①5端加帽:当RNA聚合酶Ⅱ聚合的转录产物达到25碱基长时,在其5端加上一个以5
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→3方向相连的7—甲基鸟苷帽,防止5核苷酸外切酶的攻击,有利于剪接、转运和翻译
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的进行;②3端加尾:很多真核生物的hnRNA的3端经过剪切后再加上多聚A残基即poly(A)尾巴,这有助于整个分子的稳定;③剪接:在真核生物的mRNA加工过程中,内含子序列
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被切除,两侧的外显子片段连接。剪接反应在核内进行,需要内含子有5—GU,AU—3以及一段分支点序列。其过程是:内含子先以一个具尾的环状分子或套索状分子形式被删除,然后被降解,剪接包括snRNP与保守序列结合,形成剪接体,在其内发生剪接与连接反应;
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④编辑;⑤甲基化修饰:当序列为5—RRACX—3时会在第6位N原子位置发生甲基化。 2概括细菌细胞的转录过程
转录是通过RNA聚合酶的作用,以一条DNA链为模板产生一条单链RNA过程。步骤如下: ⑴与RNA聚合酶全酶的结合:一个RNA聚合酶全酶分子与待转录的DNA编码序列上游的启动子序列松弛的结合。
⑵起始:RNA聚合酶往下游移动了几个核苷酸到达启动子的另一段短序列—Pribnow框,紧密地与DNA结合。DNA上的启动子区域解链,RNA便从Pribnow框下游的几个核苷酸处开始合成,通常是DNA的反义链作为模板,合成几个核苷酸后,δ因子被释放并循环使用,以下步骤不再需要δ因子。
⑶延伸:RNA聚合酶核心酶沿着DNA模板移动,使DNA解链,与DNA模板的下一碱基互补核苷三磷酸聚合到链上。RNA聚合酶继续在DNA上移动,RNA链从模板链被释放出来,DNA双螺旋重新形成。
⑷当所有编码序列被转录后,RNA聚合酶移动一个终止序列,即终止子。转录复合体解体,RNA聚合酶和新形成的RNA从DNA模板上脱落下来。
3、复杂转录单位的原始转录产物的加工方式有几种?分别是什么? (1)剪、利用多个5’端转录起始为点或接位点产生不同的蛋白质。 (2)、利用多个加poly(A)位点和不同的剪接方式产生不同的蛋白质。 (3)、虽无剪接,但有多个转录起始位点或加poly(A)位点的基因。
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第四章
.SD序列:在原核生物mRNA起始密码AUG上游,存在4~9个富含嘌呤碱的一致性序列,如-AGGAGG-,称为S-D序列。位于原核生物起始密码子上游7-12个核苷酸处的保守区,该序列与16SrRNA3’端反向互补。又称为核蛋白体结合位点(ribosomal binding site,RBS) 正转录调控: 负转录调控:
填空题
1.tRNA的种类有:起始tRNA和延伸tRNA,同工tRNA,校正tRNA。 2. tRNA的二级结构为三叶草型,三级结构为倒L型。tRNA结构
3.原核生物蛋白质合成的起始tRNA是甲酰甲硫氨酰—tRNA(fMet-tRNA fMet),它携带的氨基酸是甲酰甲硫氨酸(fMet),而真核生物蛋白质合成的起始tRNA是甲硫氨酰—tRNA(Met-tRNA Met
),它携带的氨基酸是甲硫氨酸(Met)。
4.新生肽链每增加一个氨基酸单位都要经过AA-tRNA与核糖体的结合,肽键形成,移位三步反应。
5. 核糖体的作用位点有:A位点、P位点、E位点。
5.在真核生物中蛋白质合成起始时先形成起始因子和起始tRNA复合物,再和40S亚基形成40S起始复合物。
