生物化学RNA的生物合成省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第十二章第十二章 RNARNA生物合成生物合成第1页第一节第一节 RNARNA聚合酶及聚合酶及RNARNA转录普通特点转录普通特点转录体系组分模板模板DNA(只基因中一条链转录)底物底物ATP、GTP、CTP、UTP酶酶RNA聚合酶催化3,5-磷酸二酯键生成(RNA聚合酶不需引物、无较读功效)金属离子金属离子Mg2+、Mn2+转录因子(真核)转录因子(真核)参加转录开启终止蛋白(终止蛋白(因子因子(原核)(原核)参加转录终止第2页RNARNA聚合酶聚合酶真核生物RNA聚合酶种类及性质种类种类型型型型型型线粒体型(线粒体型(MtMt型)型)分子量分子量5.5105.5105 56106105 5
2、6106105 5(6.46.86.46.8)10105 5分布分布核仁核仁核质核质核质核质线粒体线粒体产物产物 rRNArRNA前体前体(5.8S5.8S、18S18S、28S28S)mRNAmRNA前体前体tRNAtRNA前体前体5s rRNA 5s rRNA snRNAsnRNA线粒体线粒体RNARNA对利福平敏感性不敏感不敏感不敏感不敏感不敏感不敏感敏感敏感对鹅膏蕈碱敏感性(二环八肽)不敏感不敏感非常敏感非常敏感敏感敏感不敏感不敏感第3页第4页原核生物原核生物RNARNA聚合酶聚合酶E.coliE.coliRNARNA聚合酶是由四种亚基组成六聚体聚合酶是由四种亚基组成六聚体(2 2)第
3、5页原核生物RNA聚合酶各亚基功效亚基亚基分子量分子量功效3651236512控制转录速率150618150618含有起始和催化作用155613155613兼有解链和催化作用兼有解链和催化作用(常见为(常见为7070)7026370263识别起始点,帮助关键酶与模板结合。(一旦转录开始,便与关键酶脱离)不清楚不清楚第6页模板链模板链(反义链)(反义链)编码链编码链(有义链)(有义链)转录模板连与编码链转录模板连与编码链第7页转录是不对称性转录是不对称性1.1.对于一个基因只有模板链转录;对于不一样基因模板链对于一个基因只有模板链转录;对于不一样基因模板链并非总在同一并非总在同一DNADNA链上
4、。链上。2.2.RNARNA链延长方向是链延长方向是5 533第8页二、转录与复制异同点二、转录与复制异同点转录转录复制复制模板DNA(两条链均做模板)DNA(只有基因中模板链被转录),即转录不对称底物ATP、GTP、CTP、UTPdATP、dGTP、dCTP、dTTP聚合酶RNA聚合酶(催化3,5-磷酸二酯键生成,能将两个单核苷酸聚合,且无较读功效)DNA聚合酶(催化3,5-磷酸二酯键生成,不能将两个单核苷酸聚合,且有较读功效)引物不需要需RNA引物碱基配对A-T、G-C、T-A、C-GA-U、G-C、T-A、C-G链延伸方向 5353加工需要不需要第9页第二节 真核生物转录过程开启子(开启
5、子(promoterpromoter):位于结构基因上游,供):位于结构基因上游,供RNARNA聚合酶及聚合酶及一些转录因子识别结合,并开启转录一段特异一些转录因子识别结合,并开启转录一段特异DNADNA序列。序列。类开启子类开启子(RNA(RNA聚合酶聚合酶);类开启子类开启子(RNA(RNA聚合酶聚合酶);类开启子类开启子(RNA(RNA聚合酶聚合酶)-30第10页转录因子(转录因子(TF):直接或间接与):直接或间接与RNA聚合酶及模板聚合酶及模板DNA相互作相互作用蛋白因子。参加转录开启。用蛋白因子。参加转录开启。TF(RNA聚合酶聚合酶);TF(RNA聚合酶聚合酶);TF(RNA聚合
6、酶聚合酶)RNA-pol所需基本转录因子转录因子转录因子亚基组成和分子量(亚基组成和分子量(kD)功功 能能TFA12,19,35帮助TFD与TBP对开启子结合TFB33促进RNA-pol结合及作为其它因子桥梁TFDTATA盒结合蛋白(盒结合蛋白(TBP)38识别与结合TATA盒TBP辅助因子(辅助因子(TAF)辅助辅助TBP与与DNA结合结合TFE57()34()促进TFH 对TFRNA聚合酶最大亚基羧基末端结构域(CTD)磷酸化TFF30,74与与TFB结合结合TFH具解旋酶活性,蛋白激酶活性,具解旋酶活性,蛋白激酶活性,使使RNA-pol大亚基羧基末端结大亚基羧基末端结构域磷酸化构域磷酸
