《生物化学DNA复制、转录、翻译.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物化学DNA复制、转录、翻译.ppt（122页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、遗传信息的传递DNA、RNA、蛋白质的生物合成复制复制复制复制转录转录转录转录翻译翻译翻译翻译逆转录逆转录逆转录逆转录复制复制复制复制DNARNA蛋白质蛋白质中心法则中心法则第一节第一节 DNA的生物合成的生物合成 DNA的复制的复制-概念：-时期：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的过程。-场所：有丝分裂间期有丝分裂间期、减数第一次分裂间期减数第一次分裂间期细胞核(主要)、叶绿体、线粒体-碱基互补配对原则：A A A AT GCT GCT GCT GC第一节第一节 DNA的生物合成的生物合成 DNA的复制的复制-原料：四种四种四种四种 dNTPdNTPdNTPdNTP：dATP、dT
2、TP、dGTP、dCTP（dNMP）ndNTP（dNMP）n+l ppi3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键35一、一、DNADNA复制的复制的特点特点1、半保留复制3、半不连续复制2、DNA复制的起点和方向1 1、DNADNA的的半保留复制半保留复制亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA子代子代子代子代子代子代子代子代(1)“(1)“半保留复制假说半保留复制假说”的的提出提出：1953195319531953年，年，年，年，Watson&CrickWatson&CrickWatson&CrickWatson&Crick在在在在DNADNADNADNA双螺旋基础上提出。双螺旋基础上提出。双螺旋基础上
3、提出。双螺旋基础上提出。科学家提出的三种科学家提出的三种DNADNA复制模型复制模型(2)“(2)“半保留复制假说半保留复制假说”的的实验证明实验证明：将将将将E.ColiE.ColiE.ColiE.Coli培养在以培养在以培养在以培养在以15151515N NN NH H H H4 4 4 4ClClClCl为唯一氮源的培养基中生为唯一氮源的培养基中生为唯一氮源的培养基中生为唯一氮源的培养基中生长；长；长；长；提取其提取其提取其提取其DNA DNA DNA DNA 进行进行进行进行密度梯度密度梯度密度梯度密度梯度离心离心离心离心。再移至再移至再移至再移至14141414N NN N培养基中生
4、长；培养基中生长；培养基中生长；培养基中生长；在不同时期提取在不同时期提取在不同时期提取在不同时期提取DNADNADNADNA，进，进，进，进行行行行密度梯度离心密度梯度离心密度梯度离心密度梯度离心。MeselsonMeselson和和和和Stahl Stahl 实验实验实验实验MeselsonMeselson和和和和Stahl Stahl 实验实验实验实验2 2、DNADNA复制的复制的起点起点和和方向方向复制的起始点：DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。DNA的双向复制：DNA从起始点向两个方
5、向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉。原核生物的双向复制 真核生物的双向复制 5 5 53 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 5 5 5 5 3 3 3 3 前导链前导链前导链前导链随从链随从链随从链随从链岗崎片段岗崎片段岗崎片段岗崎片段3、半不连续复制体内仅存在5 3的DNA聚合酶；新链延伸的方向只能是53。前导链前导链：以以以以3 3 3 3 5 5 5 5 方向的母链作为模板，新合方向的母链作为模板，新合方向的母链作为模板，新合方向的母链作为模板，新合成的以成的以成的以成的以5 5 5 5 3 3 3 3 为方向为方向为方向为方向连续合成连续合成连续合成连续合成的链。的链。的链
6、。的链。（复制方向与解链方向一致）（复制方向与解链方向一致）（复制方向与解链方向一致）（复制方向与解链方向一致）随从链随从链(滞后链滞后链):以以以以5 5 5 5 3 3 3 3 方向的母链作为模方向的母链作为模方向的母链作为模方向的母链作为模板，沿板，沿板，沿板，沿5 5 5 5 3 3 3 3 方向合成一些方向合成一些方向合成一些方向合成一些10001000100010002000200020002000个核苷酸个核苷酸个核苷酸个核苷酸不连续的小片段，由小片段连接成随从链。不连续的小片段，由小片段连接成随从链。不连续的小片段，由小片段连接成随从链。不连续的小片段，由小片段连接成随从链。（
