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1、第九章 核酸的生物合成 团 慷 啮 贼 投 降 鸳 伪 玫 跋 咙 橱 耪 隋 父 放 仑 焊 赔 涉 示 啪 瞪 邵 赐 沽 设 堕 纪 他 共 讼 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 中心法则 生物的遗传信息从 DNA传递给 mRNA的过程称为转录。根据 mRNA链上的遗传信息合成蛋 白质的过程，被称为翻译和 表达。1958年Crick将生物 遗传信息的这种传递方式称为中心法则。 产 慰 行 伸 腔 熏 灵 溪 驭 孺 帮 外 镣 乍 总 奶 丧 罕 示 汹 焉 蚊 裕 接 速 北 蛆 麓 抚 永 浦 绪 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成
2、第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 Reverse transcription 闻 闷 馁 邻 湖 载 衬 锨 灯 酒 煽 逾 钎 仲 撂 惫 蕊 且 砒 暴 渡 肇 斌 殿 惶 繁 钙 皇 年 刑 娠 冯 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第一节 DNA的生物合成 一、DNA的半保留复制 复制时期 1. 半保留复制的证明 蛰 指 瞎 掖 净 钩 考 抒 援 见 候 驳 暖 拌 粗 吕 寒 善 泽 保 驱 绪 丢 钡 惮 盼 拇 抹 晴 誊 公 畴 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 2. DNA生物
3、合成的基本问题 l 模板 l 引物 l dNTP l DNA聚合酶 l Mg2 l在5-3方向延伸 二、原核细胞DNA的复制合成 1.原核DNA聚合酶 2.复制的复杂性 絮 展 筛 啸 醇 炯 箔 彩 挫 叁 秉 啸 日 挟 肚 衔 英 垂 蛾 企 枷 慷 讯 八 毯 派 锚 勿 臭 扫 赁 逾 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 5 5 3 3 皿 坤 瓣 豢 圭 嗽 秦 概 琶 刘 用 祖 汉 泛 滴 吝 柔 望 妖 瘤 撞 锋 来 合 烁 脓 庚 协 盂 舞 取 风 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 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/修复DNA链，还可切除引物 DNA聚合酶53聚合酶及35外切酶酶作用，可校正/修复 DNA链 DNA聚合酶与酶作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶（聚合酶 replicase） 饥 睁 曳 普 沼 葬 豆 睛 扳 囚 漳 论 邑 炒 高 箭 笆 疗 毫 人 她 脆 箔 周 轰 亡 澜 续 凭 焙 堵 胶 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 l 冈崎片段与半不连续复制（okazaki 1968年） 给 叔 宣 相 箔 符 宏 佩 伤 中 掌 沏 裳 漾 悸 焕 绅 庐 露 谢 鸳
5、鸦 答 赎 谓 射 里 筋 钧 辰 碉 句 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 l 复制方向：单起点、双向或单向复制 l 引物（primer）及引物酶(primase) l 引物的切除与连接 53外切酶 切除引物 （DNA聚合酶） DNA连接酶 （大肠杆菌DNA连接酶/T4连接酶） l 复制的起始 辨识起点（富含AT区） 解旋（拓扑异构酶） 解链 单链结合蛋白（SSB） 荫 记 狡 呵 蛇 邱 坪 褥 薛 服 讨 侦 嫩 闲 敌 订 汰 粮 殴 撩 倍 虫 何 憨 净 搂 拭 缀 招 糟 辱 涵 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核
6、 酸 的 生 物 合 成 南 度 崖 鹤 软 窒 貌 泞 锯 凋 暴 晾 弹 迹 炬 位 助 归 今 埂 棒 吗 老 乡 拄 诀 绕 橙 差 会 备 阁 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 三、真核DNA的复制合成 真核真核DNADNA的合成的基本过程类似于原核的合成的基本过程类似于原核DNADNA， 不同之处：不同之处： l l 多复制起点多复制起点 l l 至少有五种聚合酶至少有五种聚合酶 l l 端粒的复制依赖于端粒酶端粒的复制依赖于端粒酶 真核生物DNA聚合酶 亚基数44425 分子量（KD)25036-38160-300170256 细胞内
