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1、第一节 DNADNA的复制与修复的复制与修复 DNADNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。生物体的遗传信息就贮存在DNADNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。第1页/共113页DNADNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNADNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。第2页/共113页一 .DNA.DNA的复制（一）、半保留复制 DNADNA在复制时，以亲代DNADNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNADNA，每个子代DNADNA中都含有一股亲代DNADNA链，这种现象称
2、为DNADNA的半保留复制。第3页/共113页第4页/共113页（二）、DNADNA复制的起始点和方式复制子是DNADNA能独立进行复制的单位。需在特定的位点起始，可能还有终点。在原核生物中，复制起始点通常为一个，复制方向大多是双向的，也有单向的，而在真核生物中则为多个复制起始点。第5页/共113页（三）、DNA聚合反应有关的酶1.DNA1.DNA聚合反应聚合反应DNADNA聚合反应的特点：聚合反应的特点：（1 1）以以4 4种种dNTPdNTP为底物；为底物；（2 2）DNADNA模板；模板；MgMg2 2+（3 3）带）带3-OH3-OH末端的引物；末端的引物；（4 4）延长方向）延长方向
3、5 35 3；（5 5）产物）产物DNADNA的性质与模板相同。的性质与模板相同。DNADNA聚合酶Mg2+第6页/共113页聚合酶聚合酶在原核生物（大肠杆菌）中，目前发现的DNADNA聚合酶有五种，研究较多的有三种，分别命名为DNADNA聚合酶（pol pol），DNADNA聚合酶（pol pol），DNADNA聚合酶（pol pol），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。参与DNADNA复制的主要是pol pol 和pol pol。第7页/共113页pol pol 为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段称为KlenowKlenow片段，具有5353聚合酶
4、活性和3535外切酶的活性。另一小片段有5353外切酶的活性。第8页/共113页pol pol 由十种亚基组成，其中亚基具有5353聚合DNADNA的酶活性，因而具有复制DNADNA的功能；而亚基具有3535外切酶的活性，因而与DNADNA复制的校正功能有关。DNA-pol和DNA-pol 为修复酶，DNA-pol 真正起复制作用的酶，为复制酶。第9页/共113页 原核生物中的三种DNADNA聚合酶第10页/共113页核酸外切酶活性35外切酶活性53外切酶活性第11页/共113页3 3、DNADNA连接酶连接酶催化一条DNA链的3末端与相邻的另一条DNA链的5末端之间的磷酸二酯键的合成。与同一
5、互补链结合并相邻。（双链DNA切口）条件：需一段DNADNA片段具有3-OH3-OH，而另一段DNADNA片段具有5-Pi5-Pi基；未封闭的缺口位于双链DNADNA中，即其中有一条链是完整的；需要消耗能量。第12页/共113页（四）（四）DNADNA的半不连续复制的半不连续复制半不连续复制：双链DNA分子的两条链是反向平行的。而DNA聚合酶的方向都是53。当DNA复制时，一条链是连续合成的，称前导链，而另一条在53方向合成小片段DNA（冈崎片段），然后通过酶将这些片段连接起来，这不连续合成的DNA链为滞后链。冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DN
6、A复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。第13页/共113页前导滞后第14页/共113页1、复制的起始 由蛋白因子识别复制起始点解旋解链，形成复制叉：由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。引发体组装：蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。引发：在引物酶的催化下，以DNADNA为模板，合成一段短的RNARNA片段，从而获得33端自由羟基（3-OH3-OH）。（五）（五）DNADNA复制的过程
7、复制的过程（原核生物）（原核生物）起始、延长、终止第15页/共113页拓扑异构酶（又称DNA旋转酶）拓扑异构酶可使DNA双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。拓扑异构酶可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解后，再将其连接起来。解螺旋酶又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。第16页/共113页单链DNADNA结合蛋白（SSBSSB）这是一些能够与单链DNADNA结合的蛋白质因子。其作用为：使解开双螺旋后的DNADNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNADNA，便于以其为模板复制子代DNADNA；保护单链DNA
