分子生物学第三章

转座子的分类(续)
• 复制型转座子
在复制过程中,整个转座子被复制,所移动的是 原转座子的拷贝,转座酶(transposase)和解离 酶(resolvase)分别作用于原始转座子和复制 转座子,如TnA类转座子。
• 非复制型转座子
在复制过程中，原始转座子作为一个可移动 的实体直接被移位，如IS序列、Mu、Tn5等。
三、从mRNA到蛋白质
翻译的基本过程
将mRNA链上的核苷酸从一个特定的起始位点开始，按每3个 核苷酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。
翻译的起始
核糖体与mRNA 结合并与氨基酸tRNA 生 成 起 始 复合物
肽链的延伸
核 糖 体 沿 5’ 端 向 3’ 端 移 动 ， 多肽从N端向C 端合成
开放复合物：在RNA转录的模板识别阶段， 随着DNA结构变化，聚合酶与启动子形成 的封闭复合物转变成开放复合物，此时 DNA序列中有一小段双链被解开。 三元复合物：在RNA转录的模板识别阶段，开 放复合物与最初的2个NTP相结合并在它们之间 形成磷酸二酯键后即转变成包括RNA聚合酶、 DNA和新生RNA的复合物。
真核生物启动子的特点
Hogness区（ Hogness box）
在真核生物中，位于转录起始点上游-30—-25bp 处存在共同序列TATAAA，也称TATA区。
将TATA区上游的保守 序列称为上游启动子元 件（UPE）或上游激活 序列（UAS）
CAAT区（ CAAT box）
在真核生物中，位于转录起 始点上游-78—-70bp处存在 一段共同序列CCAAT，它 与原核生物中-35区相对应。 GC区、增强子区
tRNA、5SrRNA、snRNA
α-鹅膏覃碱
低浓度：动植物中，RNA聚合酶II被抑制， RNA聚合酶I没影响，RNA聚合酶III在各生物 中差异大。 高浓度：动物细胞中抑制转录，但昆虫中无 影响。
启动子的结构
你还记得什么 是启动子吗？
转录单元（transcription unit）： 是一段
从启动子开始至终止子结束的DNA序列。
真核生物
转录起始前复合物 转录调控因子 promoter
（preintiation transcription complex,PIC）
PIC
转 录 起 始 前 复 合 物
封闭复合物：在RNA转录的模板识别阶段， 聚合酶与启动子可逆性结合形成的复合物， 此时DNA处于双链状态。 强启动子
快速/不可逆 封闭复合物 开放复合物
模板识别
转录起始
转录延伸
转录终止
模板识别（template recognition）：
指RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并 Promoter是基因转录起始所必需的 与之相结合的过程。
一段DNA序列，是基因表达调控的 上游顺式作用元件之一。
原核生物 RNA聚合酶 直接识别并结合 promoter RNA聚合酶
复制（DDDP） 转录（DDRP） DNA 反转录（RDDP） RNA 复制（RDRP） RNA 翻译 蛋白质
肽链的终止及释放
核糖体从mRNA 上解离，准备新 一轮的合成
• 三联子密码(codon)的性质 AUG • 起始密码子(initiation codon)和终止密码子 (termination codon) UAA Ochre • tRNA的特点 UAG Amber • 比较原核与真核细胞核糖体的组成 UGA Opal • 核糖体的活性中心 • 信号肽 • 叶绿体蛋白质的跨膜转运 • 蛋白质的翻译后加工 • 抗生素与蛋白质合成
DNA转座的遗传学效应
1、引起插入突变 各种IS、Tn转座子都可以引起插入突变。 2、产生新基因 3、产生染色体畸变 4、引起生物进化
二、从DNA到RNA
RNA转录的基本过程
RNA链合成特点：RNA是按 5’→3’方向合成，在 RNA聚合酶催 化下，以DNA链中的 反义 链为模板，以 4种核苷三磷酸 为原料， A-U、T-A、 G-C 根据碱基配对原则 ，各核苷酸间通过磷酸二 酯键相连，（需要/不需要）引物的参与，合成的RNA带有与 DNA编码链（有意义链）相同的序列（A-U）。
1983年诺贝尔 生理医学奖
“如果你能脚踏实地从事研究并如实报告观察结果，同时保持健 康长寿，那么，你有可能获诺贝尔奖。” Barbara McClintock
DNA的转座(DNA的移位 transposition)
是由可移位因子（transposable element）介导 的遗传物质重排现象。
第三章 生物信息传递
一、DNA复制
• • • • • • DNA的半保留复制 DNA复制的主要方式 原核生物和真核生物DNA复制的特点 DNA复制的调控 DNA的修复 1 DNA的转座
自学
“倘若你认为自己迈开的 步伐是正确的，并且已经 掌握了专门的知识，那么， 任何人都阻挠不了你，.. 不必去理会人们的非难和 评头品足。” Barbara McClintock