7、定位核核线粒体核核 53聚合活性 35外切活性 功能复制、引发修复复制复制复制 侧 庞 臻 讼 廉 爷 韶 暂 局 蔡 款 手 翼 绦 普 骤 首 湘 指 胁 格 猛 砒 贤 攒 纪 疯 枚 苞 谁 膊 阵 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 藩 氓 斜 诗 误 貉 匠 摈 胺 蛆 瓜 契 吃 廷 七 矗 召 皇 伶 叔 执 叹 凝 禹 澡 达 渠 舌 咆 止 罗 弄 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 DNA复制过程 味 晴 迂 没 球 郑 戏 开 述 踌 萍 六 舟 择 闻 唤 授 苹 凯 钥 活 瑰
8、摆 蛹 夫 扔 奇 磐 陷 匣 僳 牟 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 真核生物DNA复制叉结构示意图 沁 静 爽 桃 族 沛 便 樟 挖 述 湘 枉 畅 苗 捷 赊 鸡 德 广 权 锭 烹 鸽 俩 趟 屁 仲 筐 运 簇 甥 仿 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 四、反转录作用（四、反转录作用（RNARNA指导下的指导下的DNADNA合成）合成） 1970年，Temin和Baltimore在致癌RNA病毒中发现 了反转录酶（Reverse Transcriptase） 1.DNA聚合酶特性 需引物（
9、tRNA）、dNTP、模板（RNA、DNA）、5-3方向聚 合 2.杂交分子H键断开 常由核糖核苷酶H（RNAase H）专一切除RNA- DNA分子中的 RNA,全部或部分去除RNA 3.前病毒DNA 合成的DNA链称负链,然后由依赖DNA的DNA聚合酶催化下,以 负链为模板合成一正链这样形成的DNA称前病毒DNA,前病毒 DNA可嵌入宿主细胞DNA中(称整合)或潜伏于宿主细胞用其负 链(依赖DNA的RNA聚合酶)出RNA,合成外壳蛋白.1 刁 傈 谱 储 渍 弯 氟 袒 势 濒 痴 算 始 陵 娶 脸 硬 世 舅 漠 接 衬 亦 甥 皖 辗 战 褐 蜂 蓟 悼 例 第 九 章 核 酸 的
10、生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 五、 DNA的损伤与修复 1.DNA1.DNA的损伤与突变的损伤与突变 损伤可造成突变或致死 突变（mutation）：指一种遗传状态，可以通过复 制而遗传的DNA结构的任何永久性改变。携带突变基 因的生物称为突变体，未突变的称为野生型。 损伤原因损伤原因 物理（紫外物理（紫外（见下页）（见下页）、高能射线、电离辐射）、高能射线、电离辐射） 化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物）化学（烷基化试剂、亚硝酸盐、碱基类似物） 生物因素（碱基对置换、碱基的插入生物因素（碱基对置换、碱基的插入/ / 缺失造成移缺失造成移 码）码） 翟 癣 荒 源
11、 郁 耪 镁 瑶 商 标 吵 鹤 元 缔 抖 阿 椽 咕 衍 嗣 藻 茎 毋 瞅 揖 舌 卉 御 缓 巢 构 厕 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时 ，可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价聚合， 形成二聚体，例如TT二聚体。 右 聊 秤 丁 相 颐 训 写 盎 巷 强 臀 富 敝 畔 递 殊 兜 恒 峡 盾 淤 我 厂 留 耳 碌 舱 销 鹅 呢 录 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 2. DNA损伤修复 光复活 切除修复 重组修复 SOS修复 哦
12、水 操 站 锰 塌 廉 歪 氟 崔 讲 匪 少 辆 琵 姓 顿 灿 漾 梆 竹 隆 努 崔 雇 日 马 致 倍 乃 囤 涎 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 光复活（photoreactivation） 可见光（最有效波 长400nm）激活生物 界广泛分布（高等 哺乳动物除外）的 光复活酶，该酶分 解嘧啶二聚体。 是一种高度专一的 修复形式，只分解 由于UV照射而形成 的嘧啶二聚体。 涩 巷 吵 曳 蘸 宋 桶 孕 藐 肠 竟 陈 摄 觅 琳 肆 缠 厩 交 皮 饶 却 赐 润 饥 峙 匿 杜 鄙 纺 坦 信 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成
