分子生物学本7-遗传信息的传递

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1、3 生物信息的传递-从DNA到RNA转录. 转录是以一条链为摸板还是两条链为摸板?如何称呼这两条链? 转录所需要的酶和蛋白因子有哪些? 原核生物的转录单元的结构是怎么样的?请具体描述 真核生物的呢? 原核与真核生物转录的不同点? T体内转录是不对称的 现在将作为转录模板的DNA单链称为模板链或反义链（antisen strand）， 非模板链称为有义链（sense strand）或编码链。 在体外DNA的两条链都可作为RNA合成的模板。RNA合成和DNA复制的区别 转录时只有一条DNA链为模板，而复制时两条链都可作为模板； DNA-RNA杂合双链不稳定，RNA合成后释放， RNA合成不需引物，

2、而DNA复制需引物； 聚合酶系不同; RNApol忠实性较DNApol低, RNA pol没有任何校对功能转录的基本过程（动画） 模板识别 转录起始 通过启动子 延长 终止转录机器与启动子和终止子 转录机器 RNA聚合酶 转录复合物 DNA结构 启动子 终止子注意原核生物与真核生物的区别注意原核生物与真核生物的区别 原核生物RNA聚合酶 全酶：2 起始因子： 种类功能* 核心酶：2 真核生物RNA聚合酶：3类*还有线粒体和叶绿体RNA聚合酶 转录复合物 原核生物：RNA聚合酶、DNA和新生RNA 真核生物：除以上外，还包括辅助因子 原核生物启动子 转录起点 -10 区（Pribnow框)：TA

3、TAAT -35 区（Sextama盒）：TTGACA -10 box与-35 box的最佳距离为1619 bp下降突变（down mutation）上升突变（up mutation称UPE（UAS），主要控制起始频率；并不是每个基因的启动子区三种序列都同时存在 真核生物启动子结构（启动子） 有多种元件：TATA框（-2535）：转录精确起始CCATT框（-7080） GC框（-80110） OCT等 有的存在远距离的调控元件：如增强子 不直接和RNA pol结合， 需多种转录因子 基因转录实际上是RNA pol、转录因子和调控元件组成 TATA区的主要作用是使转录精确地起始。如果除去TATA

4、区或进行碱基突变，转录产物下降的相对值不如CAAT区或GC区突变后明显，但发现所获得的RNA产物起始点不固定（图3-10）。 CAAT区和GC区主要控制转录起始频率，基本不参与起始位点的确定。答案：C B 关于关于DNA复制和转录的叙述，错误的是复制和转录的叙述，错误的是A在体内只有一条在体内只有一条DNA链转录链转录B两个过程新链合成方向都是两个过程新链合成方向都是53C两过程均需两过程均需RNA为引物为引物D复制的产物通常大于转录的产物复制的产物通常大于转录的产物E聚合酶都需要聚合酶都需要Mg Pribnow box 序列是指序列是指AAATAAA BTATAATCTAAGGC DTTGA

5、CAEAAUAAA答案： C C 不对称转录是指不对称转录是指A同一同一RNA分别自两条分别自两条DNA链转录链转录B转录时可以从转录时可以从5至至3延长或从延长或从3至至5延长延长C不同基因的模板链不一定在同一条不同基因的模板链不一定在同一条DNA链上链上D分子中有一条分子中有一条DNA链不含任何结构基因链不含任何结构基因E没有规律的转录没有规律的转录 真核生物的转录特点是真核生物的转录特点是A在细胞质内进行在细胞质内进行B需要需要因子辨认起始点因子辨认起始点C需需RNA聚合酶和多种蛋白质因子聚合酶和多种蛋白质因子D转录与翻译在同部位同时进行转录与翻译在同部位同时进行E真核生物只有一种真核生

6、物只有一种RNA聚合酶聚合酶E RNA作为转录产物,其5端的第一个核苷酸多为 AA或G BC或U C无一定规律 DpppC或pppU EpppG或pppA 答案：ADBC 多选 构成Ecoli RNA聚合酶的亚单位有A B C D 原核生物和真核生物的转录相同之处在于A都需数种不同的RNA聚合酶B底物都是NTPC转录起始点不一定是翻译起始点D都可被利福平抑制答案：BDABC 真核生物和原核生物真核生物和原核生物RNA聚合酶聚合酶A都有全酶、核心酶之分都有全酶、核心酶之分B都从都从5向向3延长延长RNA链链C都受利福霉素的特异性抑制都受利福霉素的特异性抑制D都需要都需要Mg2+作辅助因子作辅助因

