试比较原核和真核细胞的mRNA的异同

第一章绪论分子生物学:从分子水平研究生物大分子的结构与功能从而阐明生命现象本质的科学，主要指遗传信息的传递（复制）、保持（损伤和修复）、基因的表达（转录和翻译）与调控。分子生物学研究内容●DNA重组技术（基因工程）1、可被用于大量生产某些在正常细胞代谢中产量很低的多肽;2、可用于定向改造某些生物的基因组结构;3、可被用来进行基础研究●基因的表达调控1信号转导研究;2转录因子;3研究RAN剪接●生物大分子的结构和功能研究(结构分子生物学）●基因组、功能基因组与生物信息学研究第二章染色体和DNADNA复制时其中一条子链的合成是连续的，而另一条子链的合成是不连续的，故称半不连续复制在DNA复制时，合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链；合成方向与复制叉移动的方向从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子相反，形成许多不连续的片段，最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。DNA的复制过程（大肠杆菌为例）双链的解开;DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。ori(或o）、富含A、T的区段RNA引物的合成:DnaB蛋白活化引物合成酶，引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核苷酸，DNA链的延伸切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的DNA片段复制时，解链酶等先将DNA的一段双链解开，形成复制点，这个复制点的形状象一个叉子，故称为复制叉在DNA复制过程中，前导链能连续合成，而滞后链只能是断续的合成的多个短片段，这些不连续的小片段称为冈崎片段。复制的几种主要方式P421、双链环状、θ型复制、双向等速2、滚环型：单向复制的特殊方式如：ΦΧ174的双链环状DNA复制型（RF)（1）模板链和新合成的链分开;（2）不需RNA引物，在正链3‘－OH上延伸（3）只有一个复制叉;3、D环复制单向复制的特殊方式如：动物线粒体DNA真核生物中DNA的复制特点1、真核生物每条染色体上有多个复制起点，多复制子（约150bp左右）；2、复制叉移动的速度较慢（约50bp／秒），仅为原核生物的1／10。3、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制；真核生物快速生长时，往往采用更多的复制起点4。、真核生物有多种DNA聚合酶。5、真核生物DNA复制过程中的引物及冈崎片段的长度均小于原核生物。（真核冈崎片段长约100-200bp，原核冈崎片段长约1000-2000bp。原核和真核生物DNA的复制特点比较复制起点（ori）：原核一个，真核多个；复制子：原核一个，真核多个；复制子长度：原核长；真核短；复制叉：原核多个；真核多个；复制移动速度：原核较快；真核较慢；真核生物染色体在全部完成复制前，各起始点的DNA复制不能再开始。而在快速生长的原核生物中，复制起点上可以连续开始新的DNA复制。原核生物染色体的复制与细胞分裂同步，可以多次复制；真核生物染色体的复制发生在S期，是细胞分类的特定时期，而且仅此一次。DNA修复系统功能错配修复恢复错配碱基切除修复切除突变的碱基核甘酸切除修复修复被破坏的DNADNA直接修复SOS系统修复嘧啶二体或甲基化DNA，DNA的修复，导致变异第三章生物信息的传递（上）——转录录:生物体以DNA为模板合成RNA的过程参与转录的物质原料:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板:DNA;酶:RNA聚合酶;其他蛋白质因子RNA合成方向：5'3'与mRNA序列相同的那条DNA链称为编码链；将另一条根据碱基互补原则指导mRNA合成的DNA链称为模板链。结构基因：DNA分子上转录出RNA的区段，称为结构基因。转录单元（transcriptionunit）一段从启动子开始至终止子结束DNA序列。RNA聚合酶●原核生物RNA聚合酶（大肠杆菌为例）全酶=核心酶+σ因子大肠杆菌RNA聚合酶的组成分析（看书）真核细胞的三种RNA聚合酶特征比较（看书）RNA聚合酶与DNA聚合酶的区别RNA聚合酶DNA聚合酶大小(M)大，4.8×105dol小，1.09×105dol引物无有产物较短，游离较长，与模板以氢键相连作用方式一条链的某一段两条链同时进行外切酶活性无5’3’，3’5’校对合成能力无有修复能力无有启动子定义：指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。TATA区：酶的紧密结合位点（富含AT碱基，利于双链打开）TTGACA区：提供了RNA聚合酶全酶识别的信号转录起点：与新生RNA链第一个核甘酸相对应DNA链上的碱基真核有三种不同的启动子和有关的元件启动子Ⅱ最为复杂，它和原核的启动子有很多不同真核生物启动子的结构：核心启动子（corepromoter）和上游启动子元件（upstreampromoterelement，UPE）核心启动子：指保证RNA聚合酶Ⅱ转录正常起始所必需的、最少的DNA序列，包括转录起始位点及转录起始位点上游TATA区作用：选择正确的转录起始位点，保证精确起始上游启动子元件包括CAAT盒（CCAAT）和GC盒（GGGCGG）等（CAAT：-70--80bpGGGCGG：-80--110bp)作用：控制转录起始频率。转录的基本过程：1、起始位点的识别：RNA聚合酶与启动子DNA双链相互作用并与之相结合的过程。RNA聚合酶全酶（α2ββ’σ)与模板结合2、转录起始RNA链上第一个核甘酸键的产生①RNA聚合酶全酶(2)与模板结合DNA双链解开在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3、RNA链的延伸亚基脱落，RNA–pol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。注意：9个核苷酸以前还在启动子区，容易脱落，一旦形成9个以上的核苷酸并离开启动子区，转录正式进入眼神阶段。4、转录终止终止子（terminator）：位于基因的末端，在转录终止点之前有一段回文序列（反向重复序列）约6-20bp。真核生物终止:由一段特定序列5′－AATAAA－3′和回文序列（反向重复序列）组成。分为两类：强终止子－内部终止子：不依赖Rho(ρ)因子的终止。