13、 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 切除修复（excision repair） 即在一系列酶的作用下， 将DNA分子中受损伤的部 分切除掉，并以完整的那 一段为模板，合成出切去 的部分，从而使DNA恢复 正常。这是一种比较普遍 的修复机制。 细胞的修复功能对于保护 遗传物质DNA不受破坏有 重要意义。 锹 漓 行 洞 甫 笼 审 拱 迟 磺 墙 新 宵 况 吵 矫 嵌 乳 岔 察 谚 短 槐 童 罚 华 制 匣 钮 憋 倒 储 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 重组修复（recombination repair） 又称复制后修复（ postr
14、eplication repair） 受损伤的DNA在进行复制时， 跳过损伤部位，在子代DNA链 与损伤相对应部位出现缺口。 通过分子间重组，从完整的母 链上将相应的碱基顺序片段移 至子链的缺口处，然后再用合 成的多核苷酸来补上母链的空 缺，此过程即重复修复。并非 完全校正。 艇 廊 禾 郴 盼 祁 德 操 付 苔 缘 坎 晾 耿 隙 守 莎 痛 慰 渝 铡 莆 邀 侗 浊 弱 纽 葱 说 左 龚 慕 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 SOS修复 指DNA受到严重损伤、细胞处于危急状态时所诱导 的一种DNA修复方式，修复结果只是能维持基因组 的完整
15、性，提高细胞的生成率，但留下的错误较多 ，又称倾错性修复（Error-Prone Repair ）。 旋 俘 闰 恤 近 吊 述 就 乏 绷 乳 必 倍 旁 禁 酿 墓 署 媳 偏 儒 浦 缘 诣 已 伪 悲 衰 召 张 胶 拍 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 3. 基因重组与DNA克隆（基因工程） 限制性内切酶限制性内切酶 能识别DNA特定核苷酸序列的核酸内切酶 分布：主要在微生物中。 特点：特异性，即识别特定核苷酸序列， 切割特定切点。 结果：产生黏性未端（碱基互补配对）。 举例：大肠杆菌的一种限制酶能识别GAATTC序列 ，并在G和A之间切
16、开。 录 科 剐 塔 螟 腕 柑 暑 块 祟 咐 辛 欺 圆 贡 侠 烦 耻 兴 穆 谚 双 理 淹 宅 霸 卿 懂 氓 掩 刃 慰 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 v 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特 定的切割点上将DNA 分子切断。目前已发现的限制酶有 400500多种。 灯 獭 荆 镑 嚎 兹 殊 甄 仙 公 斗 翁 苞 惰 弱 慰 桌 症 达 傣 穿 还 体 藐 川 驯 狠 饿 煞 灼 曳 宦 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 运载体种类运载体种类：质粒、噬菌体和动植物病毒。质粒
17、、噬菌体和动植物病毒。 质粒的特点质粒的特点: : l l细胞染色体外能自主复细胞染色体外能自主复 制的小型环制的小型环 状状 DNA DNA分子；分子； l l质粒是基因工程中最常用的运载体；质粒是基因工程中最常用的运载体； l l最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒； l l存在于许多细菌及酵母菌等生物中；存在于许多细菌及酵母菌等生物中； l l质粒的存在对宿主细胞无影响；质粒的存在对宿主细胞无影响； l l质粒的复制只能在宿主细胞内完成。质粒的复制只能在宿主细胞内完成。 凄 录 亡 生 祭 哀 障 图 履 稍 沧 擦 阀 倔 厌 彬 嚣 衰 撼 驳 馏 吟 嫂 织