7、子 转录空泡内有转录空泡内有ADNA BRNACRNA聚合酶聚合酶 D引物引物 原核生物的终止子 P85 终止子有两类 强终止子不依赖于rho()的终止子（简单终止子、反式终止） 弱终止子依赖于rho()的终止子（顺式终止） 需终止因子：Nus A 不依赖于rho()的终止子的终止过程 抗终止因子（通读） 破坏终止位点RNA茎-环结构 N蛋白因子具有抗终止作用真核生物的转录和原核转录的不同点： 原核只有一种RNA聚合酶，而真核细胞有三种聚合酶； 启动子的结构特点不同，真核有三种不同的启动子和有关的元件； 真核的转录有很多蛋白质因子的介入： 顺式作用元件；反式作用因子 真核mRNA单顺反子，原核

8、生物mRNA多顺反子 顺式作用元件 不编码任何产物的DNA片段，可影响同一条DNA链上的基因表达 反式作用因子（转录因子TF） 由调节基因编码的蛋白质，可以控制其他基因的表达 基因表达转录水平的调控就是反式作用因子与顺式作用元件的相互作用。反式作用因子只识别DNA上非常短的一段序列，即顺式元件Assembly of the RNA Pol II transcription initiation complexc Rho因子的功能是 A结合DNA模板链 B增加RNA合成速率 C参与转录的终止过程 D释放结合的RNA聚合酶 E允许特定转录的起始AC 137.原核生物转录终止方式有 A. 依赖因子

9、B. 依赖因子 C. 依赖终止区的发夹结构 D. 依赖Sn RNA原核生物与真核生物mRNA的特征比较 P83-87 前体（是否有转录后加工） 转录与翻译是否同一空间、同时进行 半衰期 起始密码子 单顺反子或多顺反子 3端5端结构，是否有SD序列转录后加工（以真核hnRNA为例）P93-102 剪接：内含子去掉，外显子拼接 修饰： 5端加帽，3端加尾，碱基的修饰 RNA的编辑真核mRNA 内含子的剪接 内含子的5-端剪接点(供位)和3-端剪接点(受 位) ， 以及内含子中的一个内部序列分支点（branch site)是mRNA前体正确剪接所必需的。 真核内含子总是由GU开始，以AG结束 边界顺

10、序:GU-AG 分枝点顺序：为Py80NPy87Pu75APy95其中A具有2-OH。 内含子5端有一保守序列和U1 snRNA的5的保守顺序互补 mRNA前体的剪接通过剪接体进行 剪接体是mRNA前体与snRNP形成的复合物 细胞核内的SnRNA(一般300碱基)包括U1U6等与特异的蛋白质形成复合物-SnRNPRNA选择性拼接 mRNA前体(alternative splicing) 的主要方式： 参加剪接的外显子可以不按其线性次序剪接 内含子也可以不被切除而保留 外显子或内含子可以部分保留（或切除） 同源异构体蛋白质：由一个共同基因的mRNA前体因选择性剪接而产生多种mRNA翻译出的不同

11、蛋白质导致真核生物高度异质性。 真核细胞中的hnRNA5端要连上一个甲基化的鸟嘌呤，这就是mRNA的5端帽子 注意帽子的连接是5 5三磷酸基团 capO： 5末端鸟苷第7位上甲基化(m7GPPP) cap 1： 5末端第二个核苷酸的核糖上的2-0位点上甲基化(m7GPPPN1mp) Cap2： 5末端第三个核苷酸的核糖上2-0位点甲基化(m7GPPPN1mpN2mp)帽子结构的功能 有助于mRNA越过核膜 保护5不被酶降解； 使mRNA能与核糖体小亚基结合； 被蛋白质合成的起始因子所识别，促进蛋白质合成 帽子结构对mRNA 前体的剪接是必需的加尾 有关蛋白因子识别AAUAAA 在加尾信号AAU

