分子生物學(xué)第三章

分子生物學(xué)第三章第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日一、DNA復(fù)制DNA的半保留復(fù)制DNA復(fù)制的主要方式原核生物和真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)DNA復(fù)制的調(diào)控DNA的修復(fù)1自學(xué)DNA的轉(zhuǎn)座第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日“倘若你認(rèn)為自己邁開的步伐是正確的，并且已經(jīng)掌握了專門的知識，那么，任何人都阻撓不了你，..不必去理會人們的非難和評頭品足。”BarbaraMcClintock“如果你能腳踏實(shí)地從事研究并如實(shí)報(bào)告觀察結(jié)果，同時(shí)保持健康長壽，那么，你有可能獲諾貝爾獎(jiǎng)?！盉arbaraMcClintock1983年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日DNA的轉(zhuǎn)座(DNA的移位transposition)是由可移位因子（transposableelement）介導(dǎo)的遺傳物質(zhì)重排現(xiàn)象。轉(zhuǎn)座子（transposon,Tn）：是存在于染色體DNA上可自主復(fù)制和移位的基本單位。在轉(zhuǎn)座過程中，有的轉(zhuǎn)座子會留在原來位置上，在新位點(diǎn)上出現(xiàn)的僅僅是它的拷貝。在生物體內(nèi)普遍存在“轉(zhuǎn)座”？就是轉(zhuǎn)座子的移位嗎？第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日轉(zhuǎn)座子的分類插入序列（insertionalsequence,IS因子）復(fù)合型轉(zhuǎn)座子（compositetransposon）最簡單的轉(zhuǎn)座子，不含任何宿主基因，是細(xì)菌染色體或質(zhì)粒DNA的正常組成部分。帶IS序列不帶IS序列帶有某些抗藥性基因（或其它宿主基因）的轉(zhuǎn)座子，兩翼往往是相同或高度同源的IS序列。TnA家族：不帶IS序列體積龐大（>5Kb）的轉(zhuǎn)座子，帶有β－內(nèi)酰胺酶（AmpR）基因和兩個(gè)轉(zhuǎn)座必需基因。末端常帶有倒置重復(fù)序列第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日復(fù)制型轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座子的分類(續(xù))非復(fù)制型轉(zhuǎn)座子在復(fù)制過程中,整個(gè)轉(zhuǎn)座子被復(fù)制,所移動的是原轉(zhuǎn)座子的拷貝,轉(zhuǎn)座酶(transposase)和解離酶(resolvase)分別作用于原始轉(zhuǎn)座子和復(fù)制轉(zhuǎn)座子,如TnA類轉(zhuǎn)座子。在復(fù)制過程中，原始轉(zhuǎn)座子作為一個(gè)可移動的實(shí)體直接被移位，如IS序列、Mu、Tn5等。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日DNA轉(zhuǎn)座的遺傳學(xué)效應(yīng)1、引起插入突變各種IS、Tn轉(zhuǎn)座子都可以引起插入突變。2、產(chǎn)生新基因3、產(chǎn)生染色體畸變4、引起生物進(jìn)化第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日二、從DNA到RNARNA轉(zhuǎn)錄的基本過程RNA鏈合成特點(diǎn)：RNA是按