7、复制方向与解链方向相反（复制方向与解链方向相反（复制方向与解链方向相反（复制方向与解链方向相反)冈崎片段冈崎片段：以以以以5 5 5 5 3 3 3 3 方向的母链作为模板，方向的母链作为模板，方向的母链作为模板，方向的母链作为模板，沿沿沿沿5 5 5 5 3 3 3 3 方向合成的一些方向合成的一些方向合成的一些方向合成的一些10001000100010002000200020002000个核苷个核苷个核苷个核苷酸不连续的小片段。酸不连续的小片段。酸不连续的小片段。酸不连续的小片段。半不连续复制半不连续复制半不连续复制半不连续复制：领头链连续复制而随从链不连续复制领头链连续复制而随从链不连续
8、复制领头链连续复制而随从链不连续复制领头链连续复制而随从链不连续复制。3 5 3 5 解链方向解链方向解链方向解链方向35335随从链随从链随从链随从链前导链前导链前导链前导链冈崎片段冈崎片段冈崎片段冈崎片段二、参与二、参与DNADNA复制的复制的酶和蛋白质酶和蛋白质1、原核生物的DNA聚合酶2、真核生物的DNA聚合酶3、解链、解旋酶类4、DNA拓扑异构酶5、引发体6、DNA连接酶 DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶n n5 5 5 5 3 3 3 3外切酶外切酶外切酶外切酶 3 3 3 3 5 5 5 5外切酶外切酶外切酶外切酶 5 5 5 5 3 3 3 3聚合酶聚合酶聚合酶
9、聚合酶DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶与与与与n n5 5 5 5 3 3 3 3聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 3 3 3 3 5 5 5 5外切酶外切酶外切酶外切酶 1、原核生物的DNA聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 DNA DNA DNA DNA 复制的主要酶。复制的主要酶。复制的主要酶。复制的主要酶。DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶用于用于用于用于切除切除切除切除RNARNARNARNA引物，引物，引物，引物，损伤后修复。损伤后修复。损伤后修复。损伤后修复。DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶只是在无只是在无只是在无只是在无polpolpolpol I I I
10、 I及及及及polpolpolpol 的情况下才起作用的情况下才起作用的情况下才起作用的情况下才起作用。3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 外切酶外切酶外切酶外切酶 聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶N NC C 5 5 5 5 3 3 3 3外切酶外切酶外切酶外切酶小片段小片段小片段小片段大片段（大片段（大片段（大片段（klenowklenow片段）片段）片段）片段）（常用的工具酶）常用的工具酶）常用的工具酶）常用的工具酶）DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNA聚合酶的校对作用聚合酶的校对作用n n依赖于依赖于3 3个聚合酶的个聚合酶的3 3末端外切酶活性，
11、进行校对末端外切酶活性，进行校对和纠错。和纠错。n n多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。多种蛋白质参与，从而保证了复制的准确性。2 2、真核细胞的、真核细胞的DNADNA聚合酶聚合酶DNADNApolpol ，DNApo1：延长领头链和随从链；延长领头链和随从链；DNApoI：合成合成RNA引物；引物；DNApol：校读、修复和填补缺口。校读、修复和填补缺口。DNApol：在没有其他在没有其他DNApol时发挥催化功能。时发挥催化功能。DNApo1：催化线粒体催化线粒体DNA的合成。的合成。4 4、解链、解旋酶类、解链、解旋酶类n nDNADNA解链酶解链酶n n单单DNADNA结合蛋白
12、结合蛋白(SSB(SSB）n n解开解开解开解开DNADNADNADNA双链双链双链双链每个每个每个每个bpbpbpbp消耗消耗消耗消耗2 2 2 2个个个个ATPATPATPATPn n与单链与单链与单链与单链DNADNADNADNA结合结合结合结合,维持单链维持单链维持单链维持单链状态状态状态状态 (“(“(“(“镇纸镇纸镇纸镇纸”)n n使其不受核酸酶水解使其不受核酸酶水解使其不受核酸酶水解使其不受核酸酶水解，保，保，保，保持完整性。持完整性。持完整性。持完整性。n n拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶 转轴酶转轴酶转轴酶转轴酶n n拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶 旋转酶