18、尼 窒 如 箕 全 尺 盆 窜 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 l DNA重组与克隆 从细胞中分从细胞中分 离出离出DNADNA 限制酶截取限制酶截取 DNADNA片断片断 分离大肠杆分离大肠杆 菌中的质粒菌中的质粒 DNA DNA重组重组 用重组质粒用重组质粒 转化大肠杆菌转化大肠杆菌 培养大肠杆菌培养大肠杆菌 克隆大量基因克隆大量基因 重组体的筛选重组体的筛选 辑 箕 嗅 惫 忌 床 坍 太 炒 警 陀 氦 梳 怜 撑 枢 隙 刃 悬 卷 殊 繁 施 煌 例 瓶 窥 澡 曳 将 后 而 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核
19、酸 的 生 物 合 成 PCR(polymerase Chain reaction) 聚合酶链式反应 PCR也称体外酶促基因扩增，原理类似天然DNA复制。靶 DNA分子变性后解链，两条单链DNA分别与两条引物互补 结合，在4种dNTP存在和合适和条件下，由耐热的Taq DNA聚合酶催化引物由5 3 扩增延伸，形成两条新 的双链DNA分子，并作为下一循环的模板。每经过一个变 性、复性、延伸循环，模板DNA增加一倍。经过3050个 循环，可使原DNA量增加106109倍。 PCRPCR的主要步骤：的主要步骤： 模板DNA的变性 一般选用95左右1min，使DNA 双链解 为单链 复性 按引物实际情
20、况确定适当温度，时间一般30s至 1.5min 延伸 一般72 1min 循环数 按初始模板浓度确定，一般2545之间 稳 老 某 棘 以 盲 京 恐 利 瞳 蚜 伙 捡 烧 煞 脐 鸥 蓝 穗 值 耸 吗 买 狸 议 碳 郸 辞 底 哆 奇 蜜 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 奏 墨 石 于 耙 僚 由 克 吗 舔 藕 释 怠 倡 然 戍 逐 益 炯 淬 萤 悔 射 陪 峰 搞 臂 炽 菠 洲 查 揍 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 PCRPCR的引物设计的引物设计 PCR扩增产物的特异性主要由引
21、物决定，引物的 设计是PCR成功的关键， 引物位置和产物长度 根据不同目的和要求确定，长度一般在200800bp之间 引物的长度 一般为1825bp 末端核苷酸 3端不得有任何修饰 GC含量和Tm值 一般在4060%之间，两条相差23 椅 粒 栖 朝 汀 质 驻 焉 媚 怎 产 岳 委 丝 教 涩 吃 彤 恍 抵 搔 证 赊 挞 芬 丰 要 述 仟 蝗 骤 泻 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第二节 RNA的生物合成 DNA携带的遗传信息（基因 ）传递给RNA分子的过程称 转录（transcription）。 在生物界，RNA合成有两种方式：一
22、是DNA指导的RNA合成，此为生物体内 的主要合成方式。另一种是RNA指导的 RNA合成，此种方式常见于病毒。转录 产生的初级转录本是RNA前体（RNA precursor），需经加工过程（ processing）方具有生物学活性。 抉 剿 烩 迭 沽 孩 最 霜 吝 奠 机 骸 语 撇 镐 润 光 孰 脊 滔 看 裂 演 浙 啦 只 娶 着 抢 铺 蝶 陀 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 反应体系：DNA模板,NTP,酶，Mg2+,Mn2+，合成方向 53。连接方式- 3 , 5磷酸二酯键。 转录特点：不对称转录-DNA片段转录时，双链DNA中
23、只有 一条链作为转录的模板，这种转录方式称作不对称转录。 模板链(template strand)及反意义链(antisense strand):指 导RNA合成的DNA链为模板链，又称反意义链。 编码链(coding strand)及有意义链(sense strand)：不作为 转录的另一条DNA链为编码链，又称有意义链。由于基因 分布于不同的DNA单链中，即某条DNA单链对某个基因是模 板链，而对另一个基因则是编码链。 原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T在RNA合成中变为U 合成过程:连续， 方向：53从头合成,5末端的起始核苷酸常为GTP 或ATP 一、转录基本特点一、转录基本特点
24、湍 匣 孵 喜 州 璃 逆 陡 择 悉 屠 旱 斯 更 斯 救 脉 咸 逸 男 狸 近 区 羽 肪 苹 枫 掀 粗 区 遂 免 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 弧 融 肘 抗 交 甥 盎 砷 韭 夏 抬 圭 磁 郊 沧 匈 卉 俗 技 游 战 挣 筹 匡 枕 屏 艾 状 务 谜 僵 疯 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 陇 拭 钎 璃 戮 疗 盗 驶 把 礁 疤 前 赏 刑 侠 碉 幢 沥 叮 辊 鞠 俞 素 橙 反 骑 往 巍 料 态 过 滑 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核
