Biochemistry B(10)RNA的生物合成和加工 PPT课件
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生化-第十章RNA的生物合成PPT课件
第二节 RNA的生物合成
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点 1.转录： 以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。 转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。 原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。 真核细胞的mRNA为单顺反子。 所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
19
20
（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷 酸序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-Aபைடு நூலகம்dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物 合成方向—— 5'→3'
3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
DNA——RNA 转录 DDRP RNA——RNA 复制 RDRP
1
一、转录（DNA指导下的RNA合成）
（一）转录的概念及特点 1.转录： 以DNA为模板合成RNA的过程，遗传信息由 此从DNA转移到RNA。 转录产物有mRNA、tRNA、rRNA。 原核细胞的mRNA为单顺反子或多顺反子。 真核细胞的mRNA为单顺反子。 所有生物mRNA都存在5‘端和3’端的非编码
19
20
（4）转录终止
RNA聚合酶遇到DNA模板上触发终止转录的 特殊位点(终止子)，停止转录,并释放出聚合酶 和RNA转录产物。
终止子:提供转录终止信号的DNA序列. 终止因子:协助RNA聚合酶识别终止信号的辅 助因子(蛋白质).终止信号可被RNA聚合酶或辅 助因子所识别.终止信号位于已转录信号中.
2
2.特点： 模板——DNA的一条链
模板链：DNA双链中作为转录模板的单股链，其核苷 酸序列与RNA互补。（ 反 义 链，负链， Watson链） 编码链：与转录的RNA碱基序列一致的DNA单链，只 是T 换成U。（ 有 义 链 ，正链， Crick链）
原料——NTP 配对原则—— dT-Aபைடு நூலகம்dA-U,dG-C,dC-G 酶——RNA聚合酶,无校正功能 不需要引物 合成方向—— 5'→3'
3
编码链 模板链
转录本
只针对已确定的某一基因而言
4
不对称转录 （1）在DNA双链中，一条链可转录，另一条链 不转录 （2）模板链并非永远在同一DNA单链上。
基因有选择地转录
转录本
5
转录与复制的区别
复制
转录
模板 两股链均复制
原料
RNA的生物合成.pptx
谢谢聆听
2目0 录
转录起始过程
1. RNA聚合酶全酶(2)与模板结合
2. DNA双链解开3. 在NA聚合酶作用下发生第一次聚合反应， 形成转录起始复合物
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
转录起始复合物:
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
RNA
UUUU...…
UUUU...…
茎环(stem-loop)/发夹(hairpin)结构
2019-11-11
谢谢聆听
2目9 录
RNA-pol
5
3
3
5
5´pppG
茎环结构使转录终止的机理
• 使RNA聚合酶变构，转录停顿；
• 使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。
2019-11-11
谢谢聆听
谢谢聆听
3目7 录
（二）转录延长
真核生物转录延长过程与原核生物大致相 似，但因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的 现象。
