分子生物學第三章

1、一、DNA復制,DNA的半保留復制DNA復制的主要方式原核生物和真核生物DNA復制的特點DNA復制的調控DNA的修復1,自學,DNA的轉座,“倘若你認為自己邁開的步伐是正確的，并且已經掌握了專門的知識，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。” Barbara McClintock,“如果你能腳踏實地從事研究并如實報告觀察結果，同時保持健康長壽，那么，你有可能獲諾貝爾獎?！?Barbara McClint

2、ock,1983年諾貝爾生理醫(yī)學獎,,DNA的轉座(DNA的移位 transposition),是由可移位因子（transposable element）介導的遺傳物質重排現(xiàn)象。,,轉座子（transposon,Tn）：是存在于染色體DNA上可自主復制和移位的基本單位。,在轉座過程中，有的轉座子會留在原來位置上，在新位點上出現(xiàn)的僅僅是它的拷貝。,在生物體內普遍存在,“轉座”？就是轉座子的移位嗎？,轉座子的分類,插入序列（inser

3、tional sequence,IS因子）,復合型轉座子（composite transposon）,最簡單的轉座子，不含任何宿主基因，是細菌染色體或質粒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）的轉座子，帶有β－內酰胺酶（AmpR）基因和兩個轉座必需基因。,末端常帶有倒置重復序列,復制型轉座

4、子,轉座子的分類(續(xù)),非復制型轉座子,在復制過程中,整個轉座子被復制,所移動的是原轉座子的拷貝,轉座酶(transposase)和解離酶(resolvase)分別作用于原始轉座子和復制轉座子,如TnA類轉座子。,在復制過程中，原始轉座子作為一個可移動的實體直接被移位，如IS序列、Mu、Tn5等。,DNA轉座的遺傳學效應,1、引起插入突變 各種IS、Tn轉座子都可以引起插入突變。2、產生新基因3、產生染色體畸變4、

5、引起生物進化,二、從DNA到RNA,RNA轉錄的基本過程,RNA鏈合成特點：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

6、（A-U）。,模板識別,轉錄起始,轉錄延伸,轉錄終止,,,,5’→3’,反義,RNA聚合酶,4種核苷三磷酸,T-A、,,A-U、,G-C,模板識別（template recognition）：指RNA聚合酶與啟動子DNA雙鏈相互作用并與之相結合的過程。,Promoter是基因轉錄起始所必需的一段DNA序列，是基因表達調控的上游順式作用元件之一。,直接識別并結合,轉錄調控因子,RNA聚合酶,,,轉錄起始前復合物（preintiation

7、 transcription complex,PIC）,,,開放復合物：在RNA轉錄的模板識別階段，隨著DNA結構變化，聚合酶與啟動子形成的封閉復合物轉變成開放復合物，此時DNA序列中有一小段雙鏈被解開。,封閉復合物：在RNA轉錄的模板識別階段，聚合酶與啟動子可逆性結合形成的復合物，此時DNA處于雙鏈狀態(tài)。,三元復合物：在RNA轉錄的模板識別階段，開放復合物與最初的2個NTP相結合并在它們之間形成磷酸二酯鍵后即轉變成包括RNA聚合酶、D

8、NA和新生RNA的復合物。,強啟動子快速/不可逆封閉復合物 開放復合物,,,,,模板識別,,轉錄起始前復合物,PIC,轉錄起始（initiation）,不需要引物,,RNA聚合酶合成9個以上核苷酸并離開啟動子區(qū)，轉錄進入延伸階段。RNA聚合酶通過啟動子的時間代表一個啟動子的強弱。,轉錄延伸（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。,

9、E.coli. RNA聚合酶50-90個核苷酸/秒,轉錄終止（termination）:當RNA鏈延伸到轉錄終止時，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯鍵，RNA-DNA雜合物分離，轉錄泡瓦解，DNA恢復雙鏈狀態(tài)，而RNA聚合酶和RNA鏈都被從模板上釋放出來。,RNA聚合酶,原核生物,E.coli. RNA聚合酶,2個α亞基,1個β亞基,1個β’亞基,1個ω亞基,1個σ亞基,,,負責模板鏈的選擇和轉錄起始，使酶專一性識別模板上的啟動子。

