07-核酸代謝課件

1第七章核酸代謝第一節(jié)核酸降解和核苷酸代謝第二節(jié)DNA的生物合成第三節(jié)RNA的生物合成第四節(jié)核酸代謝的調(diào)節(jié)212第一節(jié)核酸降解和核苷酸代謝一、核酸和核苷酸的分解代謝二、核苷酸的合成代謝3一、核酸和核苷酸的分解代謝1、核酸的解聚作用2、核苷酸的降解3、嘌呤的分解4、嘧啶的分解41、核酸的解聚作用核苷核酸核苷酸堿基許多個戊糖磷酸51、核酸的解聚作用核糖核酸酶與脫氧核糖核酸酶核酸內(nèi)切酶與核酸外切酶限制性核酸內(nèi)切酶62、核苷酸的降解核苷堿基戊糖磷酸各種單核苷酸受細胞內(nèi)磷酸單酯酶或核苷酸酶的水解作用成為核苷和磷酸72、核苷酸的降解核苷堿基戊糖磷酸非特異性的磷酸單酯酶，其水解位點可以是核苷的2'、3'或5'特異性強的磷酸單酯酶只能水解3'-或5'-核苷酸磷酸82、核苷酸的降解堿基戊糖核苷酶按底物不同可分為嘌呤核苷酶和嘧啶核苷酶按催化反應(yīng)的不同可以分為核苷磷酸化酶和核苷水解酶92、核苷酸的降解堿基戊糖10

腺嘌呤(A)鳥嘌呤(G)

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤

黃嘌呤(Xan)

H2O+O2

H2O2

H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2O

CO2+H2O2

2H2O+O2

尿囊酸

尿素+乙醛酸

H2O

2H2O

4NH3+2CO2（人類和靈長類動物、爬蟲、鳥類）（靈長類以外的哺乳動物）（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無脊椎動物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶3、嘌呤的分解11（1）鳥嘌呤的分解鳥嘌呤酶黃嘌呤氧化酶鳥嘌呤黃嘌呤尿酸（2）腺嘌呤的分解腺苷脫氨酶黃嘌呤氧化酶尿酸腺苷黃嘌呤腺苷酸脫氨酶黃嘌呤氧化酶尿酸腺苷酸黃嘌呤3、嘌呤的分解12腺嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤3、嘌呤的分解13腺苷?。ù吸S）苷腺苷脫氨酶H2ONH3嘌呤核苷磷酸化酶Pi磷酸核糖次黃嘌呤3、嘌呤的分解14鳥苷嘌呤核苷磷酸化酶Pi磷酸核糖鳥嘌呤3、嘌呤的分解15腺嘌呤鳥嘌呤次黃嘌呤黃嘌呤腺嘌呤脫氨酶

＋H2O,－NH3鳥嘌呤脫氨酶

＋H2O,－NH33、嘌呤的分解16黃嘌呤黃嘌呤氧化酶H2O＋O2H2O2尿酸尿酸氧化酶2H2O＋O2H2O2＋CO2尿囊素3、嘌呤的分解17尿囊素酶

＋H2O尿囊素尿囊酸尿囊酸酶

＋H2O尿素乙醛酸尿酶＋2H2O4NH32CO23、嘌呤的分解18

尿酸是人、猿及鳥類等體內(nèi)嘌呤代謝的最終產(chǎn)物。尿酸因動物的種類而異可進一步分解，成為尿囊素、尿素、乙醛酸及NH3和CO2。尿酸尿囊素尿素＋乙醛酸NH3和CO2尿酸酶尿囊酶（非靈長類的哺乳類）（魚類、兩棲類）尿酶＋H2O（甲殼類）3、嘌呤的分解19尿素乙醛酸腺苷酸次黃苷酸腺苷腺嘌呤次黃苷次黃嘌呤黃嘌呤尿酸尿囊素黃嘌呤尿囊酸鳥嘌呤3、嘌呤的分解20胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)

