核酸的生物合成(4)課件

1、核酸的生物合成(4)第九章第九章 核酸的生物合成核酸的生物合成核酸的生物合成(4)中心法則中心法則生物的遺傳信息從生物的遺傳信息從 DNADNA傳遞給傳遞給 mRNAmRNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。根據(jù)的過程稱為轉(zhuǎn)錄。根據(jù) mRNAmRNA鏈上的遺傳信息合成蛋鏈上的遺傳信息合成蛋 白質(zhì)的過程，被稱為翻譯和白質(zhì)的過程，被稱為翻譯和 表達。表達。19581958年年CrickCrick將生物將生物 遺傳信息的這種傳遞方式稱為中心法則。遺傳信息的這種傳遞方式稱為中心法則。DNARNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄翻譯復制復制核酸的生物合成(4)Reverse transcription核酸的生物合成(4)第一節(jié)第一節(jié) D

2、NA的生物合成的生物合成一、一、DNADNA的半保留復制的半保留復制 復制時期復制時期 1. 半保留復制的證明半保留復制的證明核酸的生物合成(4)2. DNA2. DNA生物合成的基本問題生物合成的基本問題l 模板模板l 引物引物l dNTPdNTPl DNA DNA聚合酶聚合酶l MgMg2 2l在在5-35-3方向延伸方向延伸二、原核細胞二、原核細胞DNADNA的復制合成的復制合成 1. 1.原核原核DNADNA聚合酶聚合酶2.2.復制的復雜性復制的復雜性 核酸的生物合成(4)5533核酸的生物合成(4) 酶作用DNA聚合酶53聚合酶及外切酶作用，35外切酶酶作用，可校正/修復DNA鏈，還

3、可切除引物DNA聚合酶53聚合酶及35外切酶酶作用，可校正/修復DNA鏈DNA聚合酶與酶作用類似，酶活高，是主要的鏈延伸酶（聚合酶 replicase）核酸的生物合成(4)l 岡崎片段與半不連續(xù)復制（岡崎片段與半不連續(xù)復制（okazaki 1968okazaki 1968年）年）核酸的生物合成(4)l 復制方向：復制方向：單起點、雙向或單向復制單起點、雙向或單向復制l 引物（引物（primerprimer）及引物酶）及引物酶(primase)(primase)l 引物的切除與連接引物的切除與連接 5533外切酶外切酶 切除引物切除引物 （DNADNA聚合酶聚合酶 ） DNADNA連接酶連接酶

4、（大腸桿菌（大腸桿菌DNADNA連接酶連接酶/T/T4 4連接酶）連接酶）l 復制的起始復制的起始 辨識起點（富含辨識起點（富含ATAT區(qū)）區(qū)） 解旋（拓撲異構(gòu)酶）解旋（拓撲異構(gòu)酶） 解鏈解鏈 單鏈結(jié)合蛋白（單鏈結(jié)合蛋白（SSBSSB） 核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)三、真核三、真核DNADNA的復制合成的復制合成真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶亞基數(shù)44425分子量（KD)25036-38160-300170256細胞內(nèi)定位核核線粒體核核53聚合活性35外切活性 功能復制、引發(fā)修復復制復制復制核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)DNADNA復制過程復制過程核酸的生物合成(4)

5、真核生物真核生物DNADNA復制叉結(jié)構(gòu)示意圖復制叉結(jié)構(gòu)示意圖核酸的生物合成(4) 1970 1970年，年，TeminTemin和和BaltimoreBaltimore在致癌在致癌RNARNA病毒中發(fā)現(xiàn)病毒中發(fā)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)錄酶（了反轉(zhuǎn)錄酶（Reverse TranscriptaseReverse Transcriptase） 1.DNA1.DNA聚合酶特性聚合酶特性 需引物（需引物（tRNAtRNA）、）、dNTPdNTP、模板（、模板（RNARNA、DNADNA）、）、5-35-3方向方向聚合聚合 2. 2.雜交分子雜交分子H H鍵斷開鍵斷開 常由核糖核苷酶常由核糖核苷酶H H（RNAase H