方向合成，在

催化下，以DNA鏈中的

鏈為模板，以

為原料，根據(jù)堿基配對原則

，各核苷酸間通過磷酸二酯鍵相連，（需要/不需要）引物的參與，合成的RNA帶有與DNA編碼鏈（有意義鏈）相同的序列（A-U）。模板識別轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄延伸轉(zhuǎn)錄終止5’→3’反義RNA聚合酶4種核苷三磷酸T-A、A-U、G-C第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日模板識別（templaterecognition）：指RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結(jié)合的過程。Promoter是基因轉(zhuǎn)錄起始所必需的一段DNA序列，是基因表達(dá)調(diào)控的上游順式作用元件之一。原核生物真核生物RNA聚合酶promoterpromoter直接識別并結(jié)合轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物（preintiationtranscriptioncomplex,PIC）第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日開放復(fù)合物：在RNA轉(zhuǎn)錄的模板識別階段，隨著DNA結(jié)構(gòu)變化，聚合酶與啟動子形成的封閉復(fù)合物轉(zhuǎn)變成開放復(fù)合物，此時(shí)DNA序列中有一小段雙鏈被解開。封閉復(fù)合物：在RNA轉(zhuǎn)錄的模板識別階段，聚合酶與啟動子可逆性結(jié)合形成的復(fù)合物，此時(shí)DNA處于雙鏈狀態(tài)。三元復(fù)合物：在RNA轉(zhuǎn)錄的模板識別階段，開放復(fù)合物與最初的2個(gè)NTP相結(jié)合并在它們之間形成磷酸二酯鍵后即轉(zhuǎn)變成包括RNA聚合酶、DNA和新生RNA的復(fù)合物。強(qiáng)啟動子快速/不可逆封閉復(fù)合物開放復(fù)合物模板識別轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物PIC第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日轉(zhuǎn)錄起始（initiation）不需要引物RNA聚合酶合成9個(gè)以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉(zhuǎn)錄進(jìn)入延伸階段。RNA聚合酶通過啟動子的時(shí)間代表一個(gè)啟動子的強(qiáng)弱。第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日轉(zhuǎn)錄延伸（elongation）:RNA聚合酶釋放σ因子離開啟動子后，核心酶沿模板DNA鏈移動并使新生RNA鏈不斷伸長的過程。E.coli.RNA聚合酶50-90個(gè)核苷酸/秒轉(zhuǎn)錄終止（termination）:當(dāng)RNA鏈延伸到轉(zhuǎn)錄終止時(shí)，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉(zhuǎn)錄泡瓦解，DNA恢復(fù)雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日RNA聚合酶原核生物E.coli.RNA聚合酶2個(gè)α亞基1個(gè)β亞基1個(gè)β’亞基1個(gè)ω亞基1個(gè)σ亞基負(fù)責(zé)模板鏈的選擇和轉(zhuǎn)錄起始，使酶專一性識別模板上的啟動子。存在多個(gè)σ因子，用以識別不同的啟動子。全酶（holoenzyme）催化核心核心酶與模板DNA、新生RNA鏈及核苷酸底物結(jié)合?？赡芘c核心酶組裝及啟動子識別有關(guān)，并參與RNA聚合酶和部分調(diào)節(jié)因子的相互作用。？一種RNA聚合酶幾乎合成所有RNA第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日真核生物RNA聚合酶IRNA聚合酶IIRNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物rRNAhnRNAtRNA、5SrRNA、snRNAmRNA一般由8-16個(gè)亞基組成α-鵝膏覃堿低濃度：動植物中，RNA聚合酶II被抑制，RNA聚合酶I沒影響，RNA聚合酶III在各生物中差異大。高濃度：動物細(xì)胞中抑制轉(zhuǎn)錄，但昆蟲中無影響。第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日terminator啟動子的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄單元（transcriptionunit）：是一段從啟動子開始至終止子結(jié)束的DNA序列。你還記得什么是啟動子嗎？RNA轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日在RNA聚合酶與DNA結(jié)合的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)由6個(gè)核苷酸組成的序列，是RNA聚合酶的緊密結(jié)合點(diǎn)，該位點(diǎn)的中央約位于起點(diǎn)上游10bp處，又稱-10區(qū)。Pribnow區(qū)（Pribnowbox）：在Pribnowbox外存在的與RNA聚合酶對啟動子識別有關(guān)的共同序列TTGACA，它位于起點(diǎn)上游35bp處。-35區(qū)：原核生物啟動子的特點(diǎn)-10區(qū)和-35區(qū)是RNA聚合酶與啟動子的結(jié)合位點(diǎn)，能與σ因子相互識別，具有很高的親和力。第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日真核生物啟動子的特點(diǎn)Hogness區(qū)（Hognessbox）在真核生物中，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-30—-25bp處存在共同序列TATAAA，也稱TATA區(qū)。CAAT區(qū)（CAATbox）在真核生物中，位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-78—-70bp處存在一段共同序列CCAAT，它與原核生物中-35區(qū)相對應(yīng)。GC區(qū)、增強(qiáng)子區(qū)將TATA區(qū)上游的保守序列稱為上游啟動子元件（UPE）或上游激活序列（UAS）第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日原核與真核生物mRNA的特征比較原核生物的mRNA1、半衰期短2、可能以多順反子形式存在3、5’端無帽子結(jié)構(gòu)，3’端沒有或只有較短的polyA結(jié)構(gòu)單順反子mRNA：只編碼一個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。多順反子mRNA：編碼多個(gè)蛋白質(zhì)的mRNA。第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日真核生物的mRNA1、5’端有“帽子”結(jié)構(gòu)2、3’端有polyA“尾巴”結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)是GTP和原mRNA5’三磷酸腺苷（或鳥苷）縮合反應(yīng)的產(chǎn)物。常被甲基化組蛋白基因轉(zhuǎn)錄后真核基因轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)上游15-30bp處的保守序列AAUAAARNA聚合酶II至尾巴下游0.5-2Kb核苷酸處