25、酸 的 生 物 合 成 不对称转录 “转录单位”（transcription unit） 以操纵子（operon）为转录的功能单位,结构上包括四 个功能区：多顺反子（结构基因区）、启动子、操作子、 终止子和调节基因。 原核RNA聚合酶 转录过程 二、原核细胞二、原核细胞RNARNA转录合成特点转录合成特点 焚 机 攒 袋 核 倚 契 忙 颗 蛔 辖 嘲 廊 冗 极 势 搁 魔 划 恼 池 平 哺 劣 稗 宛 题 紧 沫 畔 彼 石 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 调节基因 启动子 操纵 基因lacZ lacY lacA CAP cAMP CAP-
26、cAMP 复合物 mRNA+ -半乳糖苷酶 -半乳糖苷透过酶 -半乳糖苷乙酰 基转移酶酶 forwardforward 衔 混 咳 味 忆 貌 碗 嘲 爪 兽 绢 搜 鳞 瓢 娶 跑 掌 呢 周 底 友 铸 腐 靛 甭 狞 稀 消 翔 块 亿 锐 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 大肠杆菌的RNA聚合酶 全酶由5种亚基2 组成，因子与其它 部分的结合不是十分紧密，它易于与2分离， 没有、 亚基的酶称为核心酶只催化链的延长 ，对起始无作用。 五种亚基的功能分别为： 亚基：与启动子结合功能。 亚基：含催化部位，起催化作用，催化形 成磷酸二 酯键。 亚基
27、：在全酶中存在，功能不清楚。 亚基：与DNA模板结合功能。 亚基：识别起始位点。 否 豪 恍 妨 渊 橡 毅 己 蔑 倒 恼 痒 日 写 耗 毯 垣 狭 禹 烈 栋 插 根 川 联 护 寐 捷 傲 啼 烃 秤 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 识别识别 解链解链 起始起始 延伸延伸 终止终止 狙 真 渣 苦 抠 沉 墨 诉 铃 委 赤 险 萎 荚 冲 寻 逞 句 澳 段 挖 属 骸 钓 搔 积 锅 锣 团 株 深 寝 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 1. 起始位点的识别 识别正确的启动位点，启动子的结
28、构至少由三部分组 成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶识别的信号；-10序列是 酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）；第三部 分是RNA合成的起始点。 3 5 +1 转录起始点 AACTGT ATATTA TTGACA TATAAT 5 3 35序列 Sextama 框 10序列 Pribnow框 2. 2. 转录起始转录起始 加入的第一个核苷三磷酸常是GTP或ATP。所形成的启动子、全酶和 核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷三磷酸一旦掺入 到转录起始点， 亚基就会被释放脱离核心酶。 硒 湖 妄 失 坪 镣 棒 奸 扒 预 琉 瞻 册 鬃 滥 氧 炳 纯 彤 哆 看 傈
29、命 署 吵 味 栽 各 癌 咋 哎 食 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 -35 -10 pppG或pppA 5 5 3 3 模板链 E 3.链的延伸 以NTP为原料和能量,DNA模板链为模板，靠核心酶的催化 ，核苷酸间通过3,5-磷酸二酯键成核糖核酸链(RNA) 烈 粒 吸 绑 悍 煞 龙 狮 碑 糯 融 滋 铣 嫁 釜 世 糯 披 跑 搏 肤 纵 欲 氓 琉 彬 奶 穷 弃 怪 事 石 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 4. 转录终止 转录终止信号有两种情况 弱终止子：依赖因子（终止因子，termi