13、旋转酶旋转酶旋转酶 n n切断切断切断切断DNADNADNADNA双螺旋中的双螺旋中的双螺旋中的双螺旋中的一股一股一股一股，张力下降后封闭。张力下降后封闭。张力下降后封闭。张力下降后封闭。n n切断切断切断切断DNADNADNADNA双链双链双链双链，使另一双，使另一双，使另一双，使另一双链经过此缺口，再封闭。链经过此缺口，再封闭。链经过此缺口，再封闭。链经过此缺口，再封闭。4、DNA拓扑异构酶改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。5 5、引发体、引发体n n蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质n nDnaADnaADnaADnaA蛋白蛋白蛋白蛋白n nDnaBDnaBDnaBDnaB蛋白蛋
14、白蛋白蛋白n n引物酶引物酶引物酶引物酶n n结合到结合到结合到结合到DNADNADNADNA双链复制起始部位双链复制起始部位双链复制起始部位双链复制起始部位 n n解链酶的作用解链酶的作用解链酶的作用解链酶的作用n n合成合成合成合成RNARNARNARNA引物引物引物引物RNA引物的合成和复制的起始必需。6、DNA连接酶n n催化二段催化二段DNADNA链之间链之间3,5 3,5 磷酸二酯键的形磷酸二酯键的形成成33OHOH5533 OOOO-P O P O O O-有缺口的有缺口的有缺口的有缺口的DNADNADNADNA链链链链DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶ATPATP
15、AMP+PPiAMP+PPi OOOO P O P O O O-533缺口封闭缺口封闭缺口封闭缺口封闭n n缺口填补缺口填补:n n连接双股连接双股DNADNA分子中一链的缺口分子中一链的缺口n n双链双链DNADNA分子中双链的缺口分子中双链的缺口n n不能不能连接二分子单链连接二分子单链DNADNA DNADNA连接酶连接酶的应用的应用:1.1.岗崎片段之间的连接岗崎片段之间的连接.2.DNA2.DNA损伤修复中的连接损伤修复中的连接.3.3.一种重要的工具酶一种重要的工具酶:限制性内切酶切割后形成的粘性末端或限制性内切酶切割后形成的粘性末端或平头末端的连接平头末端的连接.三、三、原核原核
16、细胞细胞DNADNA的复制的复制1、合成所需材料：、合成所需材料：模板模板DNA原料：合成引物所需原料：合成引物所需NTP 合成合成DNA所需的所需的dNTP酶：酶：2、合成方向：合成方向：53；模板链解读方向：模板链解读方向：3 53 3、合成步骤：、合成步骤：(1)解旋解旋解旋解旋：由拓扑异构酶解除超螺旋；(2)解链解链解链解链：由DNA解螺旋酶催化，SSB与单链DNA结合，防止双链间氢键再形成；(3)识别起点识别起点识别起点识别起点：由DNA指导的引物酶完成；(4)RNA4)RNA4)RNA4)RNA引物合成引物合成引物合成引物合成：以DNA为模板，在引物酶催化下由DNA转录生成5-10
17、个核糖核苷酸链；(5)DNA5)DNA5)DNA5)DNA链延长链延长链延长链延长：在引物3-OH基上，按碱基互补原则经DNA聚合酶（主要是酶）催化DNA链从53延伸。前导链为连续的；后滞链为不连续的冈崎片段。(6)(6)(6)(6)切除引物，补齐缺口切除引物，补齐缺口切除引物，补齐缺口切除引物，补齐缺口：由DNA聚合酶（主要是酶）催化，切去RNA引物；按碱基互补原则，沿53方向，补齐缺口。(7)(7)(7)(7)连接封口连接封口连接封口连接封口：由DNA连接酶催化，将补齐缺口的3-OH基与下一个冈崎片段的5-P以磷酸二酯键连接起来，最终形成完整的、与模板互补的DNA新链。(8)(8)(8)(
18、8)校正并修复校正并修复校正并修复校正并修复DNADNADNADNA：由DNA聚合酶校正并切除错配，再按53方向加上正确核苷酸。模板DNA前导链模板解旋酶引物后滞链模板DNpolymerase连接酶冈崎片段已连接的冈崎片段单链结合蛋白新合成的前导链DNA聚合酶4）母本DNA双链的分离四、四、真核真核细胞细胞DNADNA的复制：的复制：1 1、DNADNA模板上有模板上有多个起点多个起点，即真核细胞，即真核细胞 DNADNA复制由复制由多个复制子多个复制子共同完成。共同完成。真核生物与原核类似，但更复杂，不同之处：真核生物与原核类似，但更复杂，不同之处：复制子复制子复制子复制子 2 2、端粒的复
19、制：、端粒的复制：端粒：端粒：线形染色体末端的核苷酸序列。线形染色体末端的核苷酸序列。染色体两端染色体两端染色体两端染色体两端DNADNADNADNA子链上最后复制的子链上最后复制的子链上最后复制的子链上最后复制的RNARNARNARNA引物，去引物，去引物，去引物，去除后留下空隙。留下的空隙如没法填补，细胞染色体除后留下空隙。留下的空隙如没法填补，细胞染色体除后留下空隙。留下的空隙如没法填补，细胞染色体除后留下空隙。留下的空隙如没法填补，细胞染色体DNADNADNADNA将面临复制一次就缩短一些的问题。将面临复制一次就缩短一些的问题。将面临复制一次就缩短一些的问题。将面临复制一次就缩短一些的
