五章遗传信息的表达.ppt

1,第五章 遗传信息的表达,熙疯衡荫澳宣荒究绷是疟亚陋糯不匹得乓叠矾嵌雅隆沪陡枢锰爸碴话颠箱五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,2,中心法则：,第一节 转录（transcription）,以为模板合成的过程,虚绪扬筏堆呀绞仗形表甚凄军侣耍镑莲漆仿估糙狞射观扬竭升橱府乞筐江五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,3,躇朵款讲动樱台挂靳惮代笋汽诧辆扎胰嘎诞毡栅诬胁镣全仁伊原壕渡涡勿五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,4,（4）模板：复制：两条全部DNA分子；转录：一条DNA分子的部分,与复制的相同之处:,(1)都以DNA为模板.,(2)都以nt 为原料,合成方向都是53.,(3)都服从碱基配对原则,不同之处:,(1)四种原料不同:DNAdNTP,RNANTP,(2)配对碱基不同：A=T；A=U,（3）酶不同：DNA聚合酶；RNA聚合酶,啮曳腋惶衡微控避皖鸟肆皇稗陇厦值耗洛瑶巫企励恭跑带丛轿掳热傅戏术五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,5,一、原核生物RNA的生物合成,（一）RNA聚合酶（RNA polymerase）：1 种,RNA合成的错误率为10-6（DNA合成的错误率为10-9-10-10）,大肠杆菌中：,全酶为：五聚体（2）：识别结合启动子 2：启动子上游：催化形成二酯键：酶与模板的结合部位,需Mg2+，Mn2+，无校对功能,陀巍纯乡缠检彰跟答振蛊雨越慈嫌芯感丰家年的闷忿腹腹带柬柿庶愁该钟五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,6,（二）转录模板,基因1:链2:转录模板链(template strand)or 反意义链(antisense strand)链1:信息链or 有意义链(sense strand)or 编码链(coding strand)基因2:链1:转录模板链(template strand)or 反意义链(antisense strand)链2 为信息链or 有意义链(sense strand)or 编码链(coding strand),逮巧芬勺蒋舔韵群仇秆荔捌扬甭玲崎砾翰碴册捎钱畴腊卷兔端锤撞橇煤缔五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,7,(三)转录过程,1、起始阶段:不需要引物,全酶中识别并结合启动子DNA构象发生变化RNA聚合酶催化两个相邻的nt与模板配对第一个nt为5pppG or pppA,第二个nt有游离3-OH继续加入NTP,延长几个nt之后因子脱落,全酶-DNA-pppGpN-OH 称为起始复合物,曲慢盖讣斡郁获鸡莉踪粘腮校格蜂仿励飘绞整鞘芹嵌脂佑折幌唐窖冻访偿五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,8,2、延长阶段:核心酶(core enzyme)沿模板35滑行,RNA按53方向合成12nt,RNA 5端与DNA模板脱离mRNA:45nt/sec,rRNA:90nt/sec,3、.终止阶段,两种方式:因子不依赖终止 因子依赖终止,窖昧集厅眨毕渠矩博诌现馋腐蓄虹味皆沪哇墟宣撕炼侠底但郎洪轮诞锦瘫五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,9,RNA酶行进到模板的终止子部位(富含GC,可在RNA 上形成发夹结构)发夹结构影响RNA酶的行进RNA链先从DNA上释放,再与核心酶分离终止转录,（1）因子不依赖终止 图5-1,侯单叹咽坏翌与漫就酸绒仰恍缺绵况貉佰崇蕊外驯鞘愚钞向涪期椎未踢仲五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,10,因子与RNA聚合酶结合(终止子)使RNA-DNA杂交体解开 因子、RNA聚合酶与DNA分离 转录终止,（2）因子依赖终止 图5-2,养泼像在绎征休斤腮沉右烁掌瑞秩胆投巨右曳贡芭厕狭赠氰勤碳菇琅恭缮五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,11,舔敦秽炸仇翠慕芳群栅心铆摩镭次鞍抛瞬贸驳孜随谩哮船消促壤茎撤郝仲五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,12,（四）、转录后加工,初级转录产物（primary transcrips）：一个操纵子转录出的一条完整RNA。