RNA-pol前移处处都遇上核小体。 转录延长过程中可以观察到核小体移位和 解聚现象。
2019-11-11
谢谢聆听
3目8 录
转
核小体
录
延
RNA-Pol
长 转录方向
中
的
核
小
RNA-Pol
2019-11-11
谢谢聆听
目8 录
结构基因
5
编码链
3
模板链
转录方向
转录方向
模板链
3
编码链
5
2019-11-11
谢谢聆听
目9 录
不对称转录(asymmetric transcription)
《RNA生物合成》PPT课件
真核RNA需 要加工
rRNA tRNA mRNA
5’加 在转录过
帽 3’加
程中
剪尾接 转录后进行
精选ppt
33
第三节 真核生物转录后的加工
• 意义：转录生成的前体RNA,无生物学活性, 需加工变为成熟、有活性的RNA
• 加工种类：剪切与剪接、末端添加核苷酸、 修饰、RNA编辑
精选ppt
34
一、mRNA前体的加工
被切断
加尾信号
GC丰富序列
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA
G GUGUGU
A
G
酶切
AATAA----- GTGTGT
A AAUAA A
G
GUGUGU
G
酶切 (继续转录，
AAUAA
GUGUGU
但5’端没 有“帽子”，
A
精选Gp加pt 尾
产物被降3解2 ）
转录后的加工
原核RNA不需加工，边转录边翻 译
例:同一转录本, 在不同的组织, 因剪接差异产生 各自不同的mRNA
• 剪接的本质：磷酸酯键的转移
• 剪接特点 ：剪接部位的结构为内含子末端的特定
序列，分布在内含子的三个部位，5‘端剪切点为
GU;3’端剪切点为AG；靠近3‘端含A序列的分
支点
精选ppt
41
• mRNA的剪接：
hnRNA被剪接体作用，剪除内含子、 连接外显子，产生成熟的mRNA的过 程
8
3、原料：四种磷酸核苷NTP,DNA中的T 在RNA合成中变为U
4、合成过程: 连续，方向：5'→3' 5、合成部位：细胞核内
精选ppt
9
二、原核RNA聚合酶
BiochemistryB10RNA的生物合成和加工
2.原料为核苷酸
3.合成方向均为5′→3′方向
4.都需要依赖DNA的聚合酶
5.遵守碱基互补配对规律
6.产物为多聚核苷酸链
不同点： 复制
模板
两股链均作为模板
原料
dNTP
聚合酶
DNA聚合酶
产物
子代DNA双链
配对
A-T；G-C
引物
需RNA引物
方式(特点) 半保留复制
3、转录的终止
（2） 真核生物的转录终止
编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA 真核生物 mRNA带有polyA尾巴
RNA聚合酶催化的转录过程
1. 识别阶段
（1）RNA聚合酶在σ亚基引导下结合到启动子上，形成
起始复合物α2ββ′σ（-35区） （2）DNA双链局部解开（-10区） 2. 起始阶段：在模板链上，碱基配对合成最初的RNA链 3. 延伸阶段：核心酶向前移动，RNA链不断生长，延伸
产生了约10bp后，σ亚基解离
4. 终止阶段 （1）RNA聚合酶到达基因转录终点，形成终止复合物
α2ββ′NusA （2）RNA和RNA聚合酶从DNA上脱落
二、转录后加工
（一） 真核生物mRNA的转录后加工 1、首、尾的修饰
5′--端帽子结构的形(m7GpppG) 0型帽子 Ⅰ型帽子
转录起始需要RNA聚合酶全酶
4. RNA聚合酶催化发生第一次聚合反应，形成 转录起始复合物
RNApol (2) - DNA - pppGpN- OH 3
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
RNA聚合酶含有两个结合NTP的部位
生物化学与分子生物RNA的生物合成及调控(共78张PPT)
scRNA 。
Name RNA Pol I
Location nucleoli
Genes transcribed Most rRNA
Sensitive to amanitin Insensitive
RNA Pol II nucleoplasm mRNA
Very sensitive
some snRNA
RNA Pol III
一、DNA指导下RNA的合成