20、问题。事实上染色体虽经多次复制，却不会越来越短的。事实上染色体虽经多次复制，却不会越来越短的。事实上染色体虽经多次复制，却不会越来越短的。事实上染色体虽经多次复制，却不会越来越短的。因为真核生物染色体线性因为真核生物染色体线性因为真核生物染色体线性因为真核生物染色体线性DNADNADNADNA分子末端存在着特殊分子末端存在着特殊分子末端存在着特殊分子末端存在着特殊的结构称为的结构称为的结构称为的结构称为端粒端粒端粒端粒。端粒酶端粒酶：催化端粒复制的一种催化端粒复制的一种RNA-蛋白质复合物蛋白质复合物，携带携带RNA模板（与端粒互补）的逆转录酶。模板（与端粒互补）的逆转录酶。功能：功能：1）起
21、模板作用；）起模板作用；2）有逆转录酶的作用。）有逆转录酶的作用。端粒复制:1 1）借）借RNARNA与末端与末端DNADNA互补；互补；2 2）以酶上）以酶上RNARNA为模板为模板合成一段合成一段DNADNA；3 3）延长的延长的DNADNA反折为反折为双链。双链。是不依赖模板是不依赖模板DNADNA的的复制来补偿切除引物复制来补偿切除引物引起的末端缩短。引起的末端缩短。端粒、端粒酶意义与与细胞衰老、凋亡有关；细胞衰老、凋亡有关；端粒的平均长度随细胞分裂次数的增多及年龄的增长而逐渐端粒的平均长度随细胞分裂次数的增多及年龄的增长而逐渐变短至消失，可导致染色体稳定性下降，导致细胞衰老凋亡。变短
22、至消失，可导致染色体稳定性下降，导致细胞衰老凋亡。正常：体细胞端粒酶活性丧失，端粒的长度不断缩短。正常：体细胞端粒酶活性丧失，端粒的长度不断缩短。异常：肿瘤细胞端粒酶活性恢复，端粒复制，细胞恶性增殖异常：肿瘤细胞端粒酶活性恢复，端粒复制，细胞恶性增殖抑制端粒酶活性可防治肿瘤。抑制端粒酶活性可防治肿瘤。转录的转录的产物产物：第二节第二节 RNA的生物合成的生物合成 转录转录转录：转录：转录：转录：DNADNADNADNA指导下的指导下的指导下的指导下的RNARNARNARNA合成。合成。合成。合成。转录的转录的场所场所：信使信使RNARNA（mRNAmRNA）核糖体核糖体RNARNA（rRNAr
23、RNA）转运移转运移RNARNA（tRNAtRNA）转录的转录的原料原料：（NMP）nNTP（NMP）n+l ppi四种四种四种四种 NTPNTPNTPNTP：ATP、UTP、GTP、CTP 细胞核细胞核转录转录RNADNA 均以DNA为模板；都是生成3，5 磷酸二酯键；合成的方向都是5 3；遵从碱基配对规律。一、转录与DNA复制的相似之处：复制和转录的区别复制和转录的区别 二、转录的模板：模板链模板链：DNADNADNADNA双链中只一条链可双链中只一条链可双链中只一条链可双链中只一条链可做转录模板，又称为做转录模板，又称为做转录模板，又称为做转录模板，又称为“Watson链链”。编码链：编
24、码链：无转录功能的无转录功能的无转录功能的无转录功能的DNADNADNADNA链，链，链，链，又称为又称为又称为又称为“Crick链链”。二者可在同一条链上。二者可在同一条链上。转录是以转录是以转录是以转录是以结构基因结构基因结构基因结构基因作为单位的。作为单位的。作为单位的。作为单位的。5GCAGTACATGTC 33 c g t g a t g t a c a g 55GCAGUACAUGUC 3NAla Val His Val C编码链编码链模板链模板链mRNA蛋白质蛋白质转录转录翻译翻译不对称转录不对称转录5 5 3 3 3 3 5 5 模板链模板链编码链编码链编码链编码链模板链模板链
25、结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向模板链并非永远在同一条单链上。模板链并非永远在同一条单链上。三、RNA聚合酶不需引物不需引物不需引物不需引物,在单核苷酸的在单核苷酸的在单核苷酸的在单核苷酸的3 3 3 3-OH-OH-OH-OH上逐个加核苷酸。上逐个加核苷酸。上逐个加核苷酸。上逐个加核苷酸。（一）（一）原核生物原核生物的的RNARNA聚合酶聚合酶2，核心酶全酶 全酶：具有亚基核心酶：没有亚基RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合聚合酶全酶在转录起始区的结合 3种：类型 部位 转 录 产 物 对鹅膏蕈碱的敏感度 核仁 5.8S18S28S rRNA 不敏感 核质 mRNA,snRNA
26、,hnRNA 高度敏感 核质 tRNA,5SrRNA,一种snRNA,中度敏感（二）（二）真核生物真核生物的的RNA聚合酶聚合酶 (一)原核细胞的转录四、转录的过程起始起始起始起始延伸延伸延伸延伸 终止终止终止终止原原核核生生物物一一个个转转录录单单位位称称为为操操操操纵纵纵纵子子子子，包包括括若干个若干个结构基因结构基因及其上游的及其上游的调控序列调控序列。5 3 3 5 结构基因结构基因调控序列调控序列RNA-pol1 1、起始、起始启动子启动子：与与RNARNA聚合酶结合启动基因转录的聚合酶结合启动基因转录的DNADNA序序列，为列，为转录开始的位点转录开始的位点 (上游的上游的-35-
