一、RNA轉(zhuǎn)錄3、RNA合成基本特性（3）RNA合成方向：新合

7、成RNA鏈總是按5-3方向進行延伸。底物5-NTP總是加到新生鏈3-OH末端，與DNA聚合反應鏈延伸方向相同。RNA鏈5-3合成方向與模板DNA方向總是反向平行。 王印制作第25頁第25頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始王印制作第26頁第26頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第27頁第27頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、開啟子：開啟子是一段特定直接與RNA聚合酶及其轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合、決定基因轉(zhuǎn)錄起始是否DNA序列。不同開啟子對RNA聚合酶親和力不同，所結(jié)合反式作用因子（trans-acting factors）也不同，因此，基因轉(zhuǎn)錄活性也很不相同。 王印制作第28頁第28頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子典型

8、原核啟動子有四大要素 ：轉(zhuǎn)錄起始位點，-10區(qū)，-35區(qū)和-10區(qū)與-35區(qū)之間間隔。 原核基因轉(zhuǎn)錄起始位點通常是嘌呤，其序列為CAT（A為起始位點）。-10區(qū)是一個6堿基保守序列（常以-10為中心）。T80A95t45A60A50T96，有助于DNA解鏈。-35區(qū)是另一個6堿基保守序列（常以-35為中心）。T82T84G78A65C54a45研究表明，當-10區(qū)和-35區(qū)中心位置相距16-18bp時，該啟動子功效較強；相距較近或較遠時，起始轉(zhuǎn)錄功效都相應削弱。 王印制作第29頁第29頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第30頁第30頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第31頁第31頁

9、二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子真核基因開啟子 ：真核生物有3類RNA聚合酶，負責轉(zhuǎn)錄3類不同開啟子。王印制作第32頁第32頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第33頁第33頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子由RNA聚合酶I負責轉(zhuǎn)錄rRNA基因，啟動子（I類）比較單一，由轉(zhuǎn)錄起始位點附近兩部分序列構(gòu)成。第一部分是關(guān)鍵啟動子（core promoter），由-45+20位核苷酸構(gòu)成，單獨存在時就足以起始轉(zhuǎn)錄。另一部分由-170-107位序列構(gòu)成，稱為上游調(diào)控元件，能有效地增強轉(zhuǎn)錄效率。 王印制作第34頁第34頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第35頁第35頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子由

10、RNA聚合酶II負責轉(zhuǎn)錄II類基因包括所有蛋白質(zhì)編碼基因和部分snRNA基因，后者啟動子結(jié)構(gòu)與III類基因啟動子中第三種類型相同，編碼蛋白質(zhì)II類基因啟動子在結(jié)構(gòu)上有共同保守序列。轉(zhuǎn)錄起始位點沒有廣泛序列同源性，但第一個堿基為腺嘌呤，而兩側(cè)是嘧啶堿基。這個區(qū)域被稱為起始子（initiator， Inr）。王印制作第36頁第36頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子由RNA聚合酶負責轉(zhuǎn)錄是5SrRNA、tRNA和一些核內(nèi)小分子RNA（snRNA），其啟動子（類）構(gòu)成較復雜，又可被分為三個亞類。兩類5S rRNA和tRNA基因啟動子是內(nèi)部啟動子（internal promoter），位于轉(zhuǎn)錄起始位點下游，都由兩部分構(gòu)成。第三類啟動子由三個部分構(gòu)成，位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游。 王印制作第37頁第37頁二、啟動子與轉(zhuǎn)錄啟始1、啟動子王印制作第38頁第38頁王印制作第39頁第39頁課堂測驗單號同窗原座位作測驗，其它同窗安靜離開教室靜王印制作第40頁第40頁課堂測驗課堂測驗規(guī)則：最高10分，最低1分，作弊0-n分，請假中間分數(shù)，未來（沒請假）0分。準備好后作下列試題，每人只作1題，如答錯題只計1分，多答無效。所有為簡答題。作完后親自交給我并馬上離開教室。