6.氨酰tRNA合成酶既能识别氨基酸,又能识别相应的tRNA。
7.多肽合成的起始密码子是AUG,而UAA,UAG,UGA是终止密码子。 8.遗传密码的特点包括连续性,简并性,摆动性,普遍性与特殊性。
9.核酸复制时,DNA聚合酶沿模板链3’→5’方向移动;转录时,RNA聚合酶沿模板链3’→5’方向移动;翻译时,核糖体沿模板链5’→ 3’方向移动。
10.原核生物蛋白质合成形成起始复合物时,其mRNA先与核糖体的30S亚基结合,然后再与结合起始因子和GTP的甲酰甲硫氨酰—tRNA结合,形成30S起始复合物,然后再与50S形成70S起始复合物。 选择题
1.在蛋白质合成中催化肽键合成的是(D)
A.延长因子EF-Ts B. 延长因子EF-Tu C. 启动因子IF3 D.转肽酶 2.翻译后加工过程的产物是(B)
A.一条多肽链 B. 一条多肽链或一条以上的多肽链 C.多条多肽链 D. 多肽链的降解产物
3.已知某蛋白质多肽链编码序列为???GGA,则其mRNA转录本(A) A. 以5’ ???GGA???3’为模板,沿转录本5’→ 3’方向延长 B. 以5’ ???GGA???3’为模板,沿转录本3’→ 5’方向延长 C. 以3’???GGA???5’为模板,沿转录本5’→ 3’方向延长 D. 以3’???GGA???5’为模板,沿转录本3’→ 5’方向延长 4.细菌核糖体RNA中大亚基由以下物质组成(C) A.5S rRNA , 18S rRNA, 5.8S rRNA和49种蛋白质 B. 5S rRNA , 28S rRNA, 5.8S rRNA和49种蛋白质
C.5S rRNA , 23S rRNA和34种蛋白质 D. 5S rRNA , 16S rRNA和34种蛋白质 5.肽链生物合成时信号肽序列(B)
A.决定糖类残基的附着点 B.将新生肽链导入内质网 C.控制蛋白质分子的最终构象 D.具有疏水性 6.真核生物的翻译起始复合物在何处形成(B) A. 起始密码子AUG处 B. 5’端的帽子结构 C.TATA框 D.CAAT框 7.蛋白质生物合成的终止信号由(D)
A.tRNA识别 B.EF识别 C.IF(或eIF )识别 D.RF识别 8.能编码多肽链的最小DNA单位是(A) A.顺反子 B.操纵子 C .启动子 D.复制子 9.参与原核生物肽链延长的因子是(C) A.IF1 B. IF2 C.EF-Tu D.RF1
10. 参与真核生物肽链延长的因子是(D) A. eRF B. eIF1 C.EF-Tu D.eEF1α 简答题:
1.简述核糖体的结构及功能特点:
答:核糖体的结构:①真核生物:由60S大亚基和40S小亚基组成的80S的核糖体;②原核生物:由50S大亚基和30S小亚基组成的70S的核糖体
功能特点:合成蛋白质 。在单个核糖体上,包括至少5个功能活性中心,在蛋白质合成过程中,各有专一的识别作用和功能:mRNA的结合部位——小亚基 ,结合或接受AA-tRNA的部位——大亚基A位,结合或接受肽基tRNA部位——大亚基,肽基转移部位——大亚基P位,形成肽键部位(转肽酶中心)——大亚基E位。
2.简述氨基酸的活化过程
答:游离的氨基酸必须经过活化以获得能量,才能参与蛋白质的合成,活化反应由氨酰tRNA合成酶催化。活化分两步:①活化:aa + ATP+ E→氨基酰-AMP释放出 PPi ②转移:氨基酰-AMP转移到 tRNA 并释放出 AMP。
3、论述蛋白质的翻译过程。
答:蛋白质的翻译即合成过程可分为四个阶段:氨基酸的活化、肽链合成的起始、延伸和终止。
① 氨基酸的活化:游离的氨基酸必须经过活化以获得能量,才能参与蛋白质的合成,活化
反应由氨酰tRNA合成酶催化,最终氨基酸连接在tRNA的3’端合成氨酰- tRNA。 ② 肽链合成的起始:核蛋白体大小亚基分离 ,mRNA在小亚基上定位结合,起始氨基酰tRNA