弱终止子－需要ρ因子（rhofactor），又称为ρ依赖性终止子（Rho-dependentterminator）1)当RNA链延伸到转录终止位点时，RNA聚合酶不再形成新的磷酸二酯键，RNA-DNA杂合物分离，转录泡瓦解，DNA恢复成双链状态，而RNA聚合酶和RNA链都被从模板上释放出来，这就是转录的终止。终止位点上游一般存在一个富含GC碱基的二重对称区，RNA形成发夹结构；在终止位点前面有一段由4-8个A组成的序列，RNA的3’端为寡聚U终止效率与二重对称序列和寡聚U的长短有关，长度越长效率越高2)RNA链从三元转录复合物中解离出来，从而终止转录增强子（P78）:概念：在启动区存在的能增强或促进转录的起始的DNA序列。但不是启动子的一部分。特点：1.远距离效应；2.无方向性；3.顺式调节；4.无物种和基因的特异性；5.具有组织特异性；6.有相位性；7.有的增强子可以对外部信号产生反应。真核生物的转录过程(看书）1.转录起始真核生物的转录起始上游区段比原核生物多样化，转录起始时，RNA-pol不直接结合模板，其起始过程比原核生物复杂。2.转录延伸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。3.转录后加工5’端加帽;3’端加尾；RNA的剪接;RNA的编辑帽子结构功能：①能被核糖体小亚基识别，促使mRNA和核糖体的结合；②m7Gppp结构能有效地封闭mRNA5’末端，以保护mRNA免受5’核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定。多聚腺苷酸尾巴功能：提高了mRNA在细胞质中的稳定性。2.试比较原核和真核细胞的mRNA的异同.⑴原核生物①原核生物mRNA的半衰期短。②许多原核生物mRNA以多顺反子形式存在。（单顺反子mRNA：只编码一个蛋白质的mRNA。多顺反子mRNA：编码多个蛋白质的mRNA）③其5’端无帽子结构，3’端没有或只有较短的poly(A)。④SD序列：原核生物起始密码子AUG上游7-12个核苷酸处有一被称为SD序列的保守区。mRNA中用于结合原核生物核糖体的序列P85⑤原核细胞mRNA（包括病毒）有时可以编码几个多肽。（本条供参考）⑥原核生物常以AUG（有时GUG，甚至UUG）作为起始密码子（本条供参考）⑵真核生物：①其5’端存在帽子结构。②绝大多数真核生物mRNA具有poly(A)尾巴。（组蛋白除外）③以单顺反子的形式存在④其RNA最多只能编码一个多肽。（本条供参考）⑤真核生物几乎永远以AUG为起始密码子。（本条供参考）RNA合成与DNA合成异同点相同点：1、都以DNA链作为模板2、合成的方向均为5’→3’3、聚合反应均是通过核苷酸之间形成的3’,5’-磷酸二酯键，使核苷酸链延长。不同点：复制转录模板两条链均复制模板链转录（不对称转录）原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶产物子代双链DNA（半保留复制）mRNA，tRNA，rRNA配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物RNA引物无mRNA3类内含子剪接核酶的定义及发现第四章翻译：指将mRNA链上的核甘酸从一个特定的起始位点开始，按每三个核甘酸代表一个氨基酸的原则，依次合成一条多肽链的过程。蛋白质合成的场所是核糖体蛋白质合成的模板是mRNA模板与氨基酸之间的接合体是tRNA蛋白质合成的原料是20种氨基酸三联子密码定义：mRNA链上每三个核甘酸翻译成蛋白质多肽链上的一个氨基酸，这三个核甘酸就称为密码子或三联子密码(tripletcoden)遗传密码的性质：1、连续性：编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变(frameshiftmutation)。从mRNA5AUG到3多肽链，称为开放阅读框架(openreadingframe,ORF)。2、简并性：由一种以上密码子编码同一个氨基酸的现象称为简并（degeneracy），对应于同一氨基酸的密码子称为同义密码子（synonymouscodon）。编码某一氨基酸的密码子越多，该氨基酸在蛋白质中出现的频率就越高。Arg例外3、通用性与特殊性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。4、摆动性：转运氨基酸的tRNA上的反密码子需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码子反向配对结合，在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动”，这种现象称为密码子的摆动性tRNA的结构1、二级结构：三叶草形2、三级结构：“L”形氢键tRNA的功能1、解读mRNA的遗传信息2、运输的工具，运载氨基酸tRNA有两个关键部位：3’端CCA：接受氨基酸，形成氨酰-tRNA。与mRNA结合部位—反密码子部位tRNA凭借自身的反密码子与mRNA链上的密码子相识别，把所带氨基酸放到肽链的一定位置。tRNA的种类1、起始tRNA和延伸tRNA：能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA称起始tRNA，其他tRNA统称为延伸tRNA。真核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸是Met，起始AA-tRNA为Met-tRNAMet。原核生物：起始密码子AUG所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身,而是甲酰甲硫氨酸，起始AA-tRNA为fMet-tRNAfMet2、同工tRNA代表同一种氨基酸的tRNA称为同工tRNA。同工tRNA既要有不同的反密码子以识别该氨基酸的各种同义密码，又要有某种结构上的共同性，能被相同的氨基酰-tRNA合成酶识别（P119）。3、校正tRNA无义突变校正tRNA：可以通过改变反密码子区校正无义突变错义突变校正tRNA：通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。无义突变：在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某个氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA），使蛋白质合成提前终止，合成无功能的或无意义的多肽，