二氫尿嘧啶

H2O

NH3

NAD(P)H+H+

NAD(P)+

H2O

β-丙氨酸

β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶(T)

二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+

NAD(P)+

H2O

β-氨基異丁酸

β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+4、嘧啶的分解21尿嘧啶胸腺嘧啶胞嘧啶4、嘧啶的分解22二氫尿嘧啶脫氫酶NADPHNADP++H+尿嘧啶5,6－二氫尿嘧啶二氫嘧啶水化酶＋H2Oβ-脲基丙酸β-丙氨酸脲基丙酸酶＋H2O4、嘧啶的分解23二氫尿嘧啶脫氫酶NADPHNADP++H+二氫嘧啶水化酶＋H2O脲基丙酸酶＋H2O胸腺嘧啶5,6－二氫胸腺嘧啶β-脲異丁酸β-氨基異丁酸4、嘧啶的分解24尿嘧啶與胸腺嘧啶→二氫衍生物

→β-脲基丙氨酸及β-脲基異丁酸

→β-丙氨酸及β-異丁酸+

CO2+

NH3胞嘧啶具有氨基，所以要先在胞嘧啶脫氨酶的作用下水解脫氨基

胞嘧啶+H2O→尿嘧啶+NH34、嘧啶的分解25二、核苷酸的合成代謝1、嘌呤核糖核苷酸的生物合成2、嘧啶核糖核苷酸的生物合成3、脫氧核糖核苷酸的生物合成4、核糖三磷酸和胸苷酸的生物合成261、嘌呤核糖核苷酸的生物合成從頭合成：以氨基酸等簡單物質(zhì)為原料從頭合成核苷酸。補救途徑：以現(xiàn)有的堿基和核苷為原料合成核苷酸。271、嘌呤核糖核苷酸的生物合成N1C2N36C5C4CN7N9C8天冬氨酸一碳單位一碳單位CO2甘氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺281、嘌呤核糖核苷酸的生物合成（1）嘌呤核苷酸的從頭合成（2）嘌呤核苷酸的補救合成（3）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變29PRPP合成酶5-磷酸核糖焦磷酸（PRPP）的合成（1）嘌呤核苷酸的從頭合成30谷氨酰胺PRPP酰胺基轉(zhuǎn)移酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成931磷酸核糖甘氨酰胺合成酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成457932磷酸核糖甘氨酰胺轉(zhuǎn)甲?；福?）嘌呤核苷酸的從頭合成8945733磷酸核糖甲酰甘氨咪唑合成酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成38945734磷酸核糖氨基咪唑合成酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成38945735磷酸核糖氨基咪唑羧化酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成389457636磷酸核糖氨基咪唑-琥珀酸-甲酰胺合成酶3894571637腺苷酸-琥珀酸裂解酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成3894571638磷酸核糖氨基咪唑甲酰胺轉(zhuǎn)甲?；福?）嘌呤核苷酸的從頭合成38945716239IMP-環(huán)化水解酶（1）嘌呤核苷酸的從頭合成38945716240AMP和GMP的合成（1）嘌呤核苷酸的從頭合成41（2）嘌呤核苷酸的補救合成42（3）嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變432、嘧啶核糖核苷酸的生物合成N3C2N14C5C6CCO2天冬氨酸谷氨酰胺442、嘧啶核糖核苷酸的生物合成（1）嘧啶核苷酸的從頭合成（2）嘧啶核苷酸的補救合成45嘧啶核苷酸的從頭合成氨甲酰磷酸合成酶Asp-氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶二氫乳清酸酶乳清酸脫氫酶（1）嘧啶核苷酸的從頭合成46乳清酸磷酸核糖基轉(zhuǎn)移酶乳清核苷酸脫羧酶（1）嘧啶核苷酸的從頭合成47（2）嘧啶核苷酸的補救合成483、脫氧核糖核苷酸的生物合成494、核糖三磷酸的生物合成核苷酸不直接參加核酸的生物合成而是先轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的核苷三磷酸后再參入DNA或RNA

