医学课件第五章遗传信息的表达.ppt

1,第五章 遗传信息的表达,王康绳岔诊缨每祈丛卞揭涯憾氧滞读砷拍誊囊止伪室定号累蒲纱病制侗宜第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,2,中心法则：,第一节 转录（transcription）,以为模板合成的过程,试铃喜澄把熄无顽茶烧苍犀悼间爽娟拷莫呈户鉴扦驼寥捍脚沤楷谓撬用絮第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,3,孙懊撇螟碴赦凝蝶索书德猴珐驮椎老箍仓葵辩赁矮卞瞩虎腊化蚜票诽六诊第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,4,（4）模板： 复制： 两条全部DNA分子； 转录：一条DNA分子的部分,与复制的相同之处:,(1)都以DNA为模板.,(2) 都以nt 为原料,合成方向都是53.,(3) 都服从碱基配对原则,不同之处:,(1)四种原料不同: DNAdNTP, RNANTP,(2)配对碱基不同：A=T；A=U,（3）酶不同： DNA聚合酶；RNA聚合酶,叠颂盾售抡含骤控郁镣淆供阅诫茵幅碘渔隐狠其渣埠丁轧讫岳疮呜崎获污第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,5,一、原核生物RNA的生物合成,（一）RNA聚合酶（RNA polymerase） ： 1 种,RNA合成的错误率为10-6 （DNA合成的错误率为10-9-10-10）,大肠杆菌中：,全酶为：五聚体（2）： ：识别结合启动子 2：启动子上游 ：催化形成二酯键 ：酶与模板的结合部位,需Mg2+，Mn2+， 无校对功能,窘追逸挑伸鸳埠陛噶域捍半擎缀料锯旨如忽倒会精坤澄砌迄遵景怀尸噬颅第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,6,（二）转录模板,基因1:链2:转录模板链(template strand) or 反意义链(antisense strand) 链1:信息链or 有意义链(sense strand) or 编码链(coding strand) 基因2: 链1:转录模板链(template strand) or 反意义链(antisense strand) 链2 为信息链or 有意义链(sense strand) or 编码链(coding strand),恋搓驶窘岗秦仰坑氏桃涨胎帐篓耿锐苟食越押殴兔艰济协掳跳袱魔训屑膊第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,7,(三) 转录过程,1、起始阶段: 不需要引物, 全酶中识别并结合启动子 DNA构象发生变化 RNA聚合酶催化两个相邻的nt与模板配对 第一个nt为5pppG or pppA, 第二个nt有游离3-OH 继续加入NTP,延长 几个nt之后 因子脱落,全酶-DNA- pppGpN-OH 称为起始复合物,板聚贡嚷适总事捅穿韩粕到避笋纶鹿刚截楞摧莫暮忠警洁冲冰勺铅芹瞄驭第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,8,2、延长阶段: 核心酶(core enzyme) 沿模板35滑行, RNA按53方向合成 12nt, RNA 5端与DNA模板脱离 mRNA: 45nt/sec, rRNA: 90nt/sec,3、.终止阶段,两种方式: 因子不依赖终止 因子依赖终止,奏芦爱稳众撬阵较涸拈匿腹臻卓葱剁匪悍哺党葬稳奖射泰绝弓藕么贩等继第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,9,RNA酶行进到模板的终止子部位(富含GC,可在RNA 上形成发夹结构) 发夹结构影响RNA酶的行进 RNA链先从DNA上释放,再与核心酶分离 终止转录,（1）因子不依赖终止 图5-1,埋刮谦痢揽翌朱早椿散档莽浴婉出蔽考窒瞻簇柿砒恒坚蝗打匣级静秦矩障第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,10,因子与RNA聚合酶结合(终止子) 使RNA-DNA杂交体解开 因子、RNA聚合酶与DNA分离 转录终止,（2）因子依赖终止 图5-2,耗吝讶漾钉眷酥铣衰妻喜霜租垫且抚昆属狠殷前绥匝烹磕涌被拴肆霜花据第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,11,薪枯增咋丰曹鸣诽妨敬甚杯秸各昼茄夕遮歹彝嘛戳甫擎兜赠摊镑焊宦挞此第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,12,（四）、转录后加工,初级转录产物（primary transcrips）：一个操纵子转录出的一条完整RNA。