8、DNA，避免核酸酶的降解。引物酶(合成RNA)引物酶本质上是一种依赖DNADNA的RNARNA聚合酶，该酶以DNADNA为模板，聚合一段RNARNA短链引物，以提供自由的3-OH3-OH，使子代DNADNA链能够开始聚合。第17页/共113页2.2.复制的延长由DNADNA聚合酶催化，以3535方向的亲代DNADNA链为模板，从5353方向聚合子代DNADNA链。在原核生物中，参与DNADNA复制延长的是DNADNA聚合酶。引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，滞后链重新合成RNARNA引物，继续进行链的延长。第18页/共113页解第19页/共113页3.3.复制的终止去除引物，
9、填补缺口；连接冈崎片段；在原核生物中，由DNADNA聚合酶来水解去除RNARNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNADNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在DNADNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNADNA长链。第20页/共113页前导滞后第21页/共113页拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶DNA连接酶引物前导链滞后链冈崎片段5533第22页/共113页DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连 接接 酶酶
10、RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5，3，3，5，3，5，第23页/共113页真核生物端粒的形成：端粒是指真核生物染色体线性DNADNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。线性DNADNA在复制完成后，其末端由于引物RNARNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶的催化下，进行延长反应。端粒酶是一种RNA-RNA-蛋白质复合体，它可以其RNARNA为模板，通过逆转录过程对末端DNADNA链进行延长。（既有模板，又有逆转录酶）以自身的RNA为模板延长DNA单链，然后反折为双链。端粒酶与生物体的衰老、肿瘤的发生有关。第24页/共113页端粒酶的作用机制第25
11、页/共113页DNADNA复制的保真性：为了保证遗传的稳定，DNADNA的复制必须具有高保真性。DNADNA复制时的保真性主要与下列因素有关：1 1遵守严格的碱基配对规律；2 2DNADNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择；3 3对复制过程中出现的错误及时进行校正。第26页/共113页二、DNADNA的损伤与修复（一）、DNADNA的损伤（突变）由自发的或环境的因素引起DNADNA一级结构的任何异常的改变称为DNADNA的损伤，也称为突变。常见的DNADNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。第27页/共113页引起突变的因素：1 1自发因素：2 2物理因素：由紫外线、电离辐射
12、、X X射线等引起的DNADNA损伤。3 3化学因素：如亚硝酸与亚硝酸盐。第28页/共113页DNADNA突变的效应：1 1同义突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子第三位碱基的改变但不引起密码子意义的改变，其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变，但有时可引起翻译效率降低。2 2误义突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。3 3无义突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基被置换而改变成终止密码子，引起多肽链合成的终止。4 4移码突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。第29页
13、/共113页（二）、DNADNA损伤的修复 DNADNA损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。错配修复第30页/共113页（一）直接修复：1 1光复活：这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。其修复过程为：光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物在300300600nm600nm可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复光复活酶从DNADNA上解离。第31页/共113页 2 2转甲基作用：在转甲基酶的催化下，将DNADNA上的被修饰的甲基去除。此时，转甲基酶自身被甲基化而失活。3 3直接连接：DNADNA断裂形成的缺口，可以在DNADNA