(d)NMP+ATP→(d)NDP+ADPATP作為磷酸的供體，催化酶為（脫氧）腺苷酸激酶，此酶對核糖沒有專一性，而對堿基有專一性

(d)NDP+ATP→(d)NTP+ADP催化酶為一種激酶，它沒有專一性5012第二節(jié)DNA的生物合成一、DNA的復制二、DNA的損傷與修復3三、逆轉(zhuǎn)錄51一、DNA的復制1、半保留復制2、復制的起點和方式3、參與DNA復制的酶和蛋白因子4、DNA的半不連續(xù)復制5、原核生物DNA復制的特點6、真核生物DNA復制的特點521、半保留復制定義：由親代DNA生成子代DNA時，每個新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的實驗證據(jù)：1958年Meselson和Stahl用同位素15N標記大腸桿菌DNA，首先證明了DNA的半保留復制ＤＮＡ復制53親代第一代第二代[15N]DNA[14N-15N]DNA[14N]DNA實驗證明542、復制的起點和方式復制叉：

DNA復制進行時，在復制眼中發(fā)生的DNA合成反應(yīng)的分支點復制子：在DNA復制原點的控制下能夠獨立進行DNA復制的單位。一個復制子可以有一個或兩個復制叉復制方向：單向和雙向55起點起點起點起點起點未復制DNA單向復制雙向復制復制叉復制叉復制叉562、復制的起點和方式真核細胞染色體的復制573、參與DNA復制的酶和蛋白因子（1）DNA聚合酶（2）DNA連接酶（3）與解除DNA高級結(jié)構(gòu)相關(guān)的酶及蛋白因子（4）引發(fā)體58以DNA為模板合成DNA的酶。催化DNA新鏈合成時需有4種dNTP作為底物，還需Mg2+、DNA模板及與模板DNA互補的一小段多核苷酸引物。有DNA聚合酶I、II、III、IV、V。（1）DNA聚合酶59①DNA聚合酶I②DNA聚合酶II③DNA聚合酶III④真核細胞的DNA聚合酶（1）DNA聚合酶601956年，A.Kornberg發(fā)現(xiàn)分子量為109,000，由一條單一多肽鏈組成，多肽鏈中含有一個鋅原子大腸桿菌有400個①DNA聚合酶I615’→3’方向聚合作用3’→5’核酸外切作用5’→3’核酸外切作用①DNA聚合酶I62活性部位在肽段上的分布：5`→3`外切3`→5`外切5`→3`聚合蛋白酶NC小片段，3500Klenow片段，6800①DNA聚合酶I63由10個亞基組成的蛋白質(zhì)，其中α、ε、θ組成的部分叫核心酶，核心酶與其它亞基組成全酶。α亞基具有5’-3’聚合酶作用ε亞基3’-5’外切酶活性θ亞基組建復制起始復合物②DNA聚合酶II64大腸桿菌有10個聚合酶活性比DNA聚合酶I高15倍現(xiàn)在認為它是E.coli細胞內(nèi)真正負責重新合成DNA的復制酶③DNA聚合酶III65DNA聚合酶Ⅲ全酶核心酶PolIIIPolIII延長因子DNA聚合酶Ⅲ二聚體66DNA聚合酶催化的鏈延長反應(yīng)3′5′模板鏈5′RNA引物子鏈3′3′5′5′3′3′5′5′3′67DNA聚合酶的校對功能聚合酶錯配堿基復制方向正確核苷酸5′5′5′3′3′3′切除錯配核苷酸68功能polⅠpolⅡpolⅢ聚合作用5'→3'+++外切酶活性3'→5'+++外切酶活性5'→3'+--焦磷酸解和焦磷酸交換作用+-+完整的DNA雙鏈---帶引物的長單鏈DNA+--帶缺口的雙鏈DNA+--雙鏈而有間隙的DNA+++相對分子量109000120000>140000每個細胞中的分子數(shù)40017～10010～20結(jié)構(gòu)基因polApolBpolCDNA聚合酶I、II和III的不同點69真核細胞有5種DNA聚合酶：αβγδεDNA聚合酶α：引物酶活性DNA聚合酶β：修飾作用DNA聚合酶γ：線粒體DNA的復制DNA聚合酶δ：具有5’-3’聚合酶作用和3’-5’外切酶活性；合成前導鏈和滯后鏈DNA聚合酶ε：DNA修復④真核細胞的DNA聚合酶70是指催化雙鏈DNA切口處的5’-磷酸基和3’-羥基之間形成磷酸二酯鍵的酶，連接反應(yīng)需要供給能量，主要以ATP作為能量來源。3‘5‘3‘5‘OHP3‘5‘3‘5‘DNA連接酶（2）DNA連接酶71（2）DNA連接酶3’PTAOH5’3’PCAPPATGT3’5’PATPAMP+PPiMg2+連接酶PTA5’3’PCAPPATGT3’5’P72