12、AAA下游1130nt 处剪切RNA 末端腺苷转移酶合成poly(A)至一定长度加尾的功能 在mRNA3端需要加上poly(A)序列的尾巴，其长度因mRNA种类不同而不同，一般为200250个左右的碱基，功能： 协助mRNA由细胞核进入细胞质定位的； 提高mRNA在细胞质中的稳定性。核苷酸的修饰 P102-103 甲基化 去氨基化 硫代RNA编辑 编辑（editing）: 一种与mRNA剪接不同的加工方式，转录后的RNA在编码区发生碱基的加入，丢失或转换等现象。 现象： 1986.R.Benne在研究锥虫线粒体mRNA转录加工时发现m RNA的多个编码位置上CU替换。 意义： 修正，扩充遗传信

13、息； 调控翻译gRNA作用机制 gRNA 5 锚定在未编辑的pre-mRNA上 gRNA 3 端作为编辑过程的模板 编辑过程从3端向5端反复进行 RNA编辑可能是早期RNA 世界的“分子化石”CB 关于外显子和内含子的叙述，正确的是A仅外显子在DNA模板上有相应的互补序列BhnRNA上只有外显子而无内含子序列C除去内含子及连接外显子的过程称为剪接D除去外显子的过程称为剪接E成熟的mRNA有内含子 SnRNA的功能是A参与DNA复制 B参与RNA的剪接C激活RNA聚合酶 D形成核糖体E是rRNA的前体CE 哺乳动物成熟的mRNA 5末端具有ApolyA Bm7UpppNmP Cm7GpppNmP

14、 Dm7ApppNmP Em7CpppNmp 转录因子（TF、TF、TF）的命名根据是A含有、几种亚基 B分别作用于阻遏基因、-35区和-10区 C被转录的基因为、D分别作用于GC、CAAT、TATA序列 E真核生物中有RNA聚合酶、4 生物信息的传递从mRNA到蛋白质 翻译是指以新生的mRNA为模板，把三联遗传密码翻译成氨基酸序列、合成蛋白质，是基因表达的最终目的翻译 什么是密码子?总共有几个密码子? 密码子的特点是什么? 蛋白质合成的体系主要有哪些? 翻译的过程? 密码子的数量密码子的数量43=64 3个终止密码 UAA-赭石密码 UAG-琥珀密码 UGA-乳石密码 1个起始密码，同时又是

15、蛋氨酸的密码子 密码子的特点 (1)连续性连续性 (2)简并性简并性 （3）变偶性变偶性 (4)通用性通用性（universal）和和变异性变异性蛋白质的合成体系 mRNA是蛋白质合成的模板 tRNA转运活化的氨基酸至mRNA模板上 核糖体是蛋白质合成的工厂mRNASD序列 tRNA P108-113 tRNA分子结构二级结构：三叶草结构三级结构：倒L形第二密码子（副密码子）？ 第二密码子（副密码子）：tRNA上决定携带何种氨基酸的碱基序列，如携带丙氨酸的副密码子为G3：U70多数tRNA和少数tRNA起始tRNA和延伸tRNA ? 多数tRNA和少数tRNA ：具有相同反密码子（携带相同的氨

16、基酸）的tRNA有好几种。数量多的称多数tRNA，数量少的称少数tRNA 起始tRNA 和延伸tRNA 原核生物起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（fMet） 真核生物起始tRNA携带甲硫氨酸（Met）同工tRNA 校正tRNA？ 同工tRNA:携带同一种氨基酸的tRNA 同工tRNA具有结构上的共性，可被AA- tRNA合成酶识别并催化 校正tRNA: 校正tRNA分为无义突变及错义突变校正氨基酰-tRNA合成酶 氨基酰-tRNA合成酶:催化特定的氨基酸与特异的tRNA结合 催化过程催化过程用通式表示：氨基酸+ATP+tRNA氨基酰-tRNA+AMP+ppi 催化特点 特异性强,，每种氨基酸有特异

17、的合成酶催化，此种特异性保证了遗传信息准确翻译 能够纠正酰化错误校正作用核糖体 大小两个亚基组成 位点 mRNA结合部位 A位点（氨酰基位点、受位） P位点（肽酰基位点、给位） E位 肽键形成部位（转肽酶中心） tRNA结合位点 各种蛋白因子结合位点E位位CA 氨基酰-tRNA合成酶的特点是 A 只对氨基酸有特异性 B 只对tRNA有特异性 C 对氨基酸和tRNA都有特异性 D 对GTP有特异性 E 对ATP有特异性 反密码子中的哪个碱基在密码子阅读中摆动？ A 第一个 B 第二个 C 第一和第二个 D 第二和第三个 E 第三个 A EA tRNA与氨基酸相连的核苷酸是 A U B G C C