6、RNAase H）專一切除）專一切除RNA- DNARNA- DNA分子中的分子中的RNA,RNA,全部或部分去除全部或部分去除RNARNA 3. 3.前病毒前病毒DNADNA 合成的合成的DNADNA鏈稱負鏈鏈稱負鏈, ,然后由依賴然后由依賴DNADNA的的DNADNA聚合酶催化下聚合酶催化下, ,以以負鏈為模板合成一正鏈這樣形成的負鏈為模板合成一正鏈這樣形成的DNADNA稱前病毒稱前病毒DNA,DNA,前病毒前病毒DNADNA可嵌入宿主細胞可嵌入宿主細胞DNADNA中中( (稱整合稱整合) )或潛伏于宿主細胞用其負或潛伏于宿主細胞用其負鏈鏈( (依賴依賴DNADNA的的RNARNA聚合酶聚

7、合酶) )出出RNA,RNA,合成外殼蛋白合成外殼蛋白.1.1核酸的生物合成(4)五、五、 DNA的損傷與修復的損傷與修復 損傷可造成突變或致死損傷可造成突變或致死 突變（突變（mutation）：）：指一種遺傳狀態(tài)，可以通過復指一種遺傳狀態(tài)，可以通過復制而遺傳的制而遺傳的DNA結(jié)構(gòu)的任何永久性改變。攜帶突變結(jié)構(gòu)的任何永久性改變。攜帶突變基因的生物稱為突變體，未突變的稱為野生型?；虻纳锓Q為突變體，未突變的稱為野生型。核酸的生物合成(4)當當DNADNA受到大劑量紫外線（波長受到大劑量紫外線（波長260nm260nm附近）照射時，附近）照射時，可引起可引起DNADNA鏈上相鄰的兩個嘧啶堿基共

8、價聚合，形鏈上相鄰的兩個嘧啶堿基共價聚合，形成二聚體，例如成二聚體，例如TTTT二聚體。二聚體。核酸的生物合成(4)2. DNA損傷修復損傷修復光復活光復活切除修復切除修復重組修復重組修復SOS修復修復核酸的生物合成(4)光復活（光復活（photoreactivation）可見光（最有效波長400nm）激活生物界廣泛分布（高等哺乳動物除外）的光復活酶，該酶分解嘧啶二聚體。是一種高度專一的修復形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚體。核酸的生物合成(4)切除修復（切除修復（excision repair）即在一系列酶的作用下，將DNA分子中受損傷的部分切除掉，并以完整的那一段為模板，合成出切去

9、的部分，從而使DNA恢復正常。這是一種比較普遍的修復機制。細胞的修復功能對于保護遺傳物質(zhì)DNA不受破壞有重要意義。核酸的生物合成(4)重組修復（重組修復（recombination repair）又稱復制后修復（postreplication repair）受損傷的DNA在進行復制時，跳過損傷部位，在子代DNA鏈與損傷相對應(yīng)部位出現(xiàn)缺口。通過分子間重組，從完整的母鏈上將相應(yīng)的堿基順序片段移至子鏈的缺口處，然后再用合成的多核苷酸來補上母鏈的空缺，此過程即重復修復。并非完全校正。核酸的生物合成(4)SOSSOS修復修復指DNA受到嚴重損傷、細胞處于危急狀態(tài)時所誘導的一種DNA修復方式，修復結(jié)果只是

10、能維持基因組的完整性，提高細胞的生成率，但留下的錯誤較多，又稱傾錯性修復（Error-Prone Repair ）。核酸的生物合成(4)3. 3. 基因重組與基因重組與DNADNA克隆（基因工程）克?。ɑ蚬こ蹋?能識別能識別DNADNA特定核苷酸序列的核酸內(nèi)切酶特定核苷酸序列的核酸內(nèi)切酶分布：主要在微生物中。主要在微生物中。特點：特異性，即識別特定核苷酸序列，特異性，即識別特定核苷酸序列， 切割特定切點。切割特定切點。結(jié)果：產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。產(chǎn)生黏性未端（堿基互補配對）。舉例：大腸桿菌的一種限制酶能識別大腸桿菌的一種限制酶能識別GAATTCGAATTC序序列，并在列，并在G G和