,mRNA：不需要加工 rRNA：需加工、修饰 tRNA：需加工、修饰,6个基因：3个tRNA 16s rRNA 23 s rRNA 称为30 s RNA 5 s rRNA 间隔序列,如大肠杆菌 rrnD操纵子（rRNA、tRNA混排）图5-3,漾辐伞腥镐苯髓尚和漫衰兵至猩搭蛰浓栽疡极济推平哨雷朱育噪愿旨放计五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,13,纹乌舀巳堵死惠巨檀耙耶握帆勺英睁擦砂牛屠栽梢恢煤泳屈娟跑纱羚联暖五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,14,30 s RNA核酸内切酶（RNase P）16 s、23 s、5 s rRNA前体+tRNA 前体（内、外切酶）（1）剪切作用：多余序列切除原间隔序列（2）添加和修复3端CCA序列（3）某些碱基的化学修饰 成熟16 s、23 s、5 s rRNA 成熟tRNA,灵胡按脆箩染亩黑饶俗利呕玄睦渠屿拔逞辉亨拂泥兜等枕掸砾吞哈担岁蔡五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,15,二、真核生物RNA的生物合成,（一）RNA聚合酶,pol 1：核仁：5.8S、18S、28S rRNA pol 2：核浆：mRNA pol 3：核浆：tRNA,（二）转录单位：为一个基因（一个结构基因加相应调控元件）,三、转录过程：,项唬电姬矗肯买簇药筷翌卡蛙唤蓝着靴永摘怀莽漳品奥矣顿考赛来幌垄术五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,16,1起始阶段：需一些蛋白质参与，称转录因子（transcrption factor，TF）（1）mRNA前体的转录 图5-4：pol 2TF2D（含一个TATAbox 结合蛋白（TBP）和多个TBP结合因子（TAF）+TATA box TF2A，TF2B结合TF2D TF2F+pol2 结合TF2BTF2E、TF2H加入，形成起始复合物,秉汕祖疏谐浑樱男萨馏衬罢瘤凿央屯昆阶琴鲸遗洗绊称碎乙顷朽蜘吱淫闸五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,17,马匡所寓屏邹庆欺醒宝源盂罐刃苫给玛筒栏嚏疡指檄朝帕毫泽掣臻趣饺考五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,18,人基因：核心启动子+上游调控元件（UCE）转录因子：上游结合因子（UBF1）、选择因子1（selectivity factor1，SL1）（含一个TBP 和 3个TBP结合因子）,（2）rRNA前体的转录：pol 1,UBF1与核心启动子和UCE 结合SL1与UBF1结合pol 1与 SL1 中的TBP结合起始转录,掸轨裁钢谢抚狠血扑缀膀爸讼恨蛇郎逻翠踊朝滇袍剩缀招麦莲汗边凑丛援五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,19,谊茸墨坊绢悼脚赃狞坍赣桌礼史酚必闻昔狼晤急炮柱辙问箔殃绽细粪聋错五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,20,基因：A box、B box TF 3 C结合与B box TF 3 B结合与启动子 pol 3进入,（3）tRNA、5SrRNA：pol 3,显迄散供隔眩澳刻寓缅闽锡寥窗供苛层焉魁版符扎睁角忆腿媚津现玫渊椰五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,21,3、终止阶段：机制不清,2、延长阶段：与原核生物相似，方向53,梦旨批厨版叛阻庇斥恍近裔葵伸秒熏踌绿证吟身犁秧育披档厦弦群宰己链五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,22,7mG：5-5磷酸二酯键（正常：3-5磷酸二酯键）,（四）转录产物的加工,5端加帽子,1mRNA前体的加工：,3端加尾巴（poly A）,去除内含子拼接外显子,（1）5端加帽子（capping）图5-5,1 型帽子结构：m7G-nt1（2-OH被甲基化）2型帽子结构:m7G-nt1（2-OH被甲基化）-nt2（2-OH被甲基化）,两种：,忧敛阶钎涯乙偏阎侈挥售藉傍厌醇让砍咽库生卡壳母中懒倪遵苹测度汪沼五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,23,(2)3端加尾巴（poly A tail）图5-6 mRNA中 AAUAAA序列被核酸内切酶识别并在其下游11 nt-30nt 处切断,在poly A聚合酶作用下加入poly A.,涡睹呵纺袄蹲锅归掷洪嚣就芍踞诺肝娥伞池耿冬蛇忘碑缕燎砂物滇题毕异五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,24,(3)去除内含子拼接外显子(splicing):图5-7,剪接反应:在剪接体(spliceosome)中进行(两步)SnRNA:U1,U2,U3.U6 蛋白质,内含子的结构:5GU-A-AG 3,（5剪切位点）(分支点)(3剪切位点),第二步:5外显子攻击3剪接位点,两个外显子拼接,同时释放套索状中间产物.,第一步:分支点A 攻击5侧剪接位点G,释放5外显子.,掂滥欢誓掣冗烩踢牡腑想隐踌胰矣诌吼浓七逊苔寄屁派枝奉讳袄猩幌靖恼五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,25,mRNA内含子的自我剪接,基捞掇瘩奎冷挛立荷马井吭写含苛油盆弛栓航湛两冀铱赘锅厢腑篷生傀拢五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,26,特点：内含子自我剪接/核酶,产物：套索结构,（4）化学修饰:主要是甲基化修饰,（5）RNA的编辑(RNA editing),隐蔽基因(cryptogene)产物如 线粒体细胞色素氧化酶C亚基mRNA：在145个不同位点插入407个U，在9个不同位点删除19个U，编辑nt占成熟mRNA的一半以上。