P455
1958 年Crick提出的中心法则
P456
(一) DNA指导的RNA聚合酶
P456
原核生物的RNA聚合酶由α2ββ′构成核心酶，σ为起始因子， σ因子引导RNA聚合酶稳定地结合到DNA的启动子上，不同的菌种σ因子 的大小差别很大,不同的σ因子可以识别不同的启动子，β亚基借 助疏水作用与DNA结合,β′亚基是碱性蛋白，借助静电作用与DNA结合， ββ′构成RNA聚合酶的催化中心，α亚基与启动子上游元件和活化 因子结合，促进酶的装配，ρ因子参与某些基因转录的终止。
2.反式作用因子：
转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA-蛋白质相 互作用），或通过与其它调节因子的相互作用（蛋白质-蛋白质相互作用），反式激活 另一基因的转录，可以分为3类；
通用反式作用因子，主要识别启动子的核心启动成分，如TBP； 特殊细胞的反式作用因子，如淋巴细胞中的Oct-2； 同反应性元件（response elenents）结合的反式作用因子，如HSE（热休克反应元件， heat shock response element），GRE（糖皮质激素反应元件glucocorticoid response element）； MRE（金属反应元件，metal response element）；TRE（肿瘤 诱导剂反应元件，tumorgenic agent response element)相应的反式作用因子。
Name RNA Pol I
Location nucleoli
Genes transcribed Most rRNA
Sensitive to amanitin Insensitive
RNA Pol II nucleoplasm mRNA
Very sensitive
some snRNA
RNA Pol III
一、DNA指导下RNA的合成
P455
1958 年Crick提出的中心法则
P456
(一) DNA指导的RNA聚合酶
P456
原核生物的RNA聚合酶由α2ββ′构成核心酶，σ为起始因子， σ因子引导RNA聚合酶稳定地结合到DNA的启动子上，不同的菌种σ因子 的大小差别很大,不同的σ因子可以识别不同的启动子，β亚基借 助疏水作用与DNA结合,β′亚基是碱性蛋白，借助静电作用与DNA结合， ββ′构成RNA聚合酶的催化中心，α亚基与启动子上游元件和活化 因子结合，促进酶的装配，ρ因子参与某些基因转录的终止。
2.反式作用因子：
转录调节因子由某一基因表达后，通过与特异的顺式作用元件相互作用（DNA-蛋白质相 互作用），或通过与其它调节因子的相互作用（蛋白质-蛋白质相互作用），反式激活 另一基因的转录，可以分为3类；
通用反式作用因子，主要识别启动子的核心启动成分，如TBP； 特殊细胞的反式作用因子，如淋巴细胞中的Oct-2； 同反应性元件（response elenents）结合的反式作用因子，如HSE（热休克反应元件， heat shock response element），GRE（糖皮质激素反应元件glucocorticoid response element）； MRE（金属反应元件，metal response element）；TRE（肿瘤 诱导剂反应元件，tumorgenic agent response element)相应的反式作用因子。
化工专业生物化学课件—RNA的生物合成和加工
– 底物：四种核糖核苷酸三磷酸 – 新链合成方向：通过形成磷酸二酯键在53的方向上延伸 – 引物：不需要引物，可以以某一个核糖核苷酸三磷酸为起始单元 – 辅因子：需要Mg2+协助催化 – 校对功能：不具有校正功能：没有35和53外切酶活性 – 转录速度：50个NTP/S
1.DNA转录—转录过程：3个阶段（P457）
– 释放RNA
1.DNA转录—第二/三阶段：延伸和终止-2（P464-5）
• 终止子
– DNA上提供终止信号的序列 – 回文结构：终止序列之前的一
段序列，以其为模板合成的 RNA可以形成发卡结构，组织 聚合酶前进
• 终止因子
– 协助RNA聚合酶识别终止序列 的蛋白质，如ρ因子（P464）
– 通读现象：某些蛋白质与终止 序列结合后，使聚合酶通过终 止序列继续转录