DNA解旋酶：催化DNA雙螺旋分開成為兩條鏈的酶。

DNA拓撲異構(gòu)酶：能夠催化DNA鏈的斷裂和結(jié)合，從而控制DNA的拓撲狀態(tài)。

SSBs（單鏈結(jié)合蛋白）：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。（3）與解除DNA高級結(jié)構(gòu)相關(guān)的酶及蛋白因子73

引發(fā)體：是DNA復制開始所必須的，由多種蛋白質(zhì)及酶組成的復合物

DnaA：能結(jié)合于DNA復制起始部位

DnaB：具有解鏈酶的作用

DnaC：能結(jié)合于DNA復制起始部位，解開DNA雙鏈引物酶：DNA合成時候所需的引物（4）引發(fā)體744、DNA的半不連續(xù)復制定義：兩條DNA鏈同時作為模板進行復制時，一條鏈（3’→5’）的復制是連續(xù)的，另一條鏈（5’→3’）的復制是不連續(xù)的。前導鏈和滯后鏈：DNA聚合酶只能催化DNA鏈從5’→3’方向合成，因此新生DNA鏈先按5’→3’方向連續(xù)合成一條鏈，這一條鏈叫前導鏈，不連續(xù)合成的另一條鏈叫滯后鏈。Okazaki（岡崎）片斷：半不連續(xù)復制過程中出現(xiàn)的1000個左右核苷酸的DNA小片段。754、DNA的半不連續(xù)復制復制叉764、DNA的半不連續(xù)復制774、DNA的半不連續(xù)復制

