《RNA合成》PPT課件

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1、內(nèi)容概要：第一節(jié)依賴DNA的RNA合成一、RNA聚合酶二、模板鏈與非模板鏈三、E.coliRNA聚合酶的組成與功能特征四、轉(zhuǎn)錄的基本過程第二節(jié)RNA合成的起始小結(jié)第三節(jié)RNA合成的終止第四節(jié)真核生物細(xì)胞核RNA聚合酶第六節(jié)以RNA為模板的DNA和RNA合成第五節(jié)新生RNA的剪切和修飾第十二章RNA的生物合成引言生物遺傳信息傳遞的化學(xué)本質(zhì)，在分子水平看就是：DNARNA復(fù)制本質(zhì)：遺傳信息全部傳遞給子代DNA分子。隨分裂DNA進(jìn)入子細(xì)胞，通過表達(dá)的蛋白質(zhì)控制生長發(fā)育。蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯蛋白質(zhì)是生命活動的體現(xiàn)者，不同時期DNA表達(dá)不同蛋白質(zhì)從而控制整個生命活動過程。在生物體體系

2、DNA如何指導(dǎo)RNA合成？復(fù)制第一節(jié)原核生物RNA的合成一、RNA聚合酶——催化RNA合成的酶RNA聚合酶最初是從大腸桿菌(E.coli)中分離得到，當(dāng)時研究證明，它有如下的作用特點(diǎn)：RNA聚合酶所需模板：雙鏈DNA(DNA是單鏈時RNA聚合酶活性很低)合成原料：ATP、GTP、CTP、UTP；金屬離子：Mg2+新合成RNARNA聚合酶全稱：依賴DNA的RNA聚合酶，簡稱RNA聚合酶。①復(fù)制時DNA分子的兩條鏈中只有其中一條鏈作模板；因?yàn)檗D(zhuǎn)錄的RNA只能與變性DNA中的一條鏈形成雜種分子。②轉(zhuǎn)錄的RNA僅拷貝了DNA中的某個片段；轉(zhuǎn)錄最大特點(diǎn)：信息傳遞具有選擇性新合成

3、RNA模板鏈非模板鏈處于轉(zhuǎn)錄過程的DNA和正合成的RNA歷時近半個世紀(jì)已經(jīng)解決的基本問題：1、RNA聚合酶如何催化RNA合成？2、此時此刻被轉(zhuǎn)錄的信息由誰來識別？3、RNA合成基本過程如何？Uchoa（西班牙）＆Kornberg因基因表達(dá)研究富有成果分享1959年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎；1965年Jacob＆Monod(法)提出并證實(shí)操縱子學(xué)說與woff分享諾貝爾醫(yī)學(xué)獎；1975年Tiemin＆Baltimore由于發(fā)現(xiàn)腫瘤病毒逆轉(zhuǎn)錄酶，共享諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎；DNARNA聚合酶E.coli中正在工作的RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)錄泡~17bp模板鏈(非編碼鏈)RNA5'非模板鏈

4、(編碼鏈)RNA-DNA雜螺旋活性位點(diǎn)：RNA3′端逐個添加NMP；速度：50~90nt/sRNA合成方向5'→3'RNA聚合酶沿模板鏈從3'→5'移動AGTCOOOpO3?AGTCOOOO5?ppppppp模板DNAAUCOOO5?pppOppp~~AOHpp~~OHGOpOHpp~~UOpOHRNA聚合酶在引物3?-OH上添加單核苷酸催化機(jī)理：進(jìn)位的NTP受處在活性中心模板上堿基限制：互補(bǔ)原則決定進(jìn)位的核苷三磷酸和被添加在3?-端的核苷酸種類。進(jìn)位后聚合酶作用下形成3?-磷酸酯鍵，單核苷酸被添加上。RNA聚合酶活性中心用于指導(dǎo)RNA合成的鏈叫模板鏈，也稱為負(fù)鏈或無

5、意義鏈。互補(bǔ)于模板鏈的DNA鏈叫非模板鏈，也叫正鏈或有意義鏈。5'GACAACTTGAGAACCG3'非模板鏈（編碼鏈）3'CTGTTGAACTCTTGGC5'模板鏈5'AACUUGAGAA3'←RNA二、模板鏈與非模板鏈DNARNA聚合酶全酶：亞基基因相對分子量組分功能αββ′σrpoArpoBrpoCrpoD4.0×1041.55×1051.6×1058.5×104核心酶核心酶核心酶σ因子結(jié)合啟動子區(qū)結(jié)合核苷酸結(jié)合膜板DNA負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄起始每個分子含5個亞基：α2ββ′-核心酶σ-起始因子ββ′??σ三、E.coliRNA聚合酶的組成與功能特征四、轉(zhuǎn)錄的基本過程起始R

6、NA聚合酶從起始位點(diǎn)開始轉(zhuǎn)錄，合成pppNpN后，σ因子解離。延伸由核心酶完成。?核心酶延伸核心酶沿DNA模板鏈從3'→5'移動在反應(yīng)中心于RNA3'逐個添加核苷酸。終止核心酶遇到終止子后，RNA自動脫離核心酶或在ρ因子幫助下脫離核心酶，終止合成。第二節(jié)RNA合成的起始RNA合成從起始位點(diǎn)開始，其上游存在σ因子識別結(jié)合位點(diǎn)，起始位點(diǎn)與上游的σ因子識別結(jié)合位點(diǎn)構(gòu)成啟動子。DNA模板鏈對RNA合成起指導(dǎo)作用的第一個堿基計(jì)為+1區(qū)；也叫起始位點(diǎn)；在編碼鏈中一般為A或G。5'GCCAUGAATTGACACCAGAGCCGGAAAGAACATATAATCACCACACCAACG

7、A3'DNA編碼鏈起始位點(diǎn)正區(qū)負(fù)區(qū)下游上游-10區(qū)(σ70因子與之結(jié)合常數(shù)1012~14)-35區(qū)(σ70因子與之結(jié)合常數(shù)108~9)啟動子：DNA分子中用于轉(zhuǎn)錄起始的特殊堿基序列。σ核心酶pppApN3'OHRNA合成起始，σ脫離核心酶，后續(xù)的RNA合成由核心酶完成對于一個特定的基因來說，編碼鏈可以是給定染色體DNA雙鏈中的任意一條。3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'3'5'編碼編碼編碼編碼轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA基因與DNA：①原核細(xì)胞、病毒DNA中基因可重疊；②生物體系基因轉(zhuǎn)錄具有不對稱性：此時此刻被打開的DNA轉(zhuǎn)錄時，只是DNA分子中的一條鏈起模