拼接为成熟的RNA，通过组合形成不同序列的成熟RNA（同工酶 ） – 意义：基因表达调节的重要手段
• RNA编辑（P486）
– 在转录或转录后加工过程中，通过插入或删除核苷酸、碱基修饰 等方式改变RNA序列和翻译信息的加工过程
自我剪切
• I型自我剪切
– 鸟苷酸作为辅助 因子
– 分两步完成
• II型自我剪切
余序列 – 碱基修饰（甲基
化） – 3-端加上CCA-
OH
2. RNA转录后加工—其他加工方式（P478）
• RNA拼接（P478-85）
– 剪切除去内含子后，将相应的外显子连接到一起 – 举例：多亚基蛋白的每个亚基的基因序列 – 自我剪切：没有蛋白酶参加，由RNA自己（核酶）完成剪切 – 酶促剪切：在蛋白酶的作用下完成内含子的剪切 – 选择性拼接：同一preRNA，剪切内含子后，只有部分外显子序列
1.DNA转录—转录过程：3个阶段（P457）
– 释放RNA
1.DNA转录—第二/三阶段：延伸和终止-2（P464-5）
• 终止子
– DNA上提供终止信号的序列 – 回文结构：终止序列之前的一
段序列，以其为模板合成的 RNA可以形成发卡结构，组织 聚合酶前进
• 终止因子
– 协助RNA聚合酶识别终止序列 的蛋白质，如ρ因子（P464）
– 通读现象：某些蛋白质与终止 序列结合后，使聚合酶通过终 止序列继续转录
拼接为成熟的RNA，通过组合形成不同序列的成熟RNA（同工酶 ） – 意义：基因表达调节的重要手段
• RNA编辑（P486）
– 在转录或转录后加工过程中，通过插入或删除核苷酸、碱基修饰 等方式改变RNA序列和翻译信息的加工过程
自我剪切
• I型自我剪切
– 鸟苷酸作为辅助 因子
– 分两步完成
• II型自我剪切
余序列 – 碱基修饰（甲基
化） – 3-端加上CCA-
OH
2. RNA转录后加工—其他加工方式（P478）
• RNA拼接（P478-85）
– 剪切除去内含子后，将相应的外显子连接到一起 – 举例：多亚基蛋白的每个亚基的基因序列 – 自我剪切：没有蛋白酶参加，由RNA自己（核酶）完成剪切 – 酶促剪切：在蛋白酶的作用下完成内含子的剪切 – 选择性拼接：同一preRNA，剪切内含子后，只有部分外显子序列
第32章RNA的生物合成与加工ppt课件
病毒引起癌症和艾滋病
绝大多数逆转录病毒侵入宿主细胞后,并不杀死宿主细 胞,它们整合到宿主DNA 分子上并随之一起复制,但有些 病毒有一额外的基因,可使细胞癌变,这类病毒叫RNA肿 瘤病毒.肿瘤病毒中导致肿瘤的基因叫致癌基因.
人类获得性免疫缺陷病毒(HIV)也是逆转录病毒,HIV病 毒不引起肿瘤,但它能杀死宿主细胞，主要是效应T细胞。 HIV病毒中的某些基因,以极快的速度发生突变,使得疫 苗制造起来特别困难.这种病毒的逆转录酶比其他病毒 中的逆转录酶的错误倾向大10倍以上.这是这类病毒突 变率高的主要原因.所以临床上治疗艾滋病的药物是逆 转录酶抑制剂.
如大肠杆菌的噬菌体有f2、MS2、R17和Qβ所含的核 酸都是RNA，当他们侵入到宿主细胞后，利用RNA复 制酶合成病毒RNA。
1、噬菌体QβRNA的复制 2、病毒RNA复制的主要方式
（二） 逆转录作用（RNA指导的DNA合成）
•1970年Temin和Mizufani等人分别从致癌病毒中发现了以 RNA为模板催化合成DNA的酶叫逆转录酶,也叫RNA指导 得DNA聚合酶.
•当逆转录病毒感染宿主细胞时,单链RNA病毒和酶一起进 入宿主细胞.
1、逆转录酶（RNA指导的DNA聚合酶） （1）逆转录酶催化DNA合成所需条件： 底物：dNTP 模板：RNA 方向： 5′→3′ 逆转录酶中含有Zn2+ 引物：tRNA(不同生物引物是不同氨基酸的tRNA)，
需要引物具有3′OH末端，在引物的3/-末端按5′→3′方 向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA 单链叫做互补与RNA的DNA，它与RNA模板形成 RNA-DNA杂交体。随后又在逆转录酶的作用下，水 解掉RNA链，再以杂交体的DNA为模板合成第二条 DNA链。形成的双链DNA（cDNA）
绝大多数逆转录病毒侵入宿主细胞后,并不杀死宿主细 胞,它们整合到宿主DNA 分子上并随之一起复制,但有些 病毒有一额外的基因,可使细胞癌变,这类病毒叫RNA肿 瘤病毒.肿瘤病毒中导致肿瘤的基因叫致癌基因.