14、连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。第32页/共113页（二）取代修复：1 1切除修复：这也是一种广泛存在的修复机制，可适用于多种DNADNA损伤的修复。该修复机制可以分别由两种不同的酶来发动，一种是核酸内切酶，另一种是DNADNA糖苷酶。内第33页/共113页 2 2重组修复：这是DNADNA的复制过程中所采用的一种有差错的修复方式。第34页/共113页3.错配修复DNA在复制过程中发生错配，如果新合成的链被矫正，基因编码信息可得到恢复；但如果模板链被矫正，基因突变就被固定。第35页/共113页第二节第二节 RNARNA的生物合成和加工的生物合成和加工 一、DNA指导下的RNA 合成转录
15、：DNA指导下的RNA 合成 在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录。第36页/共113页RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点.特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位。启动子终止子第37页/共113页DNA指导的RNA聚合酶单链DNA为模板，Mg2 2+四种核糖核苷三磷酸（NTP）为底物不需要引物从53聚合RNA无校正功能第38页/共113页转录的不对称性转录的不对称性就是指以双链DNA中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由DNA传递给RNA。第39
16、页/共113页对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。能够转录RNA的那条DNA链称为负链(模板链），而与之互补的另一条DNA链称为正链（编码链）。模板链编码链553355第40页/共113页RNA转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板DNA链的方向为35，而RNA链的合成方向为53。合成的RNA中，如只含一个基因的遗传信息，称为单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则称为多顺反子。第41页/共113页原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即2。亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（2）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。第42页
17、/共113页l真核生物中的RNA聚合酶可按其对-鹅膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由1012个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。第43页/共113页RNA转录合成的基本过程 1 1、识别原核生物RNA聚合酶中的因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA顺序称为启动子原核生物的两个启动子：-10序列和-35序列。RNA聚合酶与启动子结合后，可开始转录。第44页/共113页原核生物启动子原核生物启动子TGTTGACATATAAT-10区-35区启动子转录起始部位+1基因转录区5RNA产物5533编码链模板链第4
18、5页/共113页真核生物的转录起始区上游也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒。除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如CAAT盒及GC盒等。真核生物的转录起始较为复杂。第46页/共113页l真真核核生生物物的的转转录录起起始始较较为为复复杂杂。目目前前已已知知RNA聚聚合合酶酶至至少少有有六六种种不不同同的的蛋蛋白白因因子子参参与与转转录录复复合合体体的的形形成成。这这些些蛋蛋白白因因子子被被称称为为转转 录录 因因 子子（trans-criptionalfactor,TF)。包包括括TFA，TFB，TFD，TFE，TFF，TF-I。第47页/共113页转录因
19、子转录因子功功能能TFA稳定稳定TFD结合结合TFB促进促进pol结合结合TFD辨认辨认TATA盒盒TFEATPaseTFF解旋酶解旋酶真核生物RNA聚合酶转录因子及其功能第48页/共113页2 2、起始RNA聚合酶全酶促使局部双链解开，并催化ATP或GTP与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个3,5-磷酸二酯键。第49页/共113页3 3、延长因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。第50页/共113页第51页/共113页4、终止终止子：提供转录终止信号的DNA序列。RNA转录合成的终止机制有两种：1自动终止：模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的