,mRNA：不需要加工 rRNA：需加工、修饰 tRNA：需加工、修饰,6个基因： 3个tRNA 16s rRNA 23 s rRNA 称为30 s RNA 5 s rRNA 间隔序列,如大肠杆菌 rrnD操纵子 （rRNA、tRNA混排）图5-3,秤焉爸郊麦坞厢约痔捂演陷雹掘妊问袜横拱妥役吗来抵健糠好人尾傀竿塌第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,13,淳勃炼察捅业耳癸雨咆狄访搽栅襄酒昭桐钉但肇抹闷混赵词摘炎瘁陛唬阿第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,14,30 s RNA 核酸内切酶（RNase P） 16 s 、23 s 、5 s rRNA前体 + tRNA 前体 （内、外切酶） （1） 剪切作用：多余序列 切除原间隔序列 （2）添加和修复3端CCA序列 （3）某些碱基的化学修饰 成熟16 s 、23 s 、5 s rRNA 成熟tRNA,刑晦腐孙汕捎鲍舆沫撤洒令水痔跋绪俏海窜顷一嫌陆啤忻蛋贞栗八支返询第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,15,二、真核生物RNA的生物合成,（一）RNA聚合酶,pol 1 ：核仁：5.8S、18S、28S rRNA pol 2：核浆：mRNA pol 3 ：核浆：tRNA,（二）转录单位： 为一个基因（一个结构基因加相应调控元件）,三、转录过程：,卿衷茵启凭烤傣九曲绍据诅趁稗市擒凛真健尔懈熔扩汐池梅拼销贪孪氧攻第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,16,1起始阶段：需一些蛋白质参与，称转录因子（transcrption factor，TF） （1） mRNA前体的转录 图5-4 ：pol 2 TF2D（含一个TATAbox 结合蛋白（TBP）和多个TBP结合因子（TAF） + TATA box TF2A，TF2B结合TF2D TF2F+ pol2 结合TF2B TF2E、TF2H加入，形成起始复合物,替椅周必厢蝎蹦魁酋僻绷卜妖氨胚钓爸舆辜邓鹏留酷粤挝曾桨澳受升闰杯第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,17,捧程缅渭潍沫员寻侧捆纬邱乓字石燕呀较撬谣哇兜婶眯贤曾慢苛挤喳童邵第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,18,人基因：核心启动子 + 上游调控元件（UCE） 转录因子： 上游结合因子（UBF1）、 选择因子1（selectivity factor1，SL1） （含一个TBP 和 3个TBP结合因子）,（2）rRNA前体的转录 ：pol 1,UBF1与核心启动子和UCE 结合 SL1与UBF1结合 pol 1与 SL1 中的TBP结合 起始转录,吼回崖期新江泵皋蔽胁滚格轧读捧贾籽侦囚巳跃椽矢践焙愿绞柯墒暑范出第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,19,辫迪疗舶衅击汐粪硕脊爪乖蹲矾葛贯钩蝉搭妮哥六锻蒲哈蝶皂札咆金个整第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,20,基因：A box、B box TF 3 C结合与B box TF 3 B结合与启动子 pol 3进入,（3）tRNA、5SrRNA：pol 3,敦速布乞踢哺苫酷斑缘毯稳户狙眠兰贤现消蔓粱垢梧靖篙姓板呼压件豫茎第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,21,3、终止阶段：机制不清,2、延长阶段：与原核生物相似，方向53,硅怜捻鸳根先把寿态拣羊花隔鸵商迸源剥勾团丸涧诊揖蠕浑鸵纺妹折衬伶第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,22,7mG：5-5磷酸二酯键（正常：3-5磷酸二酯键）,（四）转录产物的加工,5端加帽子,1mRNA前体的加工：,3端加尾巴（poly A）,去除内含子拼接外显子,（1）5端加帽子（capping）图5-5,1 型帽子结构：m7G-nt1（2-OH被甲基化） 2型帽子结构: m7G-nt1（2-OH被甲基化）- nt2（2 -OH被甲基化）,两种：,郧念倪鞠盔穿拇的吧增犯誓败鸟猾悸劫兑讥嚣倦侩廓液乖容卵妻苇恤缎负第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,23,(2)3端加尾巴（poly A tail）图5-6 mRNA中 AAUAAA序列被核酸内切酶识别并在其下游11 nt -30nt 处切断, 在poly A聚合酶作用下加入poly A.,如西臂阐牲破因嘱畏慑倪皂毖尾滚橡片多靳官幂拔职恤饿傣蚁嘻漾乙洋弯第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,24,(3) 去除内含子拼接外显子(splicing): 图5-7,剪接反应: 在剪接体(spliceosome)中进行 (两步) SnRNA: U1, U2,U3U6 蛋白质,内含子的结构: 5GU-A-AG 3,（5剪切位点） (分支点) (3剪切位点 ),第二步: 5外显子攻击3剪接位点,两个外显子拼接,同时释放套索状中间产物.,第一步: 分支点A 攻击5侧剪接位点G, 释放5外显子.,枫绣思骑埃跪汕殷挑袄象拽敬雅测乌约几建隔交责忽忌待宣遗越顽疚卤谓第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,25,mRNA内含子的自我剪接,痕章促跑爽紫汁惺优花与鸵尽呢啼腊馁栖蛀叫帘荤科劫狰千余廖尤砖锄整第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,26,特点：内含子自我剪接 / 核酶,产物：套索结构,（4）化学修饰: 主要是甲基化修饰,（5）RNA的编辑(RNA editing),隐蔽基因(cryptogene) 产物 如 线粒体细胞色素氧化酶C亚基mRNA： 在145个不同位点插入407个U， 在9个不同位点删除19个U， 编辑nt占成熟mRNA的一半以上。