“帽子”是什么?所有真核mRNA都有“尾巴”嗎?

“尾巴”是何時(shí)產(chǎn)生的？什么是加尾和初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物準(zhǔn)確切割所必需的？RNA聚合酶都在“尾巴”終止嗎？第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日真核生物初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的加工加工過程推測的生理功能加帽mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，翻譯起始加polyA尾轉(zhuǎn)錄終止，翻譯起始和mRNA降解RNA的剪接從mRNA、tRNA和rRNA前體分子中切除內(nèi)含子RNA的切割從前體RNA中釋放tRNA和rRNA分子DNA轉(zhuǎn)錄生成的原始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物—

即mRNA的前體，經(jīng)過

和

，再經(jīng)過

，編碼蛋白質(zhì)的外顯子部分就連接成為一個(gè)連續(xù)的

，通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，即可作為蛋白質(zhì)合成的模板了。核不均一RNA（hnRNA）5’加帽3’加多聚腺苷酸RNA的剪接開放閱讀框（ORF)第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日核酶(ribozyme)是一類具有催化功能的RNA分子,通過催化靶位點(diǎn)RNA鏈中磷酸二酯鍵的斷裂,特異性剪切底物RNA分子,從而阻斷基因的表達(dá)。ribonucleicacidenzyme酶不僅是蛋白質(zhì)T4RNA、一些植物類病毒和擬病毒也可自我剪接

是繼反轉(zhuǎn)錄之后對中心法則的又一重要修正，說明RNA既是

又是

。核酶遺傳物質(zhì)酶第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日三、從mRNA到蛋白質(zhì)肽鏈的終止及釋放翻譯的起始肽鏈的延伸核糖體與mRNA結(jié)合并與氨基酸-tRNA生成起始復(fù)合物核糖體沿5’端向3’端移動，多肽從N端向C端合成核糖體從mRNA上解離，準(zhǔn)備新一輪的合成翻譯的基本過程將mRNA鏈上的核苷酸從一個(gè)特定的起始位點(diǎn)開始，按每3個(gè)核苷酸代表一個(gè)氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過程。第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日三聯(lián)子密碼(codon)的性質(zhì)起始密碼子(initiationcodon)和終止密碼子(terminationcodon)tRNA的特點(diǎn)比較原核與真核細(xì)胞核糖體的組成核糖體的活性中心信號肽葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)的翻譯后加工抗生素與蛋白質(zhì)合成UGAUAGUAAAUGOchreAmberOpal自學(xué)第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期日氯霉素—可能阻止mRNA與核糖體結(jié)合四環(huán)素類—可能阻止AA-tRNA與核糖體結(jié)合鏈霉素、新霉素、卡那霉素等—可能干擾AA-tRNA與核糖體結(jié)合而產(chǎn)生錯(cuò)讀競爭性抑制劑第24頁，共26頁，2023年，2月