27、35序列和序列和-10-10序列序列)。A A A A、全酶全酶全酶全酶与启动子结合；与启动子结合；与启动子结合；与启动子结合；B B B B、DNADNADNADNA局部解开双螺旋；局部解开双螺旋；局部解开双螺旋；局部解开双螺旋；基因起点基因起点DNADNARNARNA聚合酶聚合酶起始的过程：起始的过程：起始的过程：起始的过程：C C C C、在在在在RNARNARNARNA聚合酶作用下聚合酶作用下聚合酶作用下聚合酶作用下发生第一次聚合反应，发生第一次聚合反应，发生第一次聚合反应，发生第一次聚合反应，形成形成形成形成转录起始复合物转录起始复合物转录起始复合物转录起始复合物RNApol(2)-
28、DNA-pppGpN-OH 3 转录起始复合物转录起始复合物:5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-OH 3 +ppiA A、合成开始合成开始后后,亚基释放，然后都由亚基释放，然后都由核心核心酶催化。酶催化。B B、核心酶沿模板移动，选择、核心酶沿模板移动，选择NTPNTP，暂时形成暂时形成DNA-RNADNA-RNA杂交链。杂交链。基因基因33端端模板链模板链合成方向合成方向基因基因55端端RNARNA2 2、延伸、延伸(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPiC C、RNARNA向前移动，向前移动，DNADNA解链酶向前推进，解链酶向前推进，RNARNA链延长。链延长。D
29、NADNA互补链取代杂交链中的互补链取代杂交链中的RNARNA，恢复双恢复双螺旋结构。螺旋结构。RNARNA链的延长链的延长合成方向合成方向532 2、延伸、延伸5 3 DNA原核生物转录过程中的羽毛状现象原核生物转录过程中的羽毛状现象核糖体核糖体RNARNA聚合酶聚合酶RNARNA聚合酶到达终止位点，聚合反应停止。聚合酶到达终止位点，聚合反应停止。释放释放RNARNA分子分子RNARNA聚合酶聚合酶脱离脱离3 3、终止、终止依赖依赖因子因子（终止子）的转录终止的转录终止非依赖非依赖因子的转录终止因子的转录终止分类：分类：A、不需因子（终止子）的终止a、发夹结构的形成：发夹结构的形成：DNAD
30、NA上上的回文序列的回文序列使使RNARNA产物产物3 3 端自身碱基互端自身碱基互补，形成补，形成发夹结构发夹结构，杂合链趋于解体杂合链趋于解体。b、产物的寡聚、产物的寡聚U片段促进片段促进RNA 从从DNA上脱落：上脱落：杂交链中杂交链中A-UA-U间氢键相对较弱，新生间氢键相对较弱，新生RNARNA易从模板上易从模板上脱落，不需脱落，不需 因子即可终止。因子即可终止。不需因子的终止发夹结构发夹结构寡聚寡聚U片段片段B、需因子终止因子是一个因子是一个6聚体蛋白，其功能：聚体蛋白，其功能：1）终止因子；）终止因子；2）NTPase活性：活性：3）解旋酶活性。）解旋酶活性。过程：过程：1）在）
31、在RNA存在下，水解存在下，水解NTP产能，使产能，使因子与因子与 RNApol结合；结合；2）解旋酶活性使）解旋酶活性使RNA：DNA杂合链拆开，释杂合链拆开，释放放RNA，酶和酶和因子一起从因子一起从DNA上脱落下来。上脱落下来。A T P需需因因子子终终止止特点：特点：-因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。因有核膜相隔，没有转录与翻译同步的现象。-一个基因上可同时进行多个转录过程，产生多一个基因上可同时进行多个转录过程，产生多条条RNARNA链。链。-蛋白质编码基因多是不连续的，编码部分（蛋白质编码基因多是不连续的，编码部分（外显外显子子）被不编码基因（）被不编码基因（内含子内含子）
32、隔断。）隔断。(二)真核细胞的转录细菌中合成的细菌中合成的mRNAmRNA大多不需要加工；大多不需要加工；真核细胞合成的真核细胞合成的mRNAmRNA需要加工。需要加工。五、转录产物的加工在专一酶作用下，切除多余部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多余部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多余部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多余部分或修饰，才成为“成熟的成熟的成熟的成熟的”RNARNARNARNA。涉及：涉及：(1)5-端的帽化（端的帽化（甲基化的鸟苷酸甲基化的鸟苷酸）(2)3-端的聚腺苷酸化（端的聚腺苷酸化（polyA)(3)hnRNA、snRNA的剪接的剪接 (4)碱基修饰碱基修饰