20、富含GC和AT的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。2依赖辅助因子的终止：由终止因子(因子)识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。第52页/共113页第53页/共113页二、RNA的转录后加工原核生物的mRNA不需要翻译前修饰，但tRNA 和rRNA需转录后加工。加工方式有切断、化学修饰等。rRNA前体分子被切割成成熟的23S、16S和5S rRNA以及一个tRNA，tRNA也是切割前体分子生成。rRNA和tRNA还要进行化学修饰，如甲基化。16S rRNA23S rRNA5S rRNAtRNARNA前体分子第54页/共1
21、13页真核生物中RNA的加工mRNA的转录后加工1加帽即在mRNA的5-端加上m7GTP的结构。此过程发生在合成一结束，在细胞核内。加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。该帽可使RNA免受核酸酶降解，还在蛋白质合成的起始步骤中起作用。第55页/共113页第56页/共113页第57页/共113页 2加尾这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3-端一些过剩的核苷酸，然后再加入polyA。polyA结构与mRNA的半寿期有关。多聚腺苷酸尾保护最终的mRNA 3 -端免受核酸酶降解而稳定mRNA，还可增加mRNA翻译
22、的效率。第58页/共113页l基因是DNA片段，DNA分子中最小的功能单位。l真核生物中大部分蛋白质编码的基因是不连续的，为断裂基因，由于基因中内含子的存在。mRNA1 872bpABCDEG7 700bpF内含子：基因中不为多肽编码，不在mRNA中出现。外显子：为多肽编码的基因片段。3剪接第59页/共113页切除内含子序列，将相邻外显子的末端连接起来形成功能性mRNA，这一过程为RNA剪接。真核生物RNA的剪接一般需核内小RNA（snRNA）参与构成的核蛋白体参加。一些snRNA对RNA剪接具催化作用，是催化RNA。具有催化活性的RNA分子称为核酶。断裂基因有以下优点：1.几个外显子编码蛋白
23、质的不同功能或结构区域，可加速新蛋白质的演化（外显子改组）；2.可变剪接途径，使细胞从单一基因的原始转录物合成几种功能特异的蛋白质。第60页/共113页外显子第61页/共113页 4内部甲基化：由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。第62页/共113页真核生物mRNA的转录后加工修饰第63页/共113页tRNA的转录后加工主要有以下几种加工方式：l切断。l剪接。1.化学修饰。第64页/共113页rRNA的转录后加工第65页/共113页三、RNA指导下的RNA 和DNA合成（一）RNA的复制RNA复制酶：RNA模板、Mg2 2+、四种核糖核苷三磷酸（NTP）（二）RNA的逆转录以 RNA为模
24、板合成DNA。逆转录酶：RNA为模板、Mg2 2+、四种脱氧核糖核苷三磷酸（dNTP）、需要引物、DNA合成方向53第66页/共113页第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质的生物合成过程，就是将DNA传递给mRNA的遗传信息，再具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为翻译。第67页/共113页中心法则中心法则遗传信息传递的规律遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译复制、转录、翻译).).转录转录 翻译翻译DNARNA蛋白质蛋白质mRNAtRNA反转录反转录rRNA转录、翻译转录、翻译RNA（病毒病毒）蛋白质（病毒）蛋白质（病毒）复复制制复复制制第68页/共113
25、页原料原料：2020种氨基酸种氨基酸条件条件：mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA ATP ATP、GTPGTP等供能物质等供能物质 无机离子、有关的酶、无机离子、有关的酶、蛋白因子等。蛋白因子等。翻译翻译:以以RNARNA中中mRNAmRNA为模板为模板,按照其核苷酸按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程过程.第69页/共113页一、一、遗传密码遗传密码遗遗传传密密码码：指mRNAmRNA中的核苷酸排列序列与蛋白质中的氨基酸排列序列的关系。mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码子子或或三三
26、联联密密码码。共有64种不同的密码。一个三联体密码（密码子）决定着一个氨基酸。第70页/共113页 四种核苷酸编成三联体可形成四种核苷酸编成三联体可形成4 43 3个即个即6464个密码子个密码子.其中其中:1.1.一个起始密码一个起始密码:AUG:AUG并兼作蛋氨酸的密码并兼作蛋氨酸的密码.2.2.三个终止密码三个终止密码:UAA UGA UAG:UAA UGA UAG3.3.多数氨基酸拥有多数氨基酸拥有2-42-4个密码个密码.第71页/共113页遗传密码具有以下特点：连续性；简并性；通用性；（但在线粒体或叶绿体中特殊）方向性，即解读方向为53 ；摆动性；起始密码：AUG；终止密码：UAA