与小亚基结合,核蛋白体大亚基结合。
③肽链的延伸:肽链的延长是在核蛋白体上连续性循环式进行,每次循环增加一个氨基酸,分为以下三步:(一)进位:根据mRNA下一组遗传密码指导,使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体A位。(二)成肽:肽酰转移酶将相邻的两个氨基酸相连形成肽键,该过程不需要能量的输入;(三)转位:移位酶利用GTP水解释放的能量使核糖体沿mRNA移动一个密码子,释放出空载的tRNA并将新生肽链运至P位点。
③ 肽链合成的的终止与释放:释放因子识别并与终止密码子结合,水解P位上多肽链与
tRNA之间的二脂键,接着,新生肽链和tRNA从核糖体上释放,核糖体大、小亚基解体,蛋白质合成结束。
4、原核生物翻译的起始过程 (1)核糖体大小亚基分离
(2)30s小亚基通过SD序列与mRNA模板相结合
(3)在IF-2和GTP的帮助下fMet-tRNAfMet进入小亚基的P位,tRNA的反密码子与mRNA上密码子配对。
(4)带有tRNA、mRNA和三个翻译起始因子的小亚基起始复合物与50s的大亚基结合,GTP水解释放翻译起始因子。
5、以大肠杆菌为例简述蛋白质合成的过程 从以下四个方面详细论述 (1)氨基酸的活化: (2)肽链合成的起始: (3)肽链的延生: (4)肽链合成的终止: 第六章
乳糖操纵子模型内容
(1)Z、Y、A基因产物由同一条多顺反子mRNA分子所编码。
(2)乳糖操纵子mRNA分子的启动区(P)位于阻遏基因(I)与操纵区(O)之间,不能单独起始半乳糖苷酶和透过酶基因的高效表达。
(3)乳糖操纵子的操纵区是DNA上的一小段序列(仅为26bp),是阻遏物的结合位点。 (4)当阻遏物与操纵区相结合时,lacmRNA的转录起始受到抑制。 (5)诱导物通过与阻遏物结合,改变其三维构象,使之不能与操纵区相结合,诱发lac mRNA的合成。
色氨酸操纵子转录水平上的调控
通过核糖体与mRNA前导序列结合,对转录终止进行调控。
Attenuator(衰减子): 是位于转录单位开始区的一种内部终止子,由核糖体在mRNA上的位置决定该终止发夹是否形成。若不形成发夹,RNA聚合酶通读终止子,基因得以表达。 当缺乏色氨酸时,核糖体在trp密码子上暂停,此密码子是1区的一部分。所以1区被核糖体隔离,不能与2区碱基配对,这意味着在4区转录之前2区已和3区配对,迫使4区保持单链形式,不能形成终止子发夹,RNA聚合酶穿越衰减子继续转录。
核糖体可以合成前导肽,并延伸到mRNA上的UGA密码子,UGA密码子位于1区与2区之间。当核糖体前进到此点时,通过2区并阻止其形成碱基配对,导致3区与4区配对,产生终止子发夹。因此,在这种情况下,RNA聚合酶在衰减子处终止。
乳糖操纵子(lac operon)的结构 1、结构基因
(1)lacZ:编码b -半乳糖苷酶 (使乳糖水解) (2)lacY:编码b -半乳糖苷透过酶
(使b -半乳糖苷透过细胞壁、质膜进入细胞内)
(3)lacA:编码b -半乳糖苷乙酰转移酶(将乙酰基转移到b -半乳糖苷上) 2、调节基因(regulatory gene)
(1)概念: 其产物参与调控其他结构基因表达的基因 (2)特点:
a、可在结构基因群附近、也可远离结构基因
b、不仅对同一条DNA链上的结构基因起作用,而且能对不同DNA链上的结构基因起作用
(3)调控蛋白:
类型:a、阻遏蛋白(repressive protein)与操纵元件结合后能减弱或阻止所调控基因转录的调控蛋白 b、激活蛋白(activating protein):与操纵元件结合后能增强或启动所调控基因转录的调控蛋白
3、操纵元件(operator)
(1)与启动子邻近或与启动子部分序列重叠 (2)具有回文结构,能形成十字形结构。
(3)与不同构像的蛋白质结合,可以分别起阻遏或激活基因表达的作用 4、启动子(promoter)