33、帽子结构帽子结构鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟的成熟的mRNA鸡鸡卵卵清清蛋蛋白白基基因因及及其其转转录录、转转录录后后修修饰饰第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 翻译翻译-概念：-场所：细胞质基质-碱基互补配对原则：将核酸中由 4 种核苷酸序列编码的遗传信息，通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序。-条件：-原料：氨基酸-模板：mRNAA A A AU U U UG G G GC C C C核糖体、rRNA、酶一、蛋白质的合成体系(一一一一)翻译模板翻译模板翻译模板翻译模板mRNAmRNAmRNAmRN
34、A及遗传密码及遗传密码及遗传密码及遗传密码(二二二二)核蛋白体是多肽链合成的装置核蛋白体是多肽链合成的装置核蛋白体是多肽链合成的装置核蛋白体是多肽链合成的装置(三三三三)tRNA)tRNA)tRNA)tRNA是转运氨基酸的工具是转运氨基酸的工具是转运氨基酸的工具是转运氨基酸的工具(一一一一)翻译模板翻译模板翻译模板翻译模板mRNAmRNA及及及及遗传密码遗传密码遗传密码遗传密码n n遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为遗传学将编码一个多肽的遗传单位称为顺反子顺反子。原原核核细细胞胞中中数数个个结结构构基基因因常常串串联联为为一一个个转转录录单单位位，转转录录生生成成的的mRNAmRNA可可编编码
35、码几几种种功功能能相相关关的的蛋蛋白白质质，为为多顺反子多顺反子mRNAmRNA 。真真核核一一个个mRNAmRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质，为为单单顺顺反反子子mRNAmRNA。原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质遗传密码：mRNAmRNA分子中相邻的三个核苷酸编成一分子中相邻的三个核苷酸编成一组代表某种氨基酸或组代表某种氨基酸或其他信息其他信息，是按，是按5353方向方向编码、不重叠
36、、无标点的编码、不重叠、无标点的三联体密码子三联体密码子。起始密码起始密码:AUG 甲硫氨酸甲硫氨酸终止密码终止密码:UAA，UAG，UGA 从从mRNA 5mRNA 5 端起始密码子端起始密码子AUGAUG到到3 3 端终止密端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架开放阅读框架。遗遗传传密密码码表表1、连续性连续性：编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断无间断无间断无间断也无交叉无交叉无交叉无交叉。遗传密码无标点符号：遗传密码无标点符号：通常从一个正确
37、起点通常从一个正确起点(AUGAUG)开始，开始，3 3个一组，一个不漏的读下去至终止密码。若个一组，一个不漏的读下去至终止密码。若删删/增，即引起突变增，即引起突变(移码突变移码突变）。）。遗传密码的特性特性Tyr Gly Ser ArgPro Thr Asp移码突变移码突变2、简并性简并性：同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象。同一种氨基酸有两个或更多密码子的现象。对应于同一种氨基酸的不同密码子称为对应于同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子同义密码子。色氨酸色氨酸与与甲硫氨酸甲硫氨酸仅有一个密码子。仅有一个密码子。意义：意义：DNADNA碱基有较大变化时，仍保持多肽碱基有较大变化时，仍保
38、持多肽 链中链中aaaa顺序不变。顺序不变。减少有害突变，保证了物种的稳定性。减少有害突变，保证了物种的稳定性。2.简并性简并性3、变偶性变偶性（摆动性摆动性）转运氨基酸的转运氨基酸的tRNAtRNA的反密码需要通过碱基互补与的反密码需要通过碱基互补与mRNAmRNA上的遗传密码上的遗传密码反向反向配对结合，但反密码与密码配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。意义意义：降低了由于第：降低了由于第3个碱基发生突变造成的误差。个碱基发生突变造成的误差。U摆动配对摆动配对U U密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子
39、配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG4.半半通用性通用性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。人类都通用。少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。的叶绿体。(二二)核蛋白体核蛋白体(核糖体核糖体)是多肽链合成的装置是多肽链合成的装置形态：形态：形态：形态：球形颗粒球形颗粒球形颗粒球形颗粒位置位置位置位置：细胞质细胞质细胞质细胞质 (原核细胞、真核细胞原核细胞、真核细胞原核细胞、真核细胞原核细胞、真核细胞)、叶绿体叶绿体叶绿体叶绿体和和和