18、 D T E A 合成蛋白质的氨基酸必须活化,其活化部位是: A 羧基 B 氨基 C 羧基与氨基同时活化 D 其他基团 E 整个分子A 下列关于氨基酸密码的描述哪一项是错误的? A 密码有种属特异性,所以不同生物合成不同的蛋白质 B 密码阅读有方向性,5端起始, 3端终止 C 一种氨基酸可有一组以上的密码 D 一组密码只代表一种氨基酸 E 密码第3位(即3端)碱基在决定掺入氨基酸的特异性方面重要性较小 A 三、蛋白质的合成过程 方向：对mRNA的移动是自53，肽链合成方向自N端C端。 过程 氨基酸的活化 起始 延长 终止 氨基酸的活化 在氨酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA syn

19、thetase）的作用下，使氨基酸连接到tRNA 3端的腺苷酸上，形成氨酰tRNA（aminoacyl-tRNA） 起始tRNA原核生物是携带甲酰甲硫氨酸的tRNAfmet）真核生物是携带甲硫氨酸的tRNA met（二）翻译的起始1. 条件（1）核糖体小亚基16s rRNA与mRNA的SD序列互补结合，找到起始密码子AUG；形成起始复合物（2）启动因子：）启动因子： IF1 IF2 IF3：使核糖体的使核糖体的30S和和50S亚基分开亚基分开促进fMet- 2.启动步骤：启动步骤：mRNA与30s形成复合物,IF1,IF3参与复合物的形成 结合机制：结合机制：mRNA中的SD序列与30s的rR

20、NA互补序列结合,需IF1fMet-tRNA的结合：的结合：与以上过程同时发生，fMet-tRNA辨认并与mRNA模板中的AUG结合。反应需IF2,GTP,Mg2+参与;而IF3脱落50s的结合：的结合：50s与30s复合物形成70s启动前复合体,同时伴有GTP水解；IF1IF2脱落,形成了启动复合体 3.启动复合物：启动复合物：由大、小亚基，mRNA,fMet-tRNAfMet构成。AUG信号与给位P相对应结合。同时fMet-tRNA的反密码子CAU与mRNA的AUG互补结合。真核生物的翻译起始与原核生物的翻译起始的差异真核生物的翻译起始与原核生物的翻译起始的差异 起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸

21、，而是甲硫氨酸；起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸；起始起始tRNA则为则为tRNAmet 真核真核mRNA不含不含SD序列，但有序列，但有5帽子，有助帽子，有助于起始复合体的形成于起始复合体的形成 起始因子起始因子（eIF：eukaryoticinitiationfactors）要比原核生物的复杂要比原核生物的复杂主要的起始因子有主要的起始因子有6种（类）种（类）eIF1、eIF2、eIF3、eIF4、eIF5、eIF6 通过扫描寻找起始密码子通过扫描寻找起始密码子（三）（三）肽链的延长肽链的延长 延长延长即核蛋白体自mRNA5端向3端推进，反应需延长因子（elongationfact

22、ers-EF）EF-Tu、EF-Ts、EF-G、GTP和无机离子参与。 步骤步骤：1.进位：进位：aa进入受位，反应需GTP,Mg2+，EF-Tu2.成肽（转肽与脱落）：成肽（转肽与脱落）：50s大亚基上的给位有转肽酶活性，催化给位的甲酰蛋氨酸与受位新进的aa结合形成肽键，同时给位上的tRNA脱落。3.转位（移位）：转位（移位）：反应需EF-G,GTP,Mg2+参与。核蛋白体向mRNA3端移动一个密码子的距离，受位进入一个新密码子，带肽键的tRNA由受位移至给位.去氨酰-tRNA被挤入E位肽键每增加一个氨基酸就按进位成肽转位这三步不断重复， 真核生物细胞延伸的不同 需EF-1、EF-2，消耗2

