RNA的生物合成和加工.ppt
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1、2019/2/14,1,转录与基因表达调控,Transcription of DNA,2019/2/14,2,一、转录DNA指导下RNA的合成,2019/2/14,3,DNA复制:以DNA为模板合成DNA,遗传信息自上一代细胞向下 一代细胞传递,转录:以DNA为模板合成RNA,遗传信息自DNA转录至RNA分子,翻译:以mRNA为模板合成蛋白质,遗传信息表达至蛋白质,反转录:以RNA为模板合成DNA(RNA病毒、真核细胞的端粒酶),RNA复制:以RNA为模板合成RNA(RNA病毒),2019/2/14,4,(一)模板,1、转录模板,两股DNA单链中只有一股可转录 可作为模板转录成RNA的一股DN
2、A链模板链 对应的一股DNA链编码链 能转录出mRNA,指导蛋白质合成的部分结构基因 其余的DNA可能转录(rRNA,tRNA),也可能不转录,2019/2/14,5,2、不对称转录,在一个包含许多基因的双链DNA分子中,各个基因的模板链不一定是同一条,对于某些基因以某一条链为模板进行转录,而对另一些基因则可由另一链为模板链。,2019/2/14,6,1.模板:DNA 2.合成方向:5 3 3.酶:均依赖DNA 4.碱基互补配对原则 5.产物:多聚核苷酸链,复制和转录的异同点,相同点:,2019/2/14,7,不同点:,模板 两股链均作为模板 模板链作为模板 原料 dNTP NTP 聚合酶 D
3、NA聚合酶 RNA聚合酶 产物 子代DNA双链 mRNA;tRNA;rRNA 配对 A-T;G-C A-U;T-A;G-C 引物 RNA引物 不需要引物 方式(特点) 半保留复制 不对称转录,2019/2/14,8,(二)参与转录的酶,1.原核细胞的RNA聚合酶 因子为起始因子,2.真核细胞的RNA聚合酶(核仁):催化rRNA前体的合成;:催化m的合成;:催化小分子的合成,2019/2/14,9,Mw:465480kD 亚基组成:2 (全酶) 2(核心酶),1、原核生物的RNA聚合酶(大肠杆菌),:起始因子,识别DNA模板上的转录起始位点前的特异碱基序列,引导RNA聚合酶结合到DNA的启动子,
4、开始转录 不同菌种因子大小差别很大 转录开始后,脱离聚合酶,核心酶催化RNA的延长,2019/2/14,10,RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点, 其上游有特异的碱基序列,为启动子(promoter) 并在另一位点处终止(终止子terminator) 此转录区域称为转录单位(DNA),转录单位:,转录起始点,2019/2/14,11,大肠杆菌的RNA聚合酶 全酶由5种亚基2 组成,因子与其它部分的结合不是十分紧密,它易于与2分离,没有亚基的酶称为核心酶只催化链的延长,对起始无作用。 四种亚基的功能分别为: 亚基:与启动子结合功能。 亚基:含催化部位,起催化作用,催化形成磷酸二酯键。
5、亚基:与DNA模板结合功能。 亚基:识别起始位点。,2019/2/14,12,RNA聚合酶:, 专一地转录不同的基因 转录过程、产物不同 对鹅膏蕈碱的敏感性不同,2、真核生物的RNA聚合酶,加工产生5.8S rRNA,18S rRNA 、28S rRNA,2019/2/14,13,814个亚基,Mw 500KD左右 无识别亚基 转录:起始复合体(转录因子、启动子、RNA聚合酶) 线粒体、叶绿体RNA聚合酶类似于原核生物 mRNA不稳定,寿命短,RNA聚合酶最重要,2019/2/14,14,(三)转录过程:起始、延长、终止,因子辨认启动子 RNA聚合酶结合到DNA的启动子,开始转录 启动子具有共
6、有的序列保守序列或一致性序列:在-10bp处有-TATAAT-,Pribnow盒;-35bp处有-TTGACA-,辨认点,1、模板的识别:,2019/2/14,15,识别正确的启动位点,启动子的结构至少由三部分组成: -35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号;-10序列是酶的紧密结合位点(富含AT碱基,利于双链打开);第三部分是RNA合成的起始点。,2019/2/14,16,单独的核心酶 与DNA随机疏松结合(低亲和力),不能区分启动子和一般序列,全酶:与启动子结合牢固(高亲和力),并开始转录,全酶通过扩散作用与DNA随机结合 与酶结合的DNA迅速被置换 全酶不断改变与DNA的结合部位,直到
7、启动子,转变为紧密结合,2019/2/14,17,真核生物:转录因子识别启动子 RNA聚合酶在起点处形成起始复合体 25bp(Hogness盒) CAAT GC TATA,mRNA转录起始点,增强子,增强启动子活性,,增强子序列可以远离启动子几千bp,位于上游或者下游,位于模板链或编码链,均能发挥作用,2019/2/14,18,启动子和转录因子,启动子:与基因表达相关的特定的DNA序列(顺式作用元件),RNA聚合酶与之特异结合,基因转录的开始部位 强启动子2秒钟启动依次一次转录 弱启动子10分钟一次,转录因子:RNA聚合酶起始转录需要的辅助因子(蛋白质),与顺式作用元件结合(反式作用因子) 识
8、别启动子,2019/2/14,19,2、转录的起始,在模板链上通过碱基配对合成最初的RNA链,加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。 所形成的启动子、全酶和核苷三磷酸复合 物称为三元起始复合物,第一个核苷三磷 酸一旦掺入到转录起始点, 亚基就会被 释放脱离核心酶。,2019/2/14,20,3、转录的延伸,因子脱离,核心酶向前移动,RNA链延长,原核、真核生物基本相同,不需要引物 因子脱落,核心酶构象变松弛 RNA的5端伸展在转录空泡之外 模板为A,转录产物相应为U 原核生物:转录、翻译同时进行,2019/2/14,21,第一个碱基总是G或A,2019/2/14,22,4、转录的终止,RN
9、A聚合酶到达基因转录终点 RNA、RNA聚合酶自DNA脱离,不依赖因子:模板链终止区的碱基形成特殊结构 RNA 3端形成茎环结构和一串寡聚U 依赖因子(因子与RNA结合,具ATP酶、解链酶活性),1)原核生物转录终止:,终止子:能够使转录终止的DNA序列 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助蛋白质因子 抗终止因子:能够使转录酶越过终止子继续转录蛋白质因子,2019/2/14,23,不依赖因子,2019/2/14,24,2019/2/14,25,2) 真核生物的转录终止,编码链:mRNA合成一段AAUAAA,在此处酶将其切断。 mRNA:polyA尾巴,2019/2/14,26,二、转录
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