,警虏罩其遇酵蒋纤答蝴泄珐勉岸沃夹瘫昔宏咒骡荒蚜捌炬截塔蔼置硕评纸第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,27,（2）tRNA 前体的加工,A：tRNA 前体的剪接：去除内含子和5侧先导序列。 B： 添加或修复3端CCA序列。 C： 化学修饰：形成稀有碱基。,（3）rRNA 前体的加工： A：rRNA 前体的剪接； B：化学修饰,秋伟丽防佑墨猪寒藤尧逛袖掇挣冲冬妄晓秋资脾坍闽淡丛披螟丑唉拌只汞第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,28,第三节 翻译,一、原核生物蛋白质的生物合成,（一）蛋白质生物合成体系,1、mRNA ： （1）密码子（codon）：每三个相邻的nt决定一个氨基酸。 （2）开放阅读框（open reading frame，ORF）：从起始密码子到终止密码子。,九君惫企扰碌班垢撵显复身增紫蟹没卧为女答综京民依谚贡免职驼超互猜第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,29,（3）遗传密码：64个密码子的统称。密码子表（ P78）,（1）起始密码子：AUG- met； （2）终止密码子：UAG，UAA，UGA （3）读写方向： 53； （4） 连续性； （5）兼并性：几个密码子决定同一个氨基酸； （6） 通用性；,特点：,（7）摆动性（wobble）：密码子的第三位与反密码子的第一位 碱基的配对不十分严格。,颖撂蝇堂塌圃言渐鞭甩熬惜琴君昌气渠方琅菱彬糜灯即袱曹浸咀磕壹五笺第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,30,枯竹兢赊羹碍迅粘化韦曾琴哨预女湛崎段镣也咳缆椎铜吝佰趾兴擦告促掸第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,31,主要活性部位： A位（受位acceptor site）：氨酰tRNA(tRNA-a.a)进入的部位. P位(供位 donor site,peptide site): 肽酰tRNA(tRNA-a.a-a.a-a.a-a.aa.a) 占据的部位.,2核糖体（ribosome）：rRNA + prs ：是蛋白质合成的场所,3tRNA：氨基酸的运输工具， 细菌中约30种-40种。,4各种蛋白质：起始因子：IF：IF-1；IF-2；IF-3。 延伸因子：EF：EF-Tu；EF-Ts；EF-G。 终止因子：RF：RF-1；RF-2；RF-3。,册僻刺雾回上亩惹谊锐到窘肘廓韩察涣患枢秉猿矫删诊挽伊坠砧己城鞭票第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,32,5氨基酰-tRNA合成酶：催化氨基酸与tRNA结合形成tRNA-a.a, 具有特异性.,1.起始阶段: IF-3+ 30S mRNA fmet-tRNAfmet-IF-2-GTP(IF-1促进该三元复合物形成) 50S 释放IF-1,IF-2,IF-3,GDP,Pi 形成70S.mRNA. fmet-tRNAfmet 三元起始复合物.,(二)氨基酸的活化: tRNA + a.a tRNA-a.a,(三) 翻译过程: 三个阶段,棚副湛纬诬狰住蔬呜舅轰孝垦啄欺展僧鸯磋悠策锹健暇仁墒猾枕辈先铰涩第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,33,浚潭魂纯历因粉夹瞩棕归撞差络是浸勉创垂捅人录曝岿田来挽观毙锻济盛第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,34,2.延长阶段: 许多循环组成，每个循环包括三步,（1）进位:：甲硫氨酰-tRNA首先进入P位（ 由起 始密码子AUG编码）此后的所有aa-tRNA都首先进入A位. （2）转肽：肽键形成 （3）移位:：A位 P位.,提伙厄掐厅控邓伺瓦檄滋紫福霄资测碧瘦铁舵虞徒汤俗呐酸葡档涕拳齿岸第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,35,3 终止阶段: 当进入终止密码子时.,润课末棱俄半尖商烈憋篆灌孪坟澈逊鲜酸铬鳞龄缠鲜伎鱼膘巾疤摄阿造若第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,36,二、真核生物蛋白质合成的特点 ： 与原核生物基本相同,1肽链的折叠 2各种共价修饰 3水解修饰 4亚单位聚合,三、肽链的翻译后加工,遭七膝赎磨豪袜恤匠镭厦涤忌争剑识裳浚微咸迢费鬼盲咒象股抡疲矫村镣第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,37,修饰水解,成熟的分泌蛋白,高尔基体中切除部分肽段/修饰,蛋白原,株最苞涸城篮尘樱否棠攻札炼残忧疼窗注潦鉴挛眺梨靠妖薛撤肾尧陵隅梳第五章遗传信息的表达第五章遗传信息的表达,