第三章生物信息的传递上——转录.ppt
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1、第三章 生物信息的传递(上) 从DNA到RNA, 基本概念 转录起始: RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点,Contents,RNA的分类,DNA是遗传信息的载体,遗传信息的作用通常由蛋白质的功能来实现,但DNA并非蛋白质合成的直接模板,合成蛋白质的模板是RNA。正常细胞遗传信息的流向是: RNA包括hnRNA(不均一核RNA,heterogeneous nuclear RNA) 、 mRNA、 rRNA、tRNA、snRNA(小核RNA,small nuclear RNA)和scRNA(小胞浆RNA,small
2、 cytosol RNA) ,它们均与遗传信息的表达有关。 mRNA是遗传信息的携带者,其核苷酸序列决定着合成蛋白质的氨基酸序列;hnRNA是mRNA的前体,含有转录的、但不出现于成熟mRNA中的核苷酸片段(内含子); tRNA识别密码子,将正确的氨基酸转运至蛋白质合成位点; rRNA是蛋白质合成机器核蛋白体的组成成分;snRNA在hnRNA向mRNA转变过程的剪接中起十分重要的作用。,一、基本概念,生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。 基因表达的第一步 以D. S. DNA中的一条单链作为转录的模板 在依赖DNA的RNA聚合酶的作用下 按A U,C G 配对的原则,合成RNA分子. 模板
3、单链 DNA的极性方向为3 5, 而非模板单链 DNA的极性方向与RNA链相同,均为5 3.,转录(transcription) :,启动子(转录促进子):RNA聚合酶结合于DNA特异的转录起始区。启动子通常靠近转录起点。 转录单位(transcription unit):转录子 一段从启动子开始至终止子结束的DNA序列。 转录原点记为+1,其上游记为负值,下游记为正值,参与转录的物质,原料: NTP (ATP, UTP, GTP, CTP) 模板:DNA 酶: RNA聚合酶 其他蛋白质因子,RNA合成方向:5 3,转录的不对称性:,在RNA的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板
4、,称为转录的不对称性。,编码链与模板链,与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链(有意义链或正链);将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链(反义链或负链)。,结构基因:DNA分子上转录出RNA的区段,称为结构基因。, 基本概念 转录起始:RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点,Contents,二、参与转录起始的关键酶与元件,(一) RNA聚合酶,原核生物RNA聚合酶(大肠杆菌为例),全酶(holo enzyme) =核心酶(core enzyme) + (西格马)因子 大肠杆菌RNA聚合酶由
5、5个亚基所组成即2。 全酶:大肠杆菌RNA聚合酶整个酶分子2 核心酶: 亚基解离后的其余部分2,大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析,因子:, 促使RNApol与DNA 模板链结合, 位于前端的因子使双链解链为单链, 位于尾端的因子使单链新聚合为双链,因子:, 促进RNA pol + NTP RNA elongation, 催化磷酸脂键的形成, 与 Rho()因子竞争RNA 3-end, 构成Holo Enzyme后,因子含有 两个位点,对 NTP 非专一性结合, 因子:, 强碱性亚基, 促使RNA polymerase与 非模板链(sense strand)结合, 受蛋白酶K抑制,因子:, 重复使
6、用(Re-usable) 使 Holo-enzyme识别Sextama Box, 与模板链结合 修饰 RNApol 构型: 降低全酶与DNA的非专一性结合力 增强全酶与R, B site的专一性结合力,NusA 蛋白:一个RNA聚合酶附属因子。, 69 Kd, acid protein,和因子一样可以和RNA聚合酶的核心酶结合, 但不是很牢固。所以在纯化时,因子就取代NusA蛋白。 NusA + core E Impel RNA pol.使聚合酶在终止位点停下来等待因子(Rho factor)来终止RNA转录。,RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别,(二) 启动子(promoter),1.启动子定
7、义:指能被RNA聚合酶识别、结合并启动 基因转录的一段DNA序列,本身不被转录。 2.分类:原核生物启动子、真核生物启动子。 3.转录起点:与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基。,Promoter region including :,-35 (R),-10 (B),+1 (I),RNA, 原核生物启动子结构,Sextama box(PC区),TATA区:酶的紧密结合位点(富含AT碱基,利于双链打开) TTGACA区(PC区):提供了RNA聚合酶全酶识别的信号,是 因子识别和结合的位点。距离的大小是决定启动子强度的重要因素之一。,典型启动子的结构,16-19bp,5-9bp,大肠杆
8、菌RNA聚合酶全酶所识别的启动子区,与标准启动子序列同源性愈高 启动强度愈大; 与标准启动子序列同源性愈低 启动强度愈小; 与标准启动子序列差异很大 由另一种因子启动, 基本概念 转录起始: RNA聚合酶、启动子 转录的基本过程 转录后加工 原核生物与真核生物mRNA的特征比较 RNA合成与DNA合成异同点,Contents,三、转录的基本过程,1、起始位点的识别:RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。 2、转录起始:RNA链上第一个核甘酸键的产生 3、RNA链的延伸 亚基脱落,RNApol聚合酶核心酶变构,与模板结合松弛,沿着DNA模板前移; 在核心酶作用下,NTP不断聚
9、合,RNA链不断延长。,原 核 生 物 转 录 的 起 始 与 延 伸 过 程,核心酶 DNA RNA RNA-DNA杂交区长度为12个碱基,当RNA链离开模板链后DNA链重新复链。 DNA的解链部分约为17个碱基,与开放复合物在启动子初形成时长度相同。,4、转录终止, 终止子(terminator,t) 强终止子内部终止子 弱终止子需要因子(Rho factor) 又称为依赖性终止子Rho-dependent terminator) 分类: 不依赖Rho ()因子的转录终止 依赖Rho ()因子的转录终止,不依赖因子的终止,终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区,RNA形成发夹结构
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- 第三 生物 信息 传递 转录
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