•复合型转座子（composite transposon）
带IS序列 不带IS序列 带有某些抗药性基因（或 其它宿主基因）的转座子， 两翼往往是相同或高度同 源的IS序列。
末端常带有倒 置重复序列
TnA家族：不带IS序列体积 庞大（>5Kb）的转座子，带 有β－内酰胺酶（AmpR） 基因和两个转座必需基因。
转录终止（termination）:
当RNA链延伸到转录终止时，RNA聚合酶不再形 成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录 泡瓦 解 ， DNA恢 复 双链状 态 ， 而 RNA 聚合酶和 RNA链都被从模板上释放出来。
RNA聚合酶
原核生物
E.coli. RNA聚合酶 2个α亚基 1个β亚基 1个β’亚基 1个ω亚基 1个σ亚基 可能与核心酶组装及启动子识 别有关，并参与RNA聚合酶和 部分调节因子的相互作用。 与模板DNA、新生RNA链及核 核心酶 苷酸底物结合。
转录起始位点
terminator
RNA
原核生物启动子的特点
Pribnow区（Pribnow box）：
在RNA聚合酶与DNA结合的区域内有一个由6个核苷 酸组成的序列，是RNA聚合酶的紧密结合点，该位 点的中央约位于起点上游10bp 处，又称-10区。
-35区：
在Pribnow box外存在 的与RNA聚合酶对启动 子识别有关的共同序列 TTGACA，它位于起点 上游35bp处。 -10区和-35区是RNA聚合酶与启动子的结合位点，能与σ因子 相互识别，具有很高的亲和力。
加工过程
加帽 加polyA尾
推测的生理功能
mRNA 从细胞核向细胞质运转，翻译起始 转录终止，翻译起始和mRNA降解
RNA的剪接 从mRNA、tRNA和rRNA前体分子中切除内含子 RNA的切割 从前体RNA中释放tRNA和rRNA分子
DNA转录生成的原始转录产物— 核不均一RNA（hnRNA） 即 mRNA的前体，经过 5’加帽 和 3’加多聚腺苷酸 ，再经 过 RNA的剪接 ，编码蛋白质的外显子部分就连接成为一个 连续的 开放阅读框（ORF) ，通过核孔进入细胞质，即可作 为蛋白质合成的模板了。
核酶 (ribozyme)
ribonucleic acid
enzyme
• 是一类具有催化功能的RNA分子,通过催化靶位点 RNA 链 中 磷 酸 二 酯 键 的 断 裂 , 特 异 性 剪 切 底 物 RNA分子,从而阻断基因的表达。 酶不仅是蛋白质 T4 RNA、一些植物类病毒和拟病毒也可自我剪接 核酶 是继反转录之后对中心法则的又一重要修正， 遗传物质 酶 说明RNA既是 又是 。
模板识别
转录起始（initiation）
• 不需要引物 RNA聚合酶合成9个以上核苷酸并离 开启动子区，转录进入延伸阶段。 RNA聚合酶通过启动子的时间代表一 个启动子的强弱。
转录延伸（elongation）:
RNA聚合酶释放σ因子离开启动子后，核心 酶沿模板DNA链移动并使新生RNA链不 断伸长的过程。 E.coli. RNA聚合酶 50-90个核苷酸/秒
自学
氯霉素—可能阻止mRNA与核糖体结合
竞争性抑制剂
四环素类—可能阻止AA-tRNA与核糖体结合 链霉素、新霉素、卡那霉素等—可能干扰 AA-tRNA与核糖体结合而产生错读
The End of Chapter III
DNA是遗传信息的携带者
DNA通过复制将遗传信息由A polymerase——DDDP DNA dependent RNA polymerase——DDRP RNA dependent RNA polymerase——RDRP RNA dependent DNA polymerase——RDDP
原核与真核生物mRNA的特征比较
原核生物的mRNA
1、半衰期短 2、可能以多顺反子形式存在 3、5’端无帽子结构，3’端没 有或只有较短的polyA结构 单顺反子mRNA ：
只编码一个蛋白质的 mRNA。
多顺反子mRNA ：
编码多个蛋白质的mRNA。
真核生物的mRNA
1、5’端有“帽子”结构
2、3’端有polyA“尾巴”结 常被甲基化 构 帽 子 结 构 是 GTP 和 原 mRNA5’ 三 磷 酸 腺 苷 • “帽子”是什么? （或鸟苷）缩合反应的产物。
全酶 （holoenzyme） 催化核心
？
负责模板链的选择和转录起始， 使酶专一性识别模板上的启动 子。存在多个σ因子，用以识 别不同的启动子。
一种RNA聚合酶几乎 合成所有RNA
真核生物
一般由8-16个亚基组成
转录产物 RNA聚合酶I RNA聚合酶II RNA聚合酶III rRNA hnRNA
mRNA
• 所有真核mRNA都有“尾巴” 组蛋白基因 吗? 转录后 • “尾巴”是何时产生的？ 真核基因转录终止位点上游15• 什么是加尾和初级转录产物 30bp处的保守序列AAUAAA 准确切割所必需的？ RNA聚合酶II至尾巴下游0.5-2Kb •RNA聚合酶都在“尾巴”终止 核苷酸处 吗？