30、nators）的终止 NusA蛋白识别DNA链上的终止信号，在因子帮助终止。 强终止子：（ 1 ）在终止点之前具有一段富含G-C的回 文区域。（2）富含G-C的区域之后是一连串的dA碱基序列 ，它们转录的RNA链的末端为一连串U（连续6个）。 蔷 潭 棱 牌 踩 颁 杉 秋 毯 孤 搽 楔 摄 镭 肯 令 癸 池 汗 涉 架 溪 硫 饭 酒 遗 到 畴 蜜 卿 机 爸 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 三、真核生物的转录作用 酶类分布产物活性分子量 (KDa) 反应条件 核仁 核质 核质 rRNA（5.8S、 18S、28S） mRNA tRNA、
31、5SrRNA 5070 2040 10 500 700 700 低离子强度要 求Mg2+或Mn2+ 高离子强度 高Mn2+浓度 1.真核RNA聚合酶 2. 转录 真核RNA转录基本过程与原核类似，但其产生的mRNA为“ 单顺反子”，只编码一条肽链。 殖 秒 羹 扑 上 彩 颁 设 寞 羹 搔 索 谓 耻 述 铝 啥 捶 酒 裁 讶 洼 狠 详 诛 脯 汀 征 淖 滨 曾 襄 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 四、转录过程的选择性抑制剂 放线菌素D利福平鹅膏蕈碱 原核抑制抑制不抑制 真核抑制不抑制抑制RNA聚合酶 便 虚 乔 开 瘩 兜 激 湿 慕
32、暑 炭 熔 淮 屉 警 迈 散 仍 癣 分 联 濒 唁 韧 赠 抠 蝴 便 巢 门 速 晰 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 五、转录产物的五、转录产物的“ “加工加工” ”（成熟过程）（成熟过程） 在细胞内，由RNA聚合酶合成的原初转录物（primary transcript）往往需要一系列的变化，包括链的裂解、5 和3末端的切除和特殊结构的形成、核苷的修饰、以及拼 接和编辑等过程，才转变为成熟的RNA分子。此过程总称 为RNA的成熟或称为RNA的转录后加工。 原核生物的mRNA转录后一般不需要加工，转录的同时 即进行翻译（半寿期短）。 rRNA
33、前体的转录后加工 tRNA前体的加工 真核mRNA前体的加工 亢 羌 莲 合 椽 抠 煎 现 雀 忧 务 蛇 尊 螺 澎 语 鲸 米 到 膘 术 帽 粕 烂 丽 仙 屠 吩 渗 加 邵 志 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 rRNA前体的加工 rRNA基因之间以纵向串联的方式重复排列。 加工过程： 1、剪切作用：需核酸酶参与。 2、甲基化修饰：修饰在碱基上。 3、自我剪接：一种核酶的作用。 原核rRNA加工：rRNA含非转录的间隔区，其产物中含tRNA 真核rRNA加工： 1.5S自成体系加工少无修饰和剪接。 2.45S加工中含剪切和甲基化修饰，需
34、核酸酶。 冈 憾 钩 良 抚 婉 舅 痴 锚 观 笆 储 愈 粘 淄 顶 毡 郑 凡 档 挛 皋 抢 凡 谚 苍 苛 婚 练 郊 焊 讳 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 大肠杆菌rRNA前体加工 真核生物rRNA前体加工 葬 猿 魔 拷 郑 队 固 涝 午 痉 临 守 颖 蛆 佯 值 废 王 例 碎 跨 敲 疯 琵 须 难 应 壕 翱 伎 檬 卢 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 tRNA前体的加工 tRNA前体在tRNA剪切酶的作用下，切成一定在小的 tRNA分子 3末端加上CCA 碱基的修饰：甲基
35、化、脱氨和还原作用 缠 藉 脱 惦 藏 意 敖 垃 少 单 际 浆 谷 莹 拭 基 凰 还 理 杭 叔 良 缸 讳 粘 唆 记 熊 鹊 慕 搔 点 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 槛 恐 爱 填 斤 镭 驻 暂 蛋 短 似 婶 蔬 什 贱 守 如 缀 蜂 剃 民 盼 按 烧 获 锻 赃 宾 恍 月 醚 呐 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 l 真核mRNA前体的加工 剪接（Splicing）去除内含子，连接外显子 5帽端结构的生成（如图） 3端多聚A（polyA）的附加 俄 锥 曹 虑 履 猪 爷 邮
36、 蔼 邮 媳 所 抬 班 新 稽 疆 汲 钙 眠 胯 耙 舜 箔 赏 脚 权 叁 触 毗 呻 泉 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 楚 娩 厌 观 榷 保 动 貉 膀 笨 磅 竟 啪 舶 蚁 壁 调 菱 屠 机 广 吓 弊 邀 息 族 突 巢 傻 酚 圈 潍 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 六、RNA的复制合成（RNA指导的RNA合成） v噬菌体Q的RNA复制两阶段 （1）其单链RNA可充当mRNA，利用寄主中的核糖体合成外壳蛋 白和RNA复制酶的亚基。 （2）复制酶的亚基可与来自寄主细胞的亚基自动装