40、和线粒体线粒体线粒体线粒体内部内部内部内部成分：成分：成分：成分：蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质+rRNArRNArRNArRNA结构：结构：结构：结构：大亚基大亚基大亚基大亚基+小亚基小亚基小亚基小亚基.小亚基小亚基小亚基小亚基大亚基大亚基大亚基大亚基核糖体大亚基核糖体大亚基核糖体大亚基核糖体大亚基X-X-X-X-衍射图衍射图衍射图衍射图核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体的类别的类别的类别的类别70S：原核细胞原核细胞 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 的核糖体的核糖体的核糖体的核糖体80S：真核细胞真核细胞的核糖体的核糖体核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体的类别的类别的类别的类别核蛋白体核蛋白体核蛋白体核
41、蛋白体的功能位点：的功能位点：的功能位点：的功能位点：1 1）mRNAmRNA结合位点：结合位点：大小亚基的结合面上，大小亚基的结合面上，为蛋白质合成处。为蛋白质合成处。2 2）P P位点：位点：肽酰基肽酰基tRNAtRNA结合位点结合位点3 3）A A位点：位点：氨酰基氨酰基tRNAtRNA结合位点结合位点原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式:E E位：排出位位：排出位(三三)tRNAtRNA是转运氨基酸的工具是转运氨基酸的工具反反反反密码环密码环密码环密码环氨基酸接受位点氨基酸接受位点氨基酸接受位点氨基酸接受位点（aaaa共价结合到共价结合到共价结合到共价结
42、合到A A残基上）残基上）残基上）残基上）反密码子反密码子反密码子反密码子密码子密码子与与反密码子反密码子配对的方式配对的方式U摆动配对U U密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG二、蛋白质的生物合成过程（一）氨基酸的激活（二）在核糖体上合成肽链 起始延长终止（三）肽链折叠和加工（一）氨基酸的活化（氨酰（氨酰（氨酰（氨酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA的合成）的合成）的合成）的合成）氨基酸氨基酸+tRNA氨酰氨酰-tRNAATP AMPPPi氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶氨酰氨酰
43、-tRNA-tRNA合成酶合成酶具高度专一性，表现在：具高度专一性，表现在：1 1）对）对氨基酸氨基酸；2 2）对）对tRNAtRNA从而保证了蛋白质合成的忠实性。从而保证了蛋白质合成的忠实性。场所？tRNA与酶结与酶结合模型合模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E PPi 第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E氨酰氨酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-Ala-tRNAtRNAAlaAla Ser-Ser-tRNAtRNASerSerMet-Met-t
44、RNAtRNAMetMet 真核生物真核生物：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet(fMet:NfMet:N-甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸)起始氨酰-tRNA的表示：细胞中有两种细胞中有两种细胞中有两种细胞中有两种tRNAtRNA可携带甲硫氨酸可携带甲硫氨酸可携带甲硫氨酸可携带甲硫氨酸:（1 1）起始）起始）起始）起始tRNAtRNA，可简写为，可简写为，可简写为，可简写为:tRNAtRNAi iMetMet （2 2）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部的）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部的）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部的）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部的tRNA,tRNA,