10、存在多個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鏈及核苷酸底物結合。,可能與核心酶組裝及啟動子識別有關，并參與RNA聚合酶和部分調節(jié)因子的相互作用。,？,一種RNA聚合酶幾乎合成所有RNA,真核生物,RNA聚合酶I,RNA聚合酶II,RNA聚合酶III,轉錄產物,rRNA,hnRNA,tRNA、5SrRNA、snRNA,,,,,mRNA,一般由8-16個亞基組成

11、,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：動物細胞中抑制轉錄，但昆蟲中無影響。,啟動子的結構,轉錄單元（transcription unit）：是一段從啟動子開始至終止子結束的DNA序列。,你還記得什么是啟動子嗎？,,,,RNA,,,轉錄起始位點,在RNA聚合酶與DNA結合的區(qū)域內有一個由6個核苷酸組成的序列，是RNA聚合酶的緊密結合點，該位點的中央約

12、位于起點上游10bp 處，又稱-10區(qū)。,Pribnow區(qū)（Pribnow box）：,,,在Pribnow box外存在的與RNA聚合酶對啟動子識別有關的共同序列TTGACA，它位于起點上游35bp處。,-35區(qū)：,原核生物啟動子的特點,-10區(qū)和-35區(qū)是RNA聚合酶與啟動子的結合位點，能與σ因子相互識別，具有很高的親和力。,真核生物啟動子的特點,Hogness區(qū)（ Hogness box）,在真核生物中，位于轉錄起始點上游-30—

13、-25bp處存在共同序列TATAAA，也稱TATA區(qū)。,CAAT區(qū)（ CAAT box）,在真核生物中，位于轉錄起始點上游-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。,GC區(qū)、增強子區(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）,,原核與真核生物mRNA的特征比較,原核生物的mRNA,1、半衰期短2、可能以多順反子形式存在3、5’端無帽子結構，3’端沒有或只有較短

14、的polyA結構,單順反子mRNA ：只編碼一個蛋白質的mRNA。,多順反子mRNA ：編碼多個蛋白質的mRNA。,,真核生物的mRNA,1、5’端有“帽子”結構2、3’端有polyA“尾巴”結構,帽子結構是GTP和原mRNA5’三磷酸腺苷（或鳥苷）縮合反應的產物。,常被甲基化,組蛋白基因,轉錄后,真核基因轉錄終止位點上游15-30bp處的保守序列AAUAAA,RNA聚合酶II至尾巴下游0.5-2Kb核苷酸處,,“帽子”是什么?

15、 所有真核mRNA都有“尾巴”嗎? “尾巴”是何時產生的？ 什么是加尾和初級轉錄產物準確切割所必需的？RNA聚合酶都在“尾巴”終止嗎？,真核生物初始轉錄產物的加工,DNA轉錄生成的原始轉錄產物— 即mRNA的前體，經過 和 ，再經過 ，編碼蛋白質的外顯子部分就連接成

16、為一個連續(xù)的 ，通過核孔進入細胞質，即可作為蛋白質合成的模板了。,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),核酶 (ribozyme),是一類具有催化功能的RNA分子,通過催化靶位點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。,,ribonucleic acid,enzyme,酶不僅是蛋白質

17、 T4 RNA、一些植物類病毒和擬病毒也可自我剪接 是繼反轉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,酶,三、從mRNA到蛋白質,肽鏈的終止及釋放,翻譯的起始,肽鏈的延伸,,,核糖體與mRNA結合并與氨基酸-tRNA生成起始復合物,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，準備

18、新一輪的合成,翻譯的基本過程,將mRNA鏈上的核苷酸從一個特定的起始位點開始，按每3個核苷酸代表一個氨基酸的原則，依次合成一條多肽鏈的過程。,三聯(lián)子密碼(codon)的性質起始密碼子(initiation codon)和終止密碼子(termination codon)tRNA的特點比較原核與真核細胞核糖體的組成核糖體的活性中心信號肽葉綠體蛋白質的跨膜轉運蛋白質的翻譯后加工抗生素與蛋白質合成,UGA,UAG,UAA,AUG

19、,,,,OchreAmberOpal,,自學,氯霉素—可能阻止mRNA與核糖體結合四環(huán)素類—可能阻止AA-tRNA與核糖體結合鏈霉素、新霉素、卡那霉素等—可能干擾AA-tRNA與核糖體結合而產生錯讀,,競爭性抑制劑,,The End of Chapter III,精品課件！,精品課件！,DNA通過復制將遺傳信息由親代傳遞給子代；,DNA是遺傳信息的攜帶者,DNA dependent DNA polymerase——DDDPDN