11、和A A之間切開。之間切開。核酸的生物合成(4)v 一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并在特定的切割點上將特定的切割點上將DNA DNA 分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶分子切斷。目前已發(fā)現(xiàn)的限制酶有有400400500500多種。多種。核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)l DNADNA重組與克隆重組與克隆核酸的生物合成(4)PCR(polymerase Chain reaction)PCR(polymerase Chain reaction)聚合酶鏈式反應(yīng)聚合酶鏈式反應(yīng)PCRPCR也稱體外酶促基因擴增，原理類似天然也稱體外酶促基因擴增，原理

12、類似天然DNADNA復制。靶復制。靶DNADNA分子變性后解鏈，兩條單鏈分子變性后解鏈，兩條單鏈DNADNA分別與兩條引物互補分別與兩條引物互補結(jié)合，在結(jié)合，在4 4種種dNTPdNTP存在和合適和條件下，由耐熱的存在和合適和條件下，由耐熱的Taq Taq DNADNA聚合酶催化引物由聚合酶催化引物由5 5 3 3 擴增延伸，形成兩條新擴增延伸，形成兩條新的雙鏈的雙鏈DNADNA分子，并作為下一循環(huán)的模板。每經(jīng)過一個變分子，并作為下一循環(huán)的模板。每經(jīng)過一個變性、復性、延伸循環(huán)，模板性、復性、延伸循環(huán)，模板DNADNA增加一倍。經(jīng)過增加一倍。經(jīng)過30305050個個循環(huán)，可使原循環(huán)，可使原DNA

13、DNA量增加量增加106106109109倍。倍。 模板DNA的變性 一般選用95左右1min，使DNA 雙鏈解為單鏈 復性 按引物實際情況確定適當溫度，時間一般30s至1.5min 延伸 一般72 1min 循環(huán)數(shù) 按初始模板濃度確定，一般2545之間核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4) PCR擴增產(chǎn)物的特異性主要由引物決定，引物的設(shè)計是PCR成功的關(guān)鍵， 引物位置和產(chǎn)物長度 根據(jù)不同目的和要求確定，長度一般在200800bp之間 引物的長度 一般為1825bp 末端核苷酸 3端不得有任何修飾 GC含量和Tm值 一般在4060%之間，兩條相差23 核酸的生物合成(4)第二節(jié)第二節(jié) RNA

14、RNA的生物合成的生物合成DNADNA攜帶的遺傳信息（基因）攜帶的遺傳信息（基因）傳遞給傳遞給RNARNA分子的過程稱轉(zhuǎn)分子的過程稱轉(zhuǎn)錄（錄（transcription ）。）。 在生物界，在生物界，RNARNA合成有兩種方式：合成有兩種方式：一是一是DNADNA指導的指導的RNARNA合成，此為生物體合成，此為生物體內(nèi)的主要合成方式。另一種是內(nèi)的主要合成方式。另一種是RNARNA指指導的導的RNARNA合成，此種方式常見于病毒。合成，此種方式常見于病毒。轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級轉(zhuǎn)錄本是轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的初級轉(zhuǎn)錄本是RNARNA前體前體（RNA precursorRNA precursor），需經(jīng)加工過程），需

15、經(jīng)加工過程（processingprocessing）方具有生物學活性。）方具有生物學活性。 核酸的生物合成(4)反應(yīng)體系：反應(yīng)體系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向 53。連接方式- 3 , 5磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄特點：轉(zhuǎn)錄特點：不對稱轉(zhuǎn)錄-DNA片段轉(zhuǎn)錄時，雙鏈DNA中只有一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板，這種轉(zhuǎn)錄方式稱作不對稱轉(zhuǎn)錄不對稱轉(zhuǎn)錄。模板鏈模板鏈(template strand)及反意義鏈及反意義鏈(antisense strand):指導RNA合成的DNA鏈為模板鏈，又稱反意義鏈。編碼鏈編碼鏈(coding strand)及有意義鏈及有意義鏈(sense strand)：不

