《DNA的复制与遗传信息的传递》课件.pptVIP

*************************************真核生物转录后的RNA加工加帽加帽是mRNA前体5端的第一个修饰，通常在转录起始后立即发生。这一过程在RNA链长度达到约25-30个核苷酸时开始，添加一个7-甲基鸟嘌呤(m7G)通过5-5三磷酸键连接到RNA的5端。加帽对于mRNA的稳定性、核输出、翻译起始都至关重要，保护mRNA免受5→3外切酶的降解。加尾加尾是在mRNA前体3端添加多聚腺苷酸(poly-A)尾。这一过程需要识别mRNA上的特定信号序列(通常是AAUAAA)，由多聚腺苷酸聚合酶催化。Poly-A尾长度通常为200-250个腺苷酸，对mRNA的稳定性、核输出和翻译效率都有重要影响。某些mRNA(如组蛋白mRNA)没有poly-A尾，通过其他机制调控稳定性。剪接剪接是去除内含子并连接外显子的过程，由剪接体(spliceosome)完成。剪接体识别内含子边界上的保守序列(5剪接位点、分支点和3剪接位点)，通过两步转酯反应切除内含子并连接相邻外显子。剪接不仅去除非编码序列，还通过可变剪接产生多种mRNA变体，增加蛋白质多样性。内含子和外显子概念与发现内含子和外显子的概念由理查德·罗伯茨和菲利普·夏普于1977年提出，他们因此共同获得1993年诺贝尔生理学或医学奖。内含子是基因中的非编码区域，在转录后被剪除；外显子是保留在成熟RNA中的区域，可能编码蛋白质或形成非编码RNA的功能部分。在真核基因中，内含子常占据基因序列的大部分，人类基因平均包含8个内含子，占基因全长的约95%。内含子的存在是真核与原核生物基因组结构的主要区别之一，原核生物基因通常没有内含子。结构特征内含子通常具有保守的边界序列，包括5端的GT(GU在RNA中)和3端的AG，以及内含子内部的分支点序列。这些保守序列是剪接体识别和切除内含子的关键信号。内含子长度变化很大，从数十到数十万碱基不等，而外显子长度较为一致，平均约100-200个碱基。外显子可分为几种类型：5非翻译区(5UTR)外显子、编码区外显子和3非翻译区(3UTR)外显子。编码区外显子包含蛋白质编码信息，而UTR外显子参与调控RNA的稳定性、定位和翻译效率。生物学意义内含子-外显子结构的存在有多种潜在意义。首先，它通过可变剪接增加了蛋白质组的多样性，使一个基因能编码多个蛋白质变体。其次，内含子可能包含调控元件，参与转录、剪接和其他RNA加工过程的调控。此外，内含子的存在可能促进外显子的重组，加速蛋白质进化。有趣的是，一些内含子本身可以编码功能RNA，如microRNA或小核RNA。内含子的存在与保留在进化过程中似乎既有成本(增加了转录和剪接的能量消耗)，也有收益(增加了基因组的信息复杂性和调控可能性)。可变剪接概念与普遍性同一前体RNA通过不同剪接方式产生多种成熟RNA1剪接方式外显子跳跃、内含子保留、可变5/3剪接位点2调控机制剪接增强子/抑制子、组织特异性剪接因子3意义增加蛋白质多样性、实现组织特异性表达4疾病关联剪接异常与多种疾病相关，如某些癌症5可变剪接是真核生物增加蛋白质多样性的主要机制之一。通过选择性地包含或排除某些外显子，或使用不同的剪接位点，单个基因可以产生多个不同的mRNA分子，进而翻译成具有不同结构和功能的蛋白质。人类约95%的多外显子基因经历可变剪接，平均每个基因可产生7-8种不同的RNA异构体。可变剪接受到复杂的调控，包括顺式作用元件(如剪接增强子和抑制子)和反式作用因子(如SR蛋白和hnRNP蛋白)的相互作用。这种调控与组织类型、发育阶段和环境条件相关，使基因表达更加精细和灵活。剪接异常与多种人类疾病相关，包括某些神经退行性疾病、肌肉疾病和癌症。翻译的概念定义与本质翻译是以mRNA为模板合成蛋白质的过程，是遗传信息从核酸语言转变为蛋白质语言的过程。在翻译过程中，mRNA上的密码子序列按照遗传密码表被解读，指导相应氨基酸的序列化组装，最终形成具有特定结构和功能的蛋白质分子。与转录的区别翻译与转录有本质区别：转录是在同类分子（核酸）之间传递信息，而翻译是在不同类分子（核酸和蛋白质）之间传递信息；转录使用单个核苷酸作为基本单位，而翻译使用三个核苷酸（密码子）对应一个氨基酸；转录在细胞核（真核）或细胞质（原核）进行，而翻译主要在细胞质的核糖体上进行。翻译的意义翻译是基因表达的最后阶段，将遗传信息转化为功能性分子。蛋白质执行细胞内绝大多数功能，包括催化反应、信号传导、细胞结构维持、物质运输等。翻译的精确性对于确保蛋白质正确发挥功能至关重要，翻译错误可能导致蛋白质功能障碍和疾病。翻译的场所1核糖