23、个GTP，向生长中的肽链加上一个氨基酸（四）（四）肽链合成终止肽链合成终止 需终止因子RFs（释放因子）、RRF（核糖体释放因子）和IF3参与 RF有三种 RF1：识别终止子UAA和UAG RF2：识别终止子UAA和UGA RF3：不能识别终止子，但能刺激上述两个因子的活性 终止信号出现，释放因子（releasefactor,RF,RRF）与其结合。 过程过程： 1.RF1和RF2识别终止密码，进入A位。2.RF3使转肽酶变为水解作用，使P位上肽键与tRNA之间的酯键被水解分离。肽链自核蛋白体释出。3.在RRF作用下，tRNA、核蛋白体自mRNA上脱落，在IF3作用下，核蛋白体分解为大、小亚基

24、重新进入核蛋白体循环。 真核细胞释放只有一个RF终止因子 真核与原核蛋白质合成的异同真核与原核蛋白质合成的异同 真核原核核蛋白体核蛋白体80S70S含蛋白数量含蛋白数量多于80少于60小亚基结构小亚基结构无与SD互补序列有与SD互补序列tRNAtRNAimettRNAfmet启动启动eIF9-10种需ATP小亚基先与tRNA结合，再与mRNA结合，需IF延长延长EF-1,EF-2EF-Tu，EF-G终止终止RF需GTPRF1，RF2，RF3CE 使核蛋白体大小亚基保持分离状态的蛋白质因子是 A IF1 B IF2 CIF3 D EF1 E EF2 蛋白质合成的终止信号是由什么物质识别: A t

25、RNA识别 B 转肽酶识别 C 延长因子识别 D 起始因子识别 E 以上都不能识别 BE 下列哪一项不适用于原核生物的蛋白质生物合成? A 起动阶段消耗GTP B IF2促进蛋氨酰-tRNA与核蛋白体小亚基结合 C 起始因子有IF1、IF2、IF3三种 D 延长因子有EFTu、EFTs和EFG E 核蛋白体大亚基有给位和受位 关于蛋白质生物合成中的肽链延长阶段,正确的描述是 A 核蛋白体向mRNA5端移动3个核苷酸的距离 B 肽酰基移位到核蛋白体大亚基的给位上 C GTP转变成GDP和无机磷酸供给能量 D 核蛋白体上的tRNA从给位向受位移动 E ATP直接供能 E 下列关于原核生物蛋白质生物

26、合成的描述哪一项是错误的? A 起动阶段核蛋白体小亚基先与mRNA的起动信号AUG部位结合 B 肽链延长阶段分为进位、转肽、脱落、移位四个步骤 C 每合成一个肽键需消耗2分子GTP D 在“受位”上出现UAA以后转入终止阶段 E 终止因子只有一种可识别3种终止密码 （五）蛋白质前体的加工 N端端fMet或或Met的切除的切除 二硫键的形成二硫键的形成 修饰：修饰：肽链需进行化学修饰后才能参与正常的生理活动，化学修饰的种类如下:磷酸化：磷酸化：磷酸化酶b羟化：羟化：胶元蛋白前体中的脯aa,赖aa。脂化：脂化：脂蛋白要加脂。乙酰化：乙酰化：组蛋白进行乙酰化。甲基化：甲基化：细胞色素C,肌蛋白。糖基

27、化：糖基化：在粗面内质网糖苷化与肽链合成同时进行 新生肽中非功能片段的切除 蛋白质合成抑制剂抗菌素对蛋白质合成的作用：氯霉素：阻止mRNA与核糖体结合四环素类：阻止AA-tRNA与核糖体结合链霉素、新霉素、卡那霉素：干扰AA-tRNA与核糖体结合，或作为竞争性抑制剂抑制蛋白质合成嘌呤霉素：是AA-tRNA的结构类似物，能结合在核糖体的A位上 蛋白质转运机制 翻译-转运同步机制：信号肽 如运送到内质网腔 翻译后转运机制：导肽 叶绿体、线粒体中的蛋白课堂讨论 DNA中某一碱基被另一碱基取代，是否必引起所编码的蛋白质中氨基酸的改变？分析其可能的原因。 小结 掌握转录的特点 掌握原核生物和真核生物RNA聚合酶种类特点、启动子特点、终止子特点 掌握真核生物和原核生物mRNA的不同特征 掌握真核生物mRNA转录后加工 掌握翻译体系涉及的主要分子及其与翻译有关的特点 掌握原核生物翻译的方向、过程 掌握原核生物与真核生物翻译的主要不同 熟悉真核生物翻译后加工