RNA引物：DNA復制時，除了需要DNA聚合酶、模板和4種核苷酸底物及其它所需的小分子外，還需要一段RNA作為引物，在其3’末端合成DNA新鏈。

RNA引物的合成：是在DNA模板鏈的一定部位合成并互補于DNA鏈，合成方向也是5’→3’。催化該反應(yīng)的酶稱為引物合成酶。引物的長度通常為15—30個核苷酸。784、DNA的半不連續(xù)復制ArthurKornbergwonthe1959NobelPrizeinMedicineforhisdiscoveryofthemechanisminthebiologicalsynthesisofdeoxyribonucleicacid(beforeWatsonandCrickwontheirs!)Thebiologicsynthesisofdeoxyribonucleicacid794、DNA的半不連續(xù)復制①在多種蛋白質(zhì)和酶的參與下，雙鏈解開形成復制叉②在一系列酶的作用下，DNA雙螺旋解開形成兩股單鏈進行復制③兩股單鏈分別在復制叉處按堿基配對原則進行反向平行復制，一條沿5'→3'方向連續(xù)進行復制，而另一條則經(jīng)形成岡崎片段進行不連續(xù)復制④岡崎片段經(jīng)DNA連接酶形成一條連續(xù)的DNA鏈DNA的復制步驟804、DNA的半不連續(xù)復制815’3’復制叉的移動方向ATPADP＋PiDNA旋轉(zhuǎn)酶解旋酶SSB引物體RNA引物DNA聚合酶III復合物DNA聚合酶III在RNA引物上開始作用DNA聚合酶IRNA引物的去處和被脫氧核苷酸取代被DNA連接酶拼接3’5’3’5’前導鏈滯后鏈SSB825、原核生物DNA復制的特點θ方式（或Cairns方式）：大腸桿菌滾動環(huán)式：病毒取代環(huán)或D-環(huán)式：線粒體DNA的復制單個復制起始點，單個復制子復制方式836、真核生物DNA復制的特點真核生物有多個復制起始點和復制子真核生物的復制子從開始復制后一直復制到結(jié)束，期間不再重新開始真核和原核生物DNA聚合酶不一樣真核生物復制時，首先DNA與組蛋白解開，復制完成后重新組裝核小體引物及岡崎片段的長度均比原核細胞短84真核細胞DNA復制的特點多個起點復制起點起點起點起點起點起點85PCR聚合酶鏈式反應(yīng)（PolymeraseChainReaction）是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火（復性）及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個周期，循環(huán)進行，使目的DNA得以迅速擴增。PCR又稱無細胞分子克隆或特異性DNA序列體外引物定向酶促擴增技術(shù)。

特點：特異性強、靈敏度高、操作簡便、省時等。應(yīng)用范圍：不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎(chǔ)研究，還可用于疾病的診斷或任何有DNA，RNA的地方。86PCR①模板DNA的變性：模板DNA經(jīng)加熱至94℃左右一定時間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準備；②模板DNA與引物的退火（復性）：模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至40~60℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結(jié)合；工作原理87PCR③引物的延伸：DNA模板—引物結(jié)合物在DNA聚合酶的作用下，于72℃左右，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對與半保留復制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈。重復循環(huán)變性—退火—延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個循環(huán)需2～4分鐘，2～3小時就能將待擴目的基因擴增放大幾百萬倍。88PCR引物酶

dNTP模板Mg2+

89引物設(shè)計①引物長度：15-30bp，常用為20bp左右。②引物堿基：G+C含量以40-60%為宜，G+C太少擴增效果不佳，G+C過多易出現(xiàn)非特異條帶。ATGC最好隨機分布，避免5個以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。③避免引物內(nèi)部出現(xiàn)二級結(jié)構(gòu)，避免兩條引物間互補，特別是3‘端的互補，否則會形成引物二聚體，產(chǎn)生非特異的擴增條帶。④引物中有或能加上合適的酶切位點，被擴增的靶序列最好有適宜的酶切位點，這對酶切分析或分子克隆很有好處。⑤引物的特異性：引物應(yīng)與核酸序列數(shù)據(jù)庫的其它序列無明顯同源性。DNAMAN

DNAClub

Oligo

Primer

PCR反應(yīng)體系92PCR反應(yīng)條件第一階段：94℃預變性4min

第二階段：

94℃變性40S退火溫度30S72℃延伸1-2min

第三階段：72℃延伸10min，使引物延伸完全，并使單鏈產(chǎn)物退火成雙鏈第四階段：4℃保存×（25~35）16SrRNA擴增電泳圖20001500M12341000500250100磷脂酶B的PCR擴增產(chǎn)物20001000750500250100M194二、DNA的損傷與修復1、DNA的損傷—突變2、DNA的修復951、DNA的損傷—突變點突變：DNA分子上一個堿基的變異。缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈乃至整個基因，從DNA大分子上丟失。插入：一個原來沒有的堿基或一段核苷酸序列插入到DNA大分子中去，引起移碼突變，影響三聯(lián)體密碼的閱讀方式。96