16、作為轉(zhuǎn)錄的另一條DNA鏈為編碼鏈，又稱有意義鏈。由于基因分布于不同的DNA單鏈中，即某條DNA單鏈對某個基因是模板鏈，而對另一個基因則是編碼鏈。原料：原料：四種磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中變?yōu)閁 合成過程合成過程:連續(xù)，方向：方向：53從頭合成,5末端的起始核苷酸常為GTP或ATP核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)不對稱轉(zhuǎn)錄“轉(zhuǎn)錄單位”（transcription unit） 以操縱子（operon）為轉(zhuǎn)錄的功能單位,結(jié)構(gòu)上包括四個功能區(qū)：多順反子（結(jié)構(gòu)基因區(qū)）、啟動子、操作子、終止子和調(diào)節(jié)基因。原核RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄過程核酸的生物合成(4)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基

17、因啟動子啟動子操縱操縱基因基因lacZ lacYlacACAPcAMPCAP-cAMPCAP-cAMP復合物復合物mRNAmRNA+-半乳糖苷酶-半乳糖苷透過酶-半乳糖苷乙?；D(zhuǎn)移酶酶核酸的生物合成(4) 大腸桿菌的大腸桿菌的RNARNA聚合酶聚合酶 全酶由全酶由5 5種亞基種亞基2 2 組成組成，因子與其它因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與2 2分離，分離，沒有沒有、 亞基的酶稱為核心酶亞基的酶稱為核心酶只催化鏈的延長，只催化鏈的延長，對起始無作用。對起始無作用。 五種亞基的功能分別為：五種亞基的功能分別為： 亞基：亞基：與啟動子結(jié)合功能。與啟動子結(jié)合

18、功能。 亞基亞基：含催化部位，起催化作用，催化形：含催化部位，起催化作用，催化形 成磷酸二成磷酸二酯鍵。酯鍵。 亞基：在全酶中存在，功能不清楚。亞基：在全酶中存在，功能不清楚。 亞基亞基：與：與DNADNA模板結(jié)合功能。模板結(jié)合功能。 亞基：亞基：識別起始位點。識別起始位點。 核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4) 1. 1. 起始位點的識別起始位點的識別 識別正確的啟動位點，識別正確的啟動位點，啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：成：-35-35序列提供了序列提供了RNARNA聚合酶全酶識別的信號；聚合酶全酶識別的信號；-10-10序列是序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含酶的

19、緊密結(jié)合位點（富含ATAT堿基，利于雙鏈打開）；第三堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是部分是RNARNA合成的起始點。合成的起始點。35+1轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點AACTGTATATTATTGACATATAAT5335序列序列 Sextama 框框 10序列序列Pribnow框框 加入的第一個核苷三磷酸常是加入的第一個核苷三磷酸常是GTPGTP或或ATPATP。所形成的。所形成的啟動子、全酶和啟動子、全酶和核苷三磷酸復合物稱為三元起始復合物核苷三磷酸復合物稱為三元起始復合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，到轉(zhuǎn)錄起始點， 亞基就會被釋放脫離核心酶。亞基就會被釋放脫離

20、核心酶。核酸的生物合成(4)-35-10pppG或pppA55553333模板鏈模板鏈E 3.3.鏈的延伸鏈的延伸 以NTP為原料和能量,DNA模板鏈為模板，靠核心酶的催化，核苷酸間通過3,5-磷酸二酯鍵成核糖核酸鏈(RNA)核酸的生物合成(4)4. 4. 轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄終止信號有兩種情況錄終止信號有兩種情況 弱終止子：弱終止子：依賴依賴因子（終止因子，因子（終止因子，terminators）的終止的終止 NusA NusA蛋白識別蛋白識別DNADNA鏈上的終止信號，在鏈上的終止信號，在因子幫助終止。因子幫助終止。 強終止子：強終止子：（ 1 1 ）在終止點之前具有一段富含）在終止點

21、之前具有一段富含G-CG-C的回的回文區(qū)域。（文區(qū)域。（2 2）富含）富含G-CG-C的區(qū)域之后是一連串的的區(qū)域之后是一連串的dAdA堿基序列，堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的它們轉(zhuǎn)錄的RNARNA鏈的末端為一連串鏈的末端為一連串U U（連續(xù)（連續(xù)6 6個）個）。核酸的生物合成(4)三、真核生物的轉(zhuǎn)錄作用三、真核生物的轉(zhuǎn)錄作用酶類分布產(chǎn)物活性分子量(KDa)反應(yīng)條件核仁核質(zhì)核質(zhì)rRNA（ 5.8S、18S、28S ）mRNAtRNA、5S rRNA5070204010500700700低離子強度要求Mg2+或Mn2+高離子強度高Mn2+濃度1.1.真核真核RNARNA聚合酶聚合酶2. 2. 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 真核