27、、UAG、UGA。第72页/共113页第73页/共113页遗传密码的连续性正确的阅读是从起始密码子开始，按一定的阅读框架连续读下去，直至遇到终止密码子为止。5到3方向阅读，不重复，无标点符号。移码突变第74页/共113页遗传密码的简并性即同一个氨基酸有两个或更多密码子的现象。只有色氨酸与甲硫氨酸仅有一个密码子。对应于同一种氨基酸的不同密码子为同义密码子。第75页/共113页遗传密码的摆动性密码的简并性往往表现在密码子的第三位碱基上。tRNA上的反密码子与mRNA密码子配对时，密码子第一位和第二位碱基配对是严格的，第三位碱基可以有一定的变动，这种现象称为密码的摆动性。遗传密码的通用性各种低等和高
28、等生物基本上共用同一套遗传密码。但存在一些差异。第76页/共113页二、蛋白质合成（翻译）二、蛋白质合成（翻译）原核生物中翻译概述核糖体结合到mRNAmRNA分子上，从分子上，从55端向端向33端阅读核苷酸序列，从端阅读核苷酸序列，从N N末端向末端向C C末末端方向由氨基酸合成相应的蛋白质。端方向由氨基酸合成相应的蛋白质。所有氨基酸都共价结合到所有氨基酸都共价结合到tRNAtRNA上形成氨酰上形成氨酰tRNAtRNA，每个氨酰，每个氨酰tRNAtRNA都有反密码都有反密码子，与互补的子，与互补的mRNAmRNA上的密码子氢键结合，根据上的密码子氢键结合，根据mRNAmRNA碱基序列使不同的碱
29、基序列使不同的氨基酸之间形成肽键。氨基酸之间形成肽键。第77页/共113页蛋白质合成存在三个阶段：起始、延伸、终止。起始：形成mRNA核糖体复合物，起始密码子结合起始氨酰tRNA（第一个氨酰tRNAtRNA）延伸：依次阅读密码子，多肽链在C C端增加氨基酸而延长。终止：遇到终止密码子，因终止密码子无对应的氨酰tRNAtRNA。第78页/共113页 tRNAtRNA是氨基酸的转运工具,能携带活化的氨基酸到核糖体.tRNA.tRNA是三叶草形结构。氨基酸共价结合到tRNA3tRNA3端CCACCA序列的A A残基上。氨酰氨酰tRNAtRNA的合成的合成 tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，
30、可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就称为反密码(anticoden)(anticoden)。第79页/共113页第80页/共113页l反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即原则，即AU，GC配对。但反密码的第一配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为，则可与，则可与A、U或或C配对配对，如为，如为U，则可与，则可与A或或G配对配对，这种配对称为，这种配对称为不稳定配对不稳定配对。第81页/共113页 t
31、RNAtRNA有特异性,每个tRNAtRNA只运载一个氨基酸，因密码的简并性，存在几种带相应反密码子的tRNAtRNA运载同一种氨基酸。每种tRNAtRNA均有反密码,能与mRNAmRNA上相应的密码互补结合(碱基互补配对).).第82页/共113页酪酪555533AUGGUUUACACA酪氨酰酪氨酰-tRNA反密码反密码mRNA密码与反密码的碱基配对密码与反密码的碱基配对第83页/共113页合成氨酰tRNAtRNA的作用：1.1.接头作用，以保证正确的氨基酸序列。2.2.氨基酸的活化作用，氨基酸与tRNAtRNA之间的共价键是高能键，使氨基酸与延伸的多肽链末端形成肽键，不与tRNAtRNA相
32、连的氨基酸不能加到延伸的多肽链上。第84页/共113页氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酸的活化氨基酸的活化1 1、反应式：、反应式：AA+tRNA+ATPAA+tRNA+ATP氨基酰-tRNA-tRNA合成酶氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA+AMP+PPi+AMP+PPi2 2、AAAA结合位置：结合位置：AAAA的的-羧基与羧基与tRNA tRNA 33末端腺苷酸中末端腺苷酸中核糖核糖2 2 或或33羟基以酯键相结合。羟基以酯键相结合。第85页/共113页第86页/共113页起始密码子AUGAUG编码甲硫氨酸（蛋氨酸）细胞中有两种携带甲硫氨酸的tRNAtRNA，能够识别mRNAmRNA中55端起
33、始密码AUGAUG的tRNAtRNA是一种特殊的tRNAtRNA，称为起始tRNAtRNA（tRNAtRNAiMetMet ），另一种携带甲硫氨酸为tRNAtRNAMetMet。在原核生物中，有一甲酰化酶，使Met-tRNAMet-tRNAiMetMet中的氨基甲酰化成fMet-tRNAfMet-tRNAifMetfMet，新蛋白质N N端的第一个氨基酸是N-N-甲酰甲硫氨酸；另一种携带甲硫氨酸的tRNAtRNAMetMet，识别非起始部位的甲硫氨酸密码AUGAUG。两种甲硫氨酰-tRNA-tRNA由同一甲硫氨酰-tRNA-tRNA合成酶催化，被蛋白质合成因子（起始和延伸因子）所区别。第87页
34、/共113页l在原核生物中核糖体大小为70S70S，可分为30S30S小亚基和50S50S大亚基 ，rRNArRNA有三种：5S5S，16S16S，23S23S。其中，16S16S的rRNArRNA参与构成核蛋白体的小亚基，而5S5S和23S23S的rRNArRNA参与构成核蛋白体大亚基。l在真核生物中核糖体大小为80S80S，也分为40S40S小亚基和60S60S大亚基 ，rRNArRNA有四种：5S5S，18S18S，28S28S。其中，18S18S的rRNArRNA参与构成核蛋白体小亚基，其余的rRNArRNA参与构成核蛋白体大亚基。核糖体的结构和功能：rRNArRNA与蛋白质组成核蛋白