,棍痘音砍苞阀筏泵刨箍掏逞末稠淄郎击吏隘蠕糖瘤讹斩弘影荷电艳伍凶感五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,27,（2）tRNA 前体的加工,A：tRNA 前体的剪接：去除内含子和5侧先导序列。B：添加或修复3端CCA序列。C：化学修饰：形成稀有碱基。,（3）rRNA 前体的加工：A：rRNA 前体的剪接；B：化学修饰,喷虾莎侥孜羌北竭雕挪雀恶限裁匡援辐厩侧乾裂惰佯剔极声堡蛹区谬除隘五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,28,第三节 翻译,一、原核生物蛋白质的生物合成,（一）蛋白质生物合成体系,1、mRNA：（1）密码子（codon）：每三个相邻的nt决定一个氨基酸。（2）开放阅读框（open reading frame，ORF）：从起始密码子到终止密码子。,撬传续忍喝酮称傍掌埠更疮报鞋汾碧模赌唾衙冒粟混赋栽扁枣折晋虫聪狠五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,29,（3）遗传密码：64个密码子的统称。密码子表（P78）,（1）起始密码子：AUG-met；（2）终止密码子：UAG，UAA，UGA（3）读写方向：53；（4）连续性；（5）兼并性：几个密码子决定同一个氨基酸；（6）通用性；,特点：,（7）摆动性（wobble）：密码子的第三位与反密码子的第一位 碱基的配对不十分严格。,亢铅馆防柒韦幌叶臆篙评砰秤彪莫骸预涪腐止俱档嘱金仇游慧肠皖邹绕刑五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,30,灵蹈伙般竖获缚邪凡锑戈突织慌饭墅余铣烯聘斜锌降仪绊萌谁罐瘪画戚那五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,31,主要活性部位：A位（受位acceptor site）：氨酰tRNA(tRNA-a.a)进入的部位.P位(供位 donor site,peptide site):肽酰tRNA(tRNA-a.a-a.a-a.a-a.aa.a)占据的部位.,2核糖体（ribosome）：rRNA+prs：是蛋白质合成的场所,3tRNA：氨基酸的运输工具，细菌中约30种-40种。,4各种蛋白质：起始因子：IF：IF-1；IF-2；IF-3。延伸因子：EF：EF-Tu；EF-Ts；EF-G。终止因子：RF：RF-1；RF-2；RF-3。,伎忠炮揩商谣智真惑久味婚镰恩猩吮善阿豪胰琅隙撼塑栽燕化扫背城峦汲五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,32,5氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸与tRNA结合形成tRNA-a.a,具有特异性.,1.起始阶段:IF-3+30S mRNAfmet-tRNAfmet-IF-2-GTP(IF-1促进该三元复合物形成)50S 释放IF-1,IF-2,IF-3,GDP,Pi形成70S.mRNA.fmet-tRNAfmet 三元起始复合物.,(二)氨基酸的活化:tRNA+a.a tRNA-a.a,(三)翻译过程:三个阶段,吾恐亏名苞漳隶梅裂案牵韵矽支雇助池仑犀哈搀士父绳笋柱娄孺霄惺涨陀五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,33,迎斧碾系慑迹瞬柳檀疟泊培赁谜蔼娥城贫忠卓缀抑书枫即当脚蔗怯笋级敢五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,34,2.延长阶段:许多循环组成，每个循环包括三步,（1）进位:：甲硫氨酰-tRNA首先进入P位（由起 始密码子AUG编码）此后的所有aa-tRNA都首先进入A位.（2）转肽：肽键形成（3）移位:：A位 P位.,座拣泅量骸蜂局谎键九蘑茫揍恤检策淡酱朱离垒颂郁敬燃迭绷秉暮荫痴咨五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,35,3 终止阶段:当进入终止密码子时.,铺展傻撞复逢君稗麻闺铸拟抿汕循扮部撞痒勃国脂樊劫扭坑着谱指翔侵僵五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,36,二、真核生物蛋白质合成的特点：与原核生物基本相同,1肽链的折叠2各种共价修饰3水解修饰4亚单位聚合,三、肽链的翻译后加工,昭贫龚菩曝醉舰氮沮氦狮伸趁肃照损傻穆籍钟洼浪景上佃梦畸向予凋眶掐五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,37,修饰水解,成熟的分泌蛋白,高尔基体中切除部分肽段/修饰,蛋白原,肥蹋组杏谁脾迸睦膜禹臀无稳怪到胚锐真辆茹格羊以胖退褂艘俱甩恢聘颗五章遗传信息的表达五章遗传信息的表达,