45、写作写作写作写作:tRNAtRNAMetMet（二）在核糖体上合成肽链 起始 延长终止1 1、起始：、起始：指指mRNAmRNA和起始氨酰和起始氨酰-tRNA-tRNA分别与核蛋白体结合分别与核蛋白体结合而形成而形成翻译起始复合物。翻译起始复合物。A.A.核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；B.mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；C.C.起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；D.D.核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。A、核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例起始因子（起始因子（起始因子（起始因子（IF3IF3IF3
46、IF3促使大小亚基分离，促使大小亚基分离，促使大小亚基分离，促使大小亚基分离，IF1IF1IF1IF1占据占据占据占据A A A A位点位点位点位点 ）IF-3IF-1A U G53IF-3IF-1B、mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例IF-3IF-1IF-2GTPC、起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小亚基结合到小亚基A U G53以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例起始因子（起始因子（起始因子（起始因子（IF2IF2IF2IF2促使起始促使起始促使起始促使起始rRNArRNArRNArRNA与与
47、与与P P P P小亚基结合）小亚基结合）小亚基结合）小亚基结合）由由由由 GTP GTP GTP GTP 分解提供能量分解提供能量分解提供能量分解提供能量IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiD、核蛋白体大亚基结合，核蛋白体大亚基结合，起始复合物起始复合物形成形成A U G53以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例2 2、延伸：、延伸：(核蛋白体循环核蛋白体循环)指根据指根据mRNAmRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从密码序列的指导，次序添加氨基酸从N N端向
48、端向C C端延伸肽链，直到合成终止的过程。端延伸肽链，直到合成终止的过程。包括以下三步：包括以下三步：包括以下三步：包括以下三步：进位进位 成肽成肽 转位转位（一）（一）进位进位指根据指根据mRNA下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使相应氨酰使相应氨酰-tRNA进进入核蛋白体入核蛋白体A位位。（二）（二）成肽成肽由转肽酶催化的肽键形成过程。由转肽酶催化的肽键形成过程。无负载无负载无负载无负载转肽酶（肽酰转移酶转肽酶（肽酰转移酶转肽酶（肽酰转移酶转肽酶（肽酰转移酶 ）（三）（三）移位移位延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA
49、的3侧移动 。移位酶移位酶核糖体沿着核糖体沿着核糖体沿着核糖体沿着mRNA53mRNA53mRNA53mRNA53方向移动一个密码子的距离。方向移动一个密码子的距离。方向移动一个密码子的距离。方向移动一个密码子的距离。fMetA U G53fMetTuGTP进进位位转转位位成肽成肽n n重复重复重复重复进位进位进位进位、转肽转肽转肽转肽、移位移位移位移位三个步骤，每重复一次肽三个步骤，每重复一次肽三个步骤，每重复一次肽三个步骤，每重复一次肽链即增长一个氨基酸。链即增长一个氨基酸。链即增长一个氨基酸。链即增长一个氨基酸。当当mRNAmRNA上上终止密码子终止密码子出现后，多肽链合成停止，出现后，
50、多肽链合成停止，肽链从肽酰肽链从肽酰-tRNA-tRNA中释出，中释出，mRNAmRNA、核蛋白体等分离。、核蛋白体等分离。3 3、终止：、终止：终止相关的蛋白因子称为终止相关的蛋白因子称为释放因子释放因子(RF)一一是是识识别别终终止止密密码码，如如RF-1RF-1特特异异识识别别UAAUAA、UAGUAG；而而RF-2RF-2可可识识别别UAAUAA、UGAUGA。二是诱导转肽酶变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。二是诱导转肽酶变为酯酶活性，使肽链从核蛋白体上释放。释放因子的功能释放因子的功能:原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释