35、体(核糖体),),是蛋白质合成的场所.由大小两个亚基组成:第88页/共113页核核蛋蛋白白体体的的组组装装第89页/共113页l大肠杆菌核蛋白体大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭的空间结构为一椭圆球体，其圆球体，其30S亚亚基呈哑铃状，基呈哑铃状，50S亚基带有三角，中亚基带有三角，中间凹陷形成空穴，间凹陷形成空穴，将将30S小亚基抱住，小亚基抱住，两亚基的结合面为两亚基的结合面为蛋白质生物合成的蛋白质生物合成的场所。场所。第90页/共113页核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：小亚基小亚基:可与mRNA、GTP和起始tRNA结合,沿沿5 35 3方向移动方向移动.大亚基大亚基:有两个氨酰氨酰
36、tRNAtRNA结合位点：受位(A(A位)（右）氨酰基位，结合氨基酰-tRNA-tRNA。给位(P(P位)（左）肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNAtRNA结合，成肽具有肽酰转移酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。具有GTPase活性：水解GTP，获得能量 第91页/共113页AUGACA55蛋蛋苏苏UGUGUU33受受位位(A位位)给给位位(P位位)大亚基大亚基小亚基小亚基第92页/共113页蛋白质合成的起始蛋白质合成起始由起始因子催化，原核生物中，有三种起始因子（IF1 IF2 IF3），其作用主要是促进核糖体小亚基（30S）与fMet-tRNAifMet、模板
37、mRNA及GTP结合形成30S起始复合物。第93页/共113页IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。GTP被水解，IF1和IF2从复合物上脱落。此时，tRNAifMet的反密码UAC与mRNA上的起动密码AUG互补结合，tRNAifMet结合在核蛋白的给位（P位）第94页/共113页AUGACA5533AUGACA5533UACUACAUGACA5533小亚基小亚基IF3mRNA IF1 IF2fMet-tRNAifMetGTP大亚基大亚基GDP+PiIF1 IF2受位受位给位给位fMetfMet肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段IF3IF3IF1
38、IF2 IF3 GTP第95页/共113页肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段与小亚基结合与小亚基结合与蛋氨酰与蛋氨酰-tRNA-tRNA结合结合3.3.大小亚基结合大小亚基结合第96页/共113页蛋白质合成的延伸1.1.进位进位:氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进进入受位入受位;2.2.转肽转肽:形成肽键形成肽键,在在肽酰转移酶（转肽酶）作作用下用下,给位与受位结合给位与受位结合;3.3.移位移位:核糖体向核糖体向33端端移动一个密码子的位置移动一个密码子的位置,空出受位空出受位,不断地进位、不断地进位、转肽、移位转肽、移位,使肽链延使肽链延长长.第97页/共113页AUGACA5533UA
39、C蛋蛋苏苏UGUAUGACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUGACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUGACA55蛋蛋苏苏UGUGUU333333GTPGDP+PiEF-TGDP+PiGTP起始复合体起始复合体进位进位转肽转肽移位移位Mg+K+肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段第98页/共113页第99页/共113页第100页/共113页肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段1.1.氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进位进位;2.2.在转肽酶作用下在转肽酶作用下,形成肽键形成肽键;3.3.核糖体向核糖体向33端移动一个密码子端移动一个密码子,继续继续 进位、转肽、移位的循环进位、转肽、移位的循
40、环第101页/共113页蛋白质合成的终止核糖体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入受位。1识别：释放因子（RF）识别终止密码，进入核糖体的受位。2水解：RF使转肽酶变为水解酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。3解离：通过水解GTP，使核糖体与mRNA分离，tRNA、RF脱落，核糖体解离为大、小亚基。第102页/共113页AUGUAA55UACAUGUAA55UAC3333终终终终AUGUAA55UAC33终终5533UAC终终肽链肽链第103页/共113页肽链合成的终止阶段肽链合成的终止阶段1.1.出现终止密码并与终止因子结合出现终止密码并与终止因子结合;2.2.