DNA突變的類型

-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換

-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A

-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基因

-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-

-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G--A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換堿基對的置換（substitution）移碼突變（frameshiftmutation）97三、逆轉(zhuǎn)錄1、逆轉(zhuǎn)錄酶及其催化特性2、逆轉(zhuǎn)錄過程3、cDNA文庫981、逆轉(zhuǎn)錄酶及其催化特性逆轉(zhuǎn)錄：逆轉(zhuǎn)錄酶催化的反應(yīng)，即以RNA為模板合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄病毒：需在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下首先將RNA轉(zhuǎn)變?yōu)閏DNA，再在DNA復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等蛋白酶作用下擴增的一類病毒。

991、逆轉(zhuǎn)錄酶及其催化特性RNA3’5’依賴于RNA的DNA聚合酶RNA3’5’核糖核酸酶H5’3’5’3’cDNA依賴DNA的DNA聚合酶cDNA雜交分子3’5’5’3’雙鏈DNA新合成的雙鏈DNA整合到寄主染色體DNA中1002、逆轉(zhuǎn)錄過程1013、cDNA文庫是以特定的組織或細胞mRNA為模板，逆轉(zhuǎn)錄形成的互補DNA（cDNA）與適當?shù)妮d體（常用噬菌體或質(zhì)粒載體）連接后轉(zhuǎn)化受體菌形成重組DNA克隆群，這樣包含著細胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合稱為該組織或細胞的cDNA文庫。

cDNA文庫特異地反映某種組織或細胞中，在特定發(fā)育階段表達的蛋白質(zhì)的編碼基因，因此cDNA文庫具有組織或細胞特異性。1023、cDNA文庫10312第三節(jié)RNA的生物合成一、催化RNA合成的模板和酶二、轉(zhuǎn)錄過程43三、轉(zhuǎn)錄后修飾加工四、RNA的復制104一、催化RNA合成的模板和酶1、轉(zhuǎn)錄模板2、RNA聚合酶3、RNA復制酶4、多核苷酸磷酸化酶5、模板與酶的辨認結(jié)合1051、轉(zhuǎn)錄模板反義鏈（模板鏈、負鏈、非敏感鏈、非編碼鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)錄中，用作模板的DNA鏈稱為反義鏈有義鏈（編碼鏈、正鏈、敏感鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)錄中，不作為模板的DNA鏈稱為有義鏈1062、RNA聚合酶以DNA為模板，以4種核苷三磷酸（NTP）為底物，在二價陽離子參與下催化合成RNA的酶。又稱為依賴DNA的RNA聚合酶。1072、RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶，其相對分子質(zhì)量約為465000，由4種亞基α、β、β’和σ（sigma）組成的五聚體（α2ββ’σ）αβσαβ’+108ACPTPCPGAPP-P-POH5’3’CPGPPPPOHUDNA指導下的RNA合成1092、RNA聚合酶真核生物的RNA聚合酶：酶類型別名細胞定位合成RNA的類型α-鵝膏蕈堿抑制程度Ⅰ（A酶）rRNA聚合酶核仁rRNA抑制（不敏感）≥10-3mol/LⅡ（B酶）不均一RNA聚合酶核質(zhì)hnRNA

低濃度抑制（高度敏感）Ⅲ（C酶）

小分子RNA聚合酶核質(zhì)5SRNA，tRNA>10-5抑制（中度敏感）1103、RNA復制酶依賴于RNA的RNA聚合酶，以RNA為模板，以4種核苷三磷酸為底物，合成RNA分子。RNA復制酶包括4個亞基，3個亞基來自宿主細胞，1個亞基在噬菌體感染過程中產(chǎn)生。不僅存在于被噬菌體感染的細菌體內(nèi)，而且也存在于被RNA病毒感染的高等動物和植物體內(nèi)。1114、多核苷酸磷酸化酶催化在體外合成多核苷酸的酶，不需任何模板。廣泛存在于微生物體內(nèi)，催化以核苷二磷酸為底物的多核苷酸合成反應(yīng)。人們推斷該酶在生物體內(nèi)的功能是催化RNA分解為核苷二磷酸，而不是合成RNA。1125、模板與酶的辨認結(jié)合操縱子：包括若干結(jié)構(gòu)基因及其上游的調(diào)控序列啟動子：與RNA聚合酶相結(jié)合的區(qū)域，也是控制轉(zhuǎn)錄的關(guān)鍵部位