人类获得性免疫缺陷病毒(HIV)也是逆转录病毒,HIV病 毒不引起肿瘤,但它能杀死宿主细胞，主要是效应T细胞。 HIV病毒中的某些基因,以极快的速度发生突变,使得疫 苗制造起来特别困难.这种病毒的逆转录酶比其他病毒 中的逆转录酶的错误倾向大10倍以上.这是这类病毒突 变率高的主要原因.所以临床上治疗艾滋病的药物是逆 转录酶抑制剂.
如大肠杆菌的噬菌体有f2、MS2、R17和Qβ所含的核 酸都是RNA，当他们侵入到宿主细胞后，利用RNA复 制酶合成病毒RNA。
1、噬菌体QβRNA的复制 2、病毒RNA复制的主要方式
（二） 逆转录作用（RNA指导的DNA合成）
•1970年Temin和Mizufani等人分别从致癌病毒中发现了以 RNA为模板催化合成DNA的酶叫逆转录酶,也叫RNA指导 得DNA聚合酶.
•当逆转录病毒感染宿主细胞时,单链RNA病毒和酶一起进 入宿主细胞.
1、逆转录酶（RNA指导的DNA聚合酶） （1）逆转录酶催化DNA合成所需条件： 底物：dNTP 模板：RNA 方向： 5′→3′ 逆转录酶中含有Zn2+ 引物：tRNA(不同生物引物是不同氨基酸的tRNA)，
需要引物具有3′OH末端，在引物的3/-末端按5′→3′方 向，合成一条与RNA模板互补的DNA单链，这条DNA 单链叫做互补与RNA的DNA，它与RNA模板形成 RNA-DNA杂交体。随后又在逆转录酶的作用下，水 解掉RNA链，再以杂交体的DNA为模板合成第二条 DNA链。形成的双链DNA（cDNA）
RNA的生物合成ppt课件
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
转录 (transcription) 是生物体以DNA为 模板合成RNA的过程 。
DNA
转 录
RNA
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
➢ 调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模板DNA 的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物以 RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转 录，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。
➢ 对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法即RNA 聚合酶保护法。
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
2. DNA 双 链 局 部 解 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体 (open transcription complex) ；
3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形 成转录起始复合物：
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
转录起始复合物:
三、原核生物转录终止分为依赖ρ(Rho)因 子与非依赖ρ因子两大类
转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停 顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复 合物上脱落下来。
依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物 转录终止分为： ➢ 依赖Rho 因子的转录终止 ➢ 非依赖Rho因子的转录终止
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
转录 (transcription) 是生物体以DNA为 模板合成RNA的过程 。
DNA
转 录
RNA
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
➢ 调控序列中的启动子是RNA聚合酶结合模板DNA 的部位，也是控制转录的关键部位。原核生物以 RNA聚合酶全酶结合到DNA的启动子上而起动转 录，其中由σ亚基辨认启动子，其他亚基相互配合。
➢ 对启动子的研究，常采用一种巧妙的方法即RNA 聚合酶保护法。
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
2. DNA 双 链 局 部 解 开 ， 形 成 开 放 转 录 复 合 体 (open transcription complex) ；
3. 在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形 成转录起始复合物：
5-pppG -OH + NTP 5-pppGpN - OH 3 + ppi
转录起始复合物:
三、原核生物转录终止分为依赖ρ(Rho)因 子与非依赖ρ因子两大类
转录终止指RNA聚合酶在DNA模板上停 顿下来不再前进，转录产物RNA链从转录复 合物上脱落下来。
依据是否需要蛋白质因子的参与，原核生物 转录终止分为： ➢ 依赖Rho 因子的转录终止 ➢ 非依赖Rho因子的转录终止
采用PP管及配件：根据给水设计图配置好PP管及配件，用管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物