7、化第11页一、一、mRNA合成合成(一)起始阶段(一)起始阶段1.1.开启子开启子(类类)第12页(一)转录起始阶段(一)转录起始阶段转录起始阶段转录起始阶段转录前起始复合物形成转录前起始复合物形成在转录因子帮助下,在转录因子帮助下,RNARNA聚合酶开启子结合并解链形成转录聚合酶开启子结合并解链形成转录泡,并产生第一个泡,并产生第一个3 3,5 5-磷酸二酯键。磷酸二酯键。RNARNA链第一个核苷酸多为嘌呤核苷酸,最常见为鸟嘌呤核苷链第一个核苷酸多为嘌呤核苷酸,最常见为鸟嘌呤核苷酸酸转录泡转录泡RNA聚合酶聚合酶RNA(链)(链)编码编码链链模板链模板链第13页转录前起始复合物形成转录前起始
8、复合物形成组装次序为组装次序为TFDABFRNA Pol E H第14页(二)转录延长阶段(二)转录延长阶段转录延长阶段转录延长阶段RNARNA聚合酶沿聚合酶沿DNADNA模板不停移动,模板不停移动,DNADNA不停解链,不停解链,RNARNA链不停延长,转录后链不停延长,转录后DNADNA单链不停重新形成双链单链不停重新形成双链第15页第16页(三)转录终止(三)转录终止转录终止转录终止出现转录终止剪切信号序列出现转录终止剪切信号序列第17页(二)(二)rRNArRNA合成合成1.rRNA1.rRNA基因结构特点基因结构特点第18页2.rRNA2.rRNA转录起始转录起始第19页三、三、5S
9、rRNA和和tRNA合成合成1.tRNA基因结构特点及转录起始基因结构特点及转录起始第20页2.tRNA转录起始转录起始第21页5SrRNA 转录起始转录起始第22页第三节第三节 真核生物真核生物RNARNA转录后加工转录后加工p初级转录产物:转录生成尚不含有生物活性初级转录产物:转录生成尚不含有生物活性RNARNA分分子子p转录后加工:初级转录产物经过一系列改变后含转录后加工:初级转录产物经过一系列改变后含有生物活性过程有生物活性过程p加工过程包含:核苷酸部分水解、连接反应、加加工过程包含:核苷酸部分水解、连接反应、加帽、加尾以及核苷酸修饰等帽、加尾以及核苷酸修饰等第23页一、一、mRNA加
10、工加工真核成熟真核成熟mRNA前体称为不均一核前体称为不均一核RNA(hnRNA)(一)切除内含子,连接外显子。(一)切除内含子,连接外显子。发生在细胞核里。发生在细胞核里。鸡卵清蛋白成熟鸡卵清蛋白成熟mRNAmRNA与与DNADNA杂交电镜图杂交电镜图第24页外显子(外显子(exon):):hnRNA分子中编分子中编码氨基酸序列码氨基酸序列内含子(内含子(intron):):hnRNA分子中不分子中不编码氨基酸序列编码氨基酸序列大多数内含子大多数内含子5为为GU,3为为AG。剪接体(酶)催化内含剪接体(酶)催化内含子切除和外显子连子切除和外显子连接接催化机理是亲电转酯反催化机理是亲电转酯反应
11、应内含子功效:有些内含内含子功效:有些内含子在基因表示中起子在基因表示中起作用;有些内含子作用;有些内含子可为酶编码可为酶编码第25页第26页(二)(二)hnRNA5端加端加“帽帽”(三)(三)hnRNA3加加“尾尾”发生在细胞核里。发生在细胞核里。第27页(四)(四)hnRNAhnRNA甲基化修饰甲基化修饰发生在核内或胞质内发生在核内或胞质内第28页(五)(五)RNARNA编辑:编辑:指改变指改变mRNAmRNA分子中碱基而使同一基分子中碱基而使同一基因表示出不一样蛋白质。如碱基插入、缺失、置因表示出不一样蛋白质。如碱基插入、缺失、置换、错义突变或提前产生终止密码子换、错义突变或提前产生终止
12、密码子(编辑酶)(编辑酶)第29页第30页二、二、rRNArRNA加工加工第31页三、三、tRNAtRNA加工加工1.1.切除多出序列切除多出序列(内切酶)并连(内切酶)并连接(连接酶)接(连接酶)2.2.个别碱基甲基化个别碱基甲基化(tRNAtRNA甲基转移甲基转移酶)酶)3.3.核苷内转位反应核苷内转位反应(假尿苷生成)(假尿苷生成)4.4.脱氨反应(脱氨反应(A A转变转变为为I I)5.5.还原反应(双氢还原反应(双氢尿嘧啶生成)尿嘧啶生成)第32页第四节第四节 原核生物原核生物RNARNA合成合成第33页原核生物开启子序列原核生物开启子序列研究方法:研究方法:RNA-pol保保护法护
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