TTGACAAACTGTTATAATATATTA－35（識別位）－10（Pribnow框）＋1起始部位DNA5’3’原核生物啟動子結(jié)構(gòu)113二、轉(zhuǎn)錄過程1、轉(zhuǎn)錄起始2、轉(zhuǎn)錄延長3、轉(zhuǎn)錄終止1141、轉(zhuǎn)錄起始（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄起始（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始115原核生物依靠σ因子辨認轉(zhuǎn)錄起始點，被辨認的DNA區(qū)段就是處在-35區(qū)的TTGACA序列。-35-10ααββ’轉(zhuǎn)錄方向上游下游σ因子原核物轉(zhuǎn)錄起始的識別（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄起始116真核生物RNA聚合酶辨認轉(zhuǎn)錄起始區(qū)上游的DNA序列，生成起始復合物。起始點上游大多有共同的5’-TATA序列，稱為Hogness盒或TATA盒。AATAAGCGC-CAAT-TATA-ATG切離加尾真正終止點翻譯起始轉(zhuǎn)錄起始TATA盒CAAT盒GC盒增強子內(nèi)含子外顯子（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄起始1172、轉(zhuǎn)錄延長原核和真核生物的轉(zhuǎn)錄延長過程沒有顯著區(qū)別，只是RNA聚合酶的不同。5’3’mRNA5’3’5’1183、轉(zhuǎn)錄終止（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄終止（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止119依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄終止120不依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止（1）原核生物的轉(zhuǎn)錄終止121在模板鏈讀碼框架的3’端之后，常有一組共同序列AATAAA，在下游還有相當多的CT序列，這些序列稱為轉(zhuǎn)錄終止的修飾點。越過轉(zhuǎn)錄修飾點后，mRNA在修飾點處被切斷，隨即加上polyA尾及5’-帽子結(jié)構(gòu)。（2）真核生物的轉(zhuǎn)錄終止122RNA合成過程起始雙鏈DNA局部解開磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達基因終點延長階段53RNA啟動子（promoter)

終止子(terminator)5RNA聚合酶5353553離開123RNA鏈的延伸圖解3′3′RNA-DNA雜交螺旋聚合酶的移動方向新生RNA復鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長部位124三、轉(zhuǎn)錄后修飾加工1、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工2、真核生物tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工3、真核生物rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1251、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（1）首、尾的修飾5′m7GpppNp………3′ 5′m7GpppNmp………3′ Pi 甲基化酶