22、真核RNARNA轉(zhuǎn)錄基本過程與原核類似，但其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄基本過程與原核類似，但其產(chǎn)生的mRNAmRNA為為“單順反子單順反子”，只編碼一條肽鏈。，只編碼一條肽鏈。核酸的生物合成(4)四、轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制劑四、轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制劑 放線菌素放線菌素D D利福平利福平鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿原核原核抑制抑制抑制抑制不抑制不抑制真核真核抑制抑制不抑制不抑制抑制抑制RNARNA聚合酶聚合酶核酸的生物合成(4) 在細胞內(nèi)，由在細胞內(nèi)，由RNARNA聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物（聚合酶合成的原初轉(zhuǎn)錄物（primary primary transcripttranscript）往往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、）往

23、往需要一系列的變化，包括鏈的裂解、5 5 和和3 3 末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼末端的切除和特殊結(jié)構(gòu)的形成、核苷的修飾、以及拼接和編輯等過程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓慕雍途庉嫷冗^程，才轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓腞NARNA分子。此過程總稱分子。此過程總稱為為RNARNA的成熟的成熟或稱為或稱為RNARNA的轉(zhuǎn)錄后加工。的轉(zhuǎn)錄后加工。 原核生物原核生物的的mRNAmRNA轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時轉(zhuǎn)錄后一般不需要加工，轉(zhuǎn)錄的同時即進行翻譯（半壽期短）。即進行翻譯（半壽期短）。rRNA前體的轉(zhuǎn)錄后加工前體的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA前體的加工前體的加工真核真核mRNA前體的加工前體的加工 核酸的生物合成

24、(4)rRNArRNA前體的加工前體的加工 r rRNA基因之間以縱向串聯(lián)的方式重復排列。 加工過程：加工過程： 1、剪切作用：需核酸酶參與。 2、甲基化修飾：修飾在堿基上。 3、自我剪接：一種核酶的作用。 原核原核rRNArRNA加工：加工：rRNA含非轉(zhuǎn)錄的間隔區(qū)，其產(chǎn)物中含tRNA 真核真核rRNArRNA加工：加工： 1.5S自成體系加工少無修飾和剪接。 2.45S加工中含剪切和甲基化修飾，需核酸酶。核酸的生物合成(4)大腸桿菌rRNA前體加工真核生物rRNA前體加工核酸的生物合成(4)tRNAtRNA前體的加工前體的加工tRNAtRNA前體在前體在tRNAtRNA剪切酶的作用下，切成

25、一定在小的剪切酶的作用下，切成一定在小的tRNAtRNA分子分子 33末端加上末端加上CCACCA堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用堿基的修飾：甲基化、脫氨和還原作用核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)l 真核真核mRNAmRNA前體的加工前體的加工剪接（剪接（SplicingSplicing） 去除內(nèi)含子，連接外顯子55帽端結(jié)構(gòu)的生成（如圖）帽端結(jié)構(gòu)的生成（如圖）33端多聚端多聚A A（polyApolyA）的附加）的附加核酸的生物合成(4)核酸的生物合成(4)六、六、RNARNA的復制合成（的復制合成（RNARNA指導的指導的RNARNA合成）合成）v噬菌體噬菌體QQ的的RNARNA復

26、制兩階段復制兩階段（1 1）其單鏈）其單鏈RNARNA可充當可充當mRNAmRNA，利用寄主中的核糖體合成，利用寄主中的核糖體合成外殼蛋外殼蛋白白和和RNARNA復制酶的復制酶的亞基。亞基。（2 2）復制酶的）復制酶的亞基可與來自寄主細胞的亞基亞基可與來自寄主細胞的亞基 自動裝配自動裝配成成RNARNA復制酶復制酶，可進行，可進行RNARNA的復制，以分子中單鏈的復制，以分子中單鏈RNARNA為模板為模板（正鏈），復制出一條新的（正鏈），復制出一條新的RNARNA鏈（負鏈），再復制出鏈（負鏈），再復制出正鏈正鏈，與外殼蛋白組裝成新的噬菌體顆粒。與外殼蛋白組裝成新的噬菌體顆粒。v某些某些RNAR