41、肽键水解肽键水解,多肽释放多肽释放;3.tRNA,mRNA,3.tRNA,mRNA,大小亚基解离大小亚基解离.第104页/共113页真核生物中的翻译：基本过程与原核生物相同，只是涉及的成分更多，在个别步骤上存在一些差别。主要有1.1.核糖体大小、组成不同，但各亚基的功能相似。2.2.蛋白质合成的起始需要起始tRNAtRNA，这种氨酰tRNAtRNA称为Met-Met-tRNAtRNAiMetMet，起始氨基酸不是甲酰甲硫氨酸，而是甲硫氨酸（不甲酰化）。3.3.原核生物mRNAmRNA是多顺反子，起始密码子AUG5AUG5端有一短段富含嘌呤（称SDSD序列）结合在小亚基上，标明AUGAUG为起始
42、密码子，使得多顺反子mRNAmRNA上的每个蛋白质都在正确的起始为开始翻译。真核生物中，mRNAmRNA是单顺反子，没有SDSD序列，小亚基结合到mRNAmRNA的帽子上。4.4.真核生物比原核生物有更多的起始因子，并且有帽子结合蛋白。第105页/共113页l在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。状结构。l由若干核蛋白体结合在一条由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多上同时
43、进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体多核蛋白体.。第106页/共113页多肽链合成后的加工修饰一级结构的加工修饰：一级结构的加工修饰：1N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：lN端端甲甲酰酰蛋蛋氨氨酸酸，必必须须在在多多肽肽链链折折迭迭成成一一定定的的空间结构之前被切除。空间结构之前被切除。去甲酰化：去甲酰化：甲酰化酶甲酰化酶甲酰蛋氨酸甲酰蛋氨酸-肽肽甲酸甲酸+蛋氨酸蛋氨酸-肽肽去蛋氨酰基：去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酸氨基肽酶蛋氨酰蛋氨酰-肽肽蛋氨酸蛋氨酸+肽肽第107页/共113页2氨基酸的修饰：氨基酸的修饰：由由专专一一性
44、性的的酶酶催催化化进进行行修修饰饰，包包括括糖糖基基化化、羟羟基化、磷酸化、甲酰化等。基化、磷酸化、甲酰化等。3二硫键的形成：二硫键的形成：由专一性的氧化酶催化，将由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为氧化为-S-S-。4肽段的切除：肽段的切除：由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。第108页/共113页高级结构的形成：高级结构的形成：1构象的形成：构象的形成：l在在分分子子伴伴侣侣、辅辅助助酶酶的的协协助助下下，形形成成特特定的空间构象。定的空间构象。2亚基的聚合。亚基的聚合。3辅基的连接。辅基的连接。第109页/共113页靶向输送：靶向输送：l蛋白质合成
45、后，定向地被输送到其执行蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。大多数情况功能的场所称为靶向输送。大多数情况下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结下，被输送的蛋白质分子需穿过膜性结构，才能到达特定的地点。因此，在这构，才能到达特定的地点。因此，在这些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一些蛋白质分子的氨基端，一般都带有一段疏水的肽段，称为段疏水的肽段，称为信号肽信号肽。第110页/共113页l常常见见的的信信号号肽肽由由1040个个氨氨基基酸酸残残基基组组成成，N端端为为带带正正电电荷荷的的氨氨基基酸酸残残基基，中中间间为为疏疏水水的的核核心心区区，而而C端端由由小小分分子子氨氨基基酸酸残残基基组成，可被信号肽酶识别并裂解。组成，可被信号肽酶识别并裂解。l分分泌泌型型蛋蛋白白质质的的定定向向输输送送，就就是是靠靠信信号号肽肽与与胞胞浆浆中中的的信信号号肽肽识识别别体体（SRP）识识别别并并特特异异结结合合，然然后后再再通通过过SRP与与膜膜上上的的受受体体停停泊泊蛋蛋白白（DP）识识别别并并结结合合后后，将所携带的蛋白质送出细胞。将所携带的蛋白质送出细胞。第111页/共113页分泌型蛋白质的靶向输送第112页/共113页感谢您的观看！第113页/共113页