甲基化酶

5′pppNp………3′ SAM

SAM 磷酸酶 5′ppNp………3′ 5′GpppNp………3′ 新生的mRNA鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶 126GppGGppG1、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工（2）mRNA的剪接AA…AAAAGppGAA…AAAAAA…AAAA5’3’5’5’3’3’12345127卵清蛋白基因產(chǎn)生mRNA的過程：轉(zhuǎn)錄1234567ABCDEFG卵清蛋白基因(7700個核苷酸)1234567ABCDEFGLL5’3’加帽子和尾巴1234567ABCDEFGL5’3’內(nèi)含子RNA的除去和拼接作用1234567LCAPPolyA尾成熟的mRNA1872個核苷酸1281、真核生物mRNA的轉(zhuǎn)錄后加工1292、真核生物tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工①由RNaseP（核酸內(nèi)切酶）作用，從5’末端切除多余的核苷酸②由RNaseD（核酸外切酶）作用，從3’末端切除多余的核苷酸③在tRNA核苷酰轉(zhuǎn)移酶的作用下，完成3’末端添加-CCA-序列④由核酸內(nèi)切酶和連接酶共同完成剪接反應(yīng)⑤完成堿基的甲基化、還原反應(yīng)、脫氨基反應(yīng)等化學修飾過程1302、真核生物tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工tRNA的生成細胞核核仁細胞質(zhì)tRNA基因轉(zhuǎn)錄5’切斷tRNA前體nCH3假尿苷生成tRNA131酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工早轉(zhuǎn)錄本成熟tRNA加工1323、真核生物rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工18S28S5.8S18SrRNA5.8S和28SrRNA1234轉(zhuǎn)錄剪接內(nèi)含子1333、真核生物rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工18S5.8S28S45S甲基化作用核酸內(nèi)切酶18SRNA5.8SRNA28SRNA真核生物rRNA前體的加工134真核生物rRNA的生成與成熟45S5S41S→32S5S20S32S5S細胞核核仁細胞質(zhì)28S5.8S18S5S28S5.8S18S核蛋白體135P16SP23SP5S16S23S5S細菌rRNA的形成136四、RNA的復制1、單鏈RNA病毒的復制2、雙鏈RNA病毒的復制1371、單鏈RNA病毒的復制＋ssRNA病毒：一旦病毒顆粒中的RNA進入寄主細胞，就直接作為mRNA，翻譯出所編碼的蛋白質(zhì)，其中包括衣殼蛋白和病毒的RNA聚合酶。

例如脊髓灰質(zhì)炎病毒、鼻病毒、煙草花葉病毒。

1381、單鏈RNA病毒的復制病毒正鏈（具mRNA功能）pppG5’3’OH5’5’pp3’OH復制中間體5’3’3’新合成的負鏈病毒正鏈為模板復制酶5’1391、單鏈RNA病毒的復制－ssRNA病毒：其復制是以ssRNA為負鏈，侵入寄主后不能直接作為mRNA，而是先以負鏈RNA為模板由轉(zhuǎn)錄酶轉(zhuǎn)錄出與負鏈RNA互補的RNA，再以這個互補RNA作為mRNA，翻譯出遺傳密碼所決定的蛋白質(zhì)。例如流感病毒、萵苣壞死黃化病毒等。1402、雙鏈RNA病毒的復制病毒RNA聚合酶的作用下病毒基因組轉(zhuǎn)錄正鏈RNA，自髓核逸出。它們既能作為mRNA，又能作為病毒基因組的模板。mRNA翻譯結(jié)構(gòu)蛋白，裝配內(nèi)層衣殼后，再合成負鏈RNA。正鏈RNA進入，與之形成雙鏈RNA。然后又重復上述過程，最后獲得了外層衣殼。14114212第四節(jié)核酸代謝的調(diào)節(jié)一、原核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控43二、真核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控143一、原核生物基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控1、操縱子的概念和結(jié)構(gòu)2、乳糖操縱子3、色氨酸操縱子1441、操縱子的概念和結(jié)構(gòu)

操縱子：原核生物基因表達調(diào)控的功能單位，由啟動子、調(diào)節(jié)基因、操縱基因和一個或多個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組成。RPOZYA

操縱子調(diào)節(jié)基因啟動子操縱基因結(jié)構(gòu)基因1452、乳糖操縱子大腸桿菌的乳糖操縱子是第一個被發(fā)現(xiàn)的操縱子。調(diào)控區(qū)結(jié)構(gòu)基因操縱基因啟動子 CAP結(jié)合位點 調(diào)節(jié)基因 β－半乳糖透性酶 β-半乳糖苷乙酰基轉(zhuǎn)移酶 β－半乳糖苷酶 RP O Z A Y 1462、乳糖操縱子乳糖操縱子在阻遏狀態(tài)示意圖（無乳糖存在）RPOZYA

調(diào)節(jié)基因啟動子操縱基因與阻遏蛋白復合物操縱子mRNA阻遏蛋白阻遏蛋白結(jié)構(gòu)基因阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合阻止結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄1472、乳糖操縱子乳糖操縱子在誘導狀態(tài)示意圖（有乳糖）RPOZ