27、NA病毒可以以自身病毒可以以自身RNARNA為模板進行復制。為模板進行復制。v不同的不同的RNARNA病毒復制方式不同病毒復制方式不同5 RNA-5 3 3 RNA+釋放釋放釋放釋放35 3 3 5 5 RNA+RNA+RNA-vRNA-及及 RNA+的合成方向均為的合成方向均為5 3核酸的生物合成(4)核酶核酶 1982年Cech發(fā)現(xiàn)四膜蟲rRNA前體自我剪接作用，RNA有催化作用;1983年發(fā)現(xiàn)RNase P中的RNA可催化tRNA前體的加工。核酶我切割區(qū)內(nèi)有錘頭結(jié)構(gòu)核酶我切割區(qū)內(nèi)有錘頭結(jié)構(gòu)（hammer-head structure），其中的結(jié)構(gòu)特點是： （1）三個莖區(qū)形成局部的雙鏈結(jié)構(gòu)

28、；其中含13個保守的核苷酸，N代表任何核苷酸。 （2）圖中的箭頭表示自我切割位點，位于GUX的X外側(cè)，X可表示為C、U或A，不能是G。 核酶的生物學意義核酶的生物學意義 1.RNA為生物催化劑，具有重要生物學意義。 2.打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。 3.在生命起源問題上，為先有核酸提供了依據(jù)。 4.為治療破壞有害基因，腫瘤等疾病提供手段。核酸的生物合成(4)七、基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式七、基因表達轉(zhuǎn)錄調(diào)控方式基因表達調(diào)控概述基因表達調(diào)控概述原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要

29、因素。因素。 乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制色氨酸操縱子的調(diào)節(jié)機制色氨酸操縱子的調(diào)節(jié)機制核酸的生物合成(4)I I調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因P P啟動子啟動子O O操作子（操操作子（操作基因）作基因）Z Z、Y Y、A A三種三種結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因核酸的生物合成(4)阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié) 當無誘導物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白當無誘導物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白（repressor proteinrepressor protein）處于活性狀態(tài)，阻止）處于活性狀態(tài)，阻止RNARNA聚合酶與聚合酶與啟動基因的結(jié)合，則無法啟動轉(zhuǎn)錄。啟動基因的結(jié)合，則無法啟動轉(zhuǎn)錄。 當有

30、乳糖存在時，當有乳糖存在時，laclac操縱子（元）即可被誘導。乳糖操縱子（元）即可被誘導。乳糖進入細胞，經(jīng)進入細胞，經(jīng)半乳糖苷酶催化，轉(zhuǎn)變?yōu)榘肴樘?。后者半乳糖苷酶催化，轉(zhuǎn)變?yōu)榘肴樘恰：笳咦鳛橐环N誘導劑分子結(jié)合阻遏蛋白，使蛋白構(gòu)象變化，導作為一種誘導劑分子結(jié)合阻遏蛋白，使蛋白構(gòu)象變化，導致阻遏蛋白與致阻遏蛋白與O O序列解離、轉(zhuǎn)錄發(fā)生。序列解離、轉(zhuǎn)錄發(fā)生。 異丙基硫代半乳糖苷（異丙基硫代半乳糖苷（IPTGIPTG）是一種作用極強的誘導）是一種作用極強的誘導劑，不被細菌代謝而十分穩(wěn)定，因此被實驗室廣泛應(yīng)用。劑，不被細菌代謝而十分穩(wěn)定，因此被實驗室廣泛應(yīng)用。 CAPCAP（代謝產(chǎn)物活化蛋白）的正性