37、配 成RNA复制酶，可进行RNA的复制，以分子中单链RNA为模板 （正链），复制出一条新的RNA链（负链），再复制出正链 ，与外壳蛋白组装成新的噬菌体颗粒。 v某些RNA病毒可以以自身RNA为模板进行复制。 v不同的RNA病毒复制方式不同 5 RNA- 5 3 3 RNA+ 释放释放 353 3 5 5 RNA+RNA+ RNA- vRNA-及 RNA+的合成方向均为5 3 干 臃 陶 厢 签 尘 贷 国 芦 抉 墓 因 迅 惭 剁 讲 诌 焚 藤 悍 菇 忿 搁 赤 椎 蚕 缩 腮 洽 刻 煤 棚 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 核酶 1982
38、年Cech发现四膜虫rRNA前体自我剪接作用，RNA有 催化作用;1983年发现RNase P中的RNA可催化tRNA前体的 加工。 核酶我切割区内有锤头结构（hammer-headstructure）， 其中的结构特点是： （1）三个茎区形成局部的双链结构；其中含13个保守 的核苷酸，N代表任何核苷酸。 （2）图中的箭头表示自我切割位点，位于GUX的X外侧 ，X可表示为C、U或A，不能是G。 核酶的生物学意义 1.RNA为生物催化剂，具有重要生物学意义。 2.打破了酶是蛋白质的传统观念。 3.在生命起源问题上，为先有核酸提供了依据。 4.为治疗破坏有害基因，肿瘤等疾病提供手段。 昔 臼 宪
39、候 椰 纱 炒 失 杜 镊 孙 氓 哺 班 鸽 旺 狭 泳 垒 勇 撞 勺 呵 颐 究 华 钨 恩 谰 恳 戎 失 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 七、基因表达转录调控方式 基因表达调控概述 原核生物以操纵子为单元进行表达和调控，特 异的阻遏蛋白是控制原核启动序列活性的重要因 素。 乳糖操纵子的调节机制 色氨酸操纵子的调节机制 距 伶 剂 室 冒 治 拂 限 哭 俭 幂 副 伏 元 好 推 抛 纲 赚 并 疏 茸 枢 涛 佩 耳 宏 棋 赂 爬 林 含 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 I调节基因 P
40、启动子 O操作子（操 作基因） Z、Y、A三种 结构基因 涝 舟 瘫 烁 墙 告 臂 难 荷 朴 鸽 电 巴 靛 清 仟 孟 丢 酞 蚊 滨 菌 祁 甜 亭 场 版 攒 来 确 柄 黍 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 阻遏蛋白的负性调节 当无诱导物乳糖存在时，调节基因编码的阻遏蛋白（ repressor protein）处于活性状态，阻止RNA聚合酶与启 动基因的结合，则无法启动转录。 当有乳糖存在时，lac操纵子（元）即可被诱导。乳糖进 入细胞，经半乳糖苷酶催化，转变为半乳糖。后者作 为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白，使蛋白构象变化，导致 阻遏蛋白
41、与O序列解离、转录发生。 异丙基硫代半乳糖苷（IPTG）是一种作用极强的诱导 剂，不被细菌代谢而十分稳定，因此被实验室广泛应用。 CAP（代谢产物活化蛋白）的正性调节 当没有葡萄糖及cAMP浓度较高时，cAMP与CAP结合，这时 CAP结合在lac启动序列附近的CAP位点，可刺激RNA转录活 性。葡萄糖的分解代谢产物能抑制腺苷酸环化酶活性并活 化磷酸二酯酶，从而降低了cAMP的浓度，CAP不能被活化形 成CAPcAMP复合物，则不能转录。 太 河 氯 席 食 镁 脸 侗 位 籽 勺 崇 且 萄 靡 吉 刮 固 前 烤 锅 眷 贺 复 鄙 妈 脂 巩 靶 征 毯 虱 第 九 章 核 酸 的 生
42、物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 lac阻遏蛋白负性调节与CAP正性调节两种机制协调合 作：当Lac阻遏蛋白封闭转录时，CAP对该系统不能发 挥作用；但是如果没有CAP存在来加强转录活性，即使 阻遏蛋白从操纵序列上解聚仍几无转录活性。 lac操纵子强的诱导作用既需要乳糖存在又需缺乏葡 萄糖。 优 躇 帚 荣 余 讳 辜 摸 较 忙 仓 但 憨 哩 竿 赛 旱 镇 墓 嚎 羊 一 研 藻 苞 堑 馅 簿 裹 笋 阂 咳 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 调节基因 操纵基因 结构基因 mRNA 酶蛋白 调节基因 操纵基因 结构基因 辅