是指能被RNA聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段DNA序列。 (1)-10序列--- Pribnow盒:TATAAT; (2)-35bp序列:TTGACA
操纵子至少有一个启动子,一般在第一个结构基因5’上游,控制整个结构基因群的转录 5、终止子(terminator)是给予RNA聚合酶转录终止信号的DNA序列 (1)不依赖ρ因子的终止子 (2)依赖ρ因子的终止子
在一个操纵元中至少在结构基因群最后一个基因的后面有一个终止子
大肠杆菌乳糖操纵子(lactose operon)包括3个结构基因:Z、Y和A,以及启动子、控制子和阻遏子等。转录的调控是在启动区和操纵区进行的。
LacI——阻抑蛋白, LacZ——β-糖苷酶,LacY——透性酶,LacA——转乙酰基酶。 三种酶的功能:
①. β-半乳糖酶:将乳糖分解成半乳糖和葡萄糖 ②. 渗透酶:增加糖的渗透,易于摄取乳糖和半乳糖 ③. 转乙酰酶:β-半乳糖转变成乙酰半乳糖 lac 操纵子小结
通常情况(葡萄糖供应正常)阻遏蛋白与操纵序列结合,基因不转录。 细胞外的乳糖通过透性酶吸收到细胞内;细胞内的β-半乳糖苷酶将乳糖转变为异乳糖。异乳糖结合到乳糖阻抑物上使之从操纵序列上脱离,聚合酶迅速开始lacZYA基因的转录。这就是负控诱导。
然而,还需要细菌生长系统中缺少葡萄糖,使cAMP含量增加,才有足够量的cAMP与CRP结合形成CRP-cAMP复合物结合于Plac上游。使DNA双螺旋发生弯曲,转录才可以有效地进行。
组氨酸操纵子:
与His降解代谢有关的两组酶类被称为hut酶(histidine utilizing enzyme),控制这些酶合成的操纵子被称为hut operon。由一个多重调节的操纵子控制,有两个启动子,两个操纵区及两 个正调控蛋白。 转录后调控
一、 翻译起始的调控
遗传信息的翻译起始于mRNA上的核糖体结合位点(RBS)——起始密子AUG上游的一段非翻译区。在RBS中有SD序列,与核糖体16S rRNA的3’端互补配对,促使核糖体与mRNA相结合。
RBS的结合强度取决于SD序列的结构及与AUG的距离。SD与AUG相距一般以4~10核苷酸为佳,9核苷酸最佳。
二、mRNA稳定性对转录水平的影响 所有细胞都有一系列核酸酶,用来清除无用的mRNA。一个典型的mRNA半衰期为2-3min。mRNA分子被降解的可能性取决于其二级结构。
SD序列的微小变化,往往会导致表达效率成百上千倍的差异,这是由于核苷酸的变化改变了形成mRNA 5’端二级结构的自由能,影响了30S亚基与mRNA的结合,从而造成了蛋白质合成效率上的差异。 三、蛋白质的调控作用
细菌中有些mRNA结合蛋白可激活靶基因的翻译。相反,mRNA特异性抑制蛋白则通过与核糖体竞争性结合mRNA分子来抑制翻译的起始。大肠杆菌中的核糖体蛋白就存在翻译抑制现象。
四、反义RNA的调节作用
RNA调节是原核基因表达转录后调节的另一种重要机制。细菌相应环境压力的改变,会产生一些非编码小RNA分子,能与mRNA中的特定序列配对并改变其构象,导致翻译过程的开启或关闭等作用。 第七八章
操纵子(operon):是指数个功能上相关的结构基因串联在一起,构成信息区,连同其上游的调控区(包括启动子和操纵基因)以及下游的转录终止信号所构成的基因表达单位,所转录的RNA为多顺反子。在原核生物中,若干结构基因可串联在一起,其表达受到同一调控系统的调控,这种基因的组织形式称为操纵子。 反式作用因子(trans-acting factor):能直接或间接地识别或结合在各类顺式作用元件核心序列上,参与调控靶基因转录效率的蛋白质。
弱化子:在trp mRNA 5’端有一个长162bp的mRNA片段被称为前导区,其中123~150位