31、調(diào)節(jié)（代謝產(chǎn)物活化蛋白）的正性調(diào)節(jié) 當沒有葡萄糖及當沒有葡萄糖及cAMPcAMP濃度較高時，濃度較高時，cAMPcAMP與與CAPCAP結(jié)合，這結(jié)合，這時時CAPCAP結(jié)合在結(jié)合在laclac啟動序列附近的啟動序列附近的CAPCAP位點，可刺激位點，可刺激RNARNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能抑制腺苷酸環(huán)化酶活性并活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能抑制腺苷酸環(huán)化酶活性并活化磷酸二酯酶，從而降低了活化磷酸二酯酶，從而降低了cAMPcAMP的濃度，的濃度，CAPCAP不能被活化不能被活化形成形成CAPCAPcAMPcAMP復合物，則不能轉(zhuǎn)錄。復合物，則不能轉(zhuǎn)錄。核酸的生物合成(4)laclac

32、阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與CAPCAP正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合作：當作：當LacLac阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，阻遏蛋白封閉轉(zhuǎn)錄時，CAPCAP對該系統(tǒng)不能發(fā)對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；但是如果沒有揮作用；但是如果沒有CAPCAP存在來加強轉(zhuǎn)錄活性，即使存在來加強轉(zhuǎn)錄活性，即使阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉(zhuǎn)錄活性。 laclac操縱子強的誘導作用既需要乳糖存在又需缺乏葡操縱子強的誘導作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。萄糖。 核酸的生物合成(4)調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因mRNAmRNA酶蛋白酶蛋白調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因

33、操縱基因操縱基因結(jié)構(gòu)基因結(jié)構(gòu)基因輔阻遏物輔阻遏物trp阻遏蛋白原阻遏蛋白原l 調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白原不與操作基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白原不與操作基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄。錄。Trp或或TrpRNA與阻遏蛋白結(jié)合，使之構(gòu)象發(fā)生變化與與阻遏蛋白結(jié)合，使之構(gòu)象發(fā)生變化與操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不能表達。操縱基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因不能表達。阻遏物調(diào)節(jié)機制阻遏物調(diào)節(jié)機制核酸的生物合成(4)衰減子調(diào)節(jié)機制衰減子調(diào)節(jié)機制衰減子：在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達的衰減作用，衰減子：在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)基因表達的衰減作用，用于終止和減弱轉(zhuǎn)錄，這種調(diào)節(jié)的作用部位叫衰減用于終止和減弱轉(zhuǎn)錄，這種調(diào)節(jié)的作用部位叫衰減子子

34、是一種位于結(jié)構(gòu)基因上游前導區(qū)的終止子。是一種位于結(jié)構(gòu)基因上游前導區(qū)的終止子。核酸的生物合成(4)真核基因的調(diào)控真核基因的調(diào)控翻譯調(diào)節(jié)（translational control）真核染色質(zhì)體（DNA）轉(zhuǎn)錄前調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄初級產(chǎn)物RNA（ProRNA）hnRNA轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié)（RNA Processing control）轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié)（RNA transport control）mRNAmRNA降解的調(diào)控mRNA降解物多肽鏈翻譯后加工及蛋白質(zhì)活性控制（protein activity control）活性蛋白失活蛋白轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)（transcription control）核酸的生物合成(4) 真核基因的順

35、式調(diào)控元件是基因周圍能與特異轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合而影響轉(zhuǎn)錄的DNA序列。其中主要是起正性調(diào)控作用的順式作用元件，包括啟動子(promoter)、增強子(enhancer)；近年又發(fā)現(xiàn)起負性調(diào)控作用的元件沉寂子(silencer)。是指是指RNARNA聚合酶結(jié)合并起動轉(zhuǎn)錄的聚合酶結(jié)合并起動轉(zhuǎn)錄的DNADNA序列。真核序列。真核啟動子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游約啟動子一般包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游約100100200bp200bp序列，包含有若干具有獨立功能的序列，包含有若干具有獨立功能的DNADNA序列元件，每個元件約長序列元件，每個元件約長7 730bp30bp。 啟動子中的元件可以分為兩種：核心啟動子元件(core promoter element)指RNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄所必需的最小的DNA序列，包括轉(zhuǎn)錄起始點及其上游25/30bp處的TATA盒。核心元件單獨起作用時只能確定轉(zhuǎn)錄起始位點和產(chǎn)生基礎(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄。上游