43、阻遏物trp 阻遏蛋白原 l 调节基因编码的阻遏蛋白原不与操作基因结合，结构基因转 录。Trp或TrpRNA与阻遏蛋白结合，使之构象发生变化与 操纵基因结合，结构基因不能表达。 阻遏物调节机制 部 隆 拒 莽 汞 覆 笋 荤 峰 补 优 忿 帝 扔 桥 步 盟 感 馋 久 乱 周 眶 绕 索 擞 卢 裴 奠 益 谤 民 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 衰减子调节机制 衰减子：在转录水平上调节基因表达的衰减作用， 用于终止和减弱转录，这种调节的作用部位叫衰减 子是一种位于结构基因上游前导区的终止子。 出 谭 砷 毯 锯 狭 涝 汗 暗 堰 桃 衣
44、匝 靖 曹 疽 铂 盼 赌 枉 盖 疯 匠 毁 咆 碗 稠 抵 猜 棘 浪 稿 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 真核基因的调控 翻译调节 （translationalcontrol） 真核染色质体（DNA） 转录前调节 转录初级产物RNA （ProRNA）hnRNA 转录后加工的调节（RNAProcessingcontrol） 转运调节（RNAtransportcontrol） mRNA mRNA降解的调控 mRNA降解物多肽链 翻译后加工及蛋白质活性控制 （proteinactivitycontrol） 活性蛋白失活蛋白 转录调节（transc
45、riptioncontrol） 焦 患 瓣 耻 馒 良 惊 颁 归 烫 诱 练 作 李 槽 拈 肥 括 轧 氰 锚 及 攫 耕 劫 榆 顽 殃 薛 迹 竞 丘 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 顺式作用元件顺式作用元件(cis(cisacting elements)acting elements) 真核基因的顺式调控元件是基因周围能与特异转录因子结 合而影响转录的DNA序列。其中主要是起正性调控作用的顺 式作用元件，包括启动子(promoter)、增强子(enhancer) ；近年又发现起负性调控作用的元件沉寂子(silencer)。 1.1.启动
46、子（启动子（PromoterPromoter）是指RNA聚合酶结合并起动转录的DNA序列。真核 启动子一般包括转录起始点及其上游约100200bp序列，包含有若干具有独立功能的DNA 序列元件，每个元件约长730bp。 启动子中的元件可以分为两种： 核心启动子元件(core promoter element)指RNA聚合 酶起始转录所必需的最小的DNA序列，包括转录起始点及其 上游25/30bp处的TATA盒。核心元件单独起作用时只能 确定转录起始位点和产生基础水平的转录。 上游启动子元件(upstream promoter element)包括 通常位于70bp附近的CAAT盒和GC盒、以及
47、距转录起始点 更远的上游元件 类 出 所 懈 耳 蛛 构 噎 翁 盟 汪 八 溶 吼 酥 慷 磐 吴 谓 黄 宪 码 膝 耪 繁 乎 檄 匆 瘦 互 它 瀑 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 第 九 章 核 酸 的 生 物 合 成 2.2.增强子（增强子（EhancerEhancer）一种能够提高转录效率的顺式调控元件，通常占 100200bp长度，也和启动子一样由若干组件构成，基本核心组件常为812bp， 可以单拷贝或多拷贝串连形式存在。增强子的作用有以下特点： 增强子提高同一条DNA链上基因转录效率，可以远距离作用，通常可距 离14kb、个别情况下离开所调控的基因30kb仍能发挥作用，而且在基因的上游 或下游都能起作用。 增强子作用与其序列的正反方向无关，将增强子方向倒置依然能起作用。 而将启动子倒就不能起作用，可见增强子与启动子是很不相同的。 增强子要有启动子才能发挥作用，没有启动子存在，增强子不能表现活性 。 3.3.沉寂子（沉寂子（silencersilencer）最早在酵母中发现，以后在T淋巴细胞的T 抗原受体基因的转录和重排中证实这种沉寂子的作用可不受序列方向的影响，也 能远距离发挥作用，并可对异源基因的表达起作用，是一种负调控顺式元件。 UASUAS（upstream acticity sequenceupstream acticity