遗传信息的表达.ppt
1,第五章 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,3,4,（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,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,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),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,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,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5-1,10,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5-2,11,12,（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5-3,13,14,30 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,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：,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,17,18,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,19,20,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 3,21,3、终止阶段：机制不清,2、延长阶段：与原核生物相似，方向53,22,7mG：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：,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.,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.,25,mRNA内含子的自我剪接,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。,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,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。,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。,30,31,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。,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,33,34,2.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.,35,3 终止阶段:当进入终止密码子时.,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,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,
