复制转录与蛋白质合成精选PPT.ppt
目目 录录复制转录与蛋白质合成第1页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录DNARNAPr复制复制转录转录逆转录逆转录翻译翻译 分子遗传学的中心法则分子遗传学的中心法则DNARNAPr复制复制转录转录逆转录逆转录翻译翻译第2页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 第一节第一节 DNA的生物合成的生物合成 第3页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录复制复制是指遗传信息的传递，以母链是指遗传信息的传递，以母链DNA为模板合成子链为模板合成子链DNA的过程。的过程。其实质是在酶促作用下，单个的脱其实质是在酶促作用下，单个的脱氧核苷酸通过氧核苷酸通过3 3，5 5-磷酸二酯键聚合的过程。磷酸二酯键聚合的过程。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA一、一、DNA的复制的复制（1）DNA复制的特征复制的特征第4页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录1.DNA1.DNA复制方式复制方式:半保留复制半保留复制*概念：概念：在复制过程中，在复制过程中，DNA双螺旋解开成为双螺旋解开成为两条单链两条单链(亲代链亲代链)，以每一条单链为模板，以每一条单链为模板，按照按照碱基配对规律碱基配对规律，各自合成一条与之互补的新链，各自合成一条与之互补的新链（子代链），形成两个结构和碱基序列完全一致（子代链），形成两个结构和碱基序列完全一致的子代的子代DNA，其中每一个子代其中每一个子代DNA分子中都保分子中都保留一条来自亲代的链。留一条来自亲代的链。复制复制亲代亲代DNA子代子代DNA第5页，讲稿共141张，创作于星期日AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链母链DNA 复制过程中形成的复制过程中形成的复制叉复制叉子代子代DNA 目目 录录第6页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录按按半半保保留留复复制制方方式式，子子代代DNA与与亲亲代代DNA的的碱基序列一致碱基序列一致半保留复制的意义半保留复制的意义1.1.遗传的保守遗传的保守2.2.物种的稳定物种的稳定3.3.决定后代的生物学性状和代谢类型决定后代的生物学性状和代谢类型.第7页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2.复制的半不连续性复制的半不连续性3 3 5 5 解链方向解链方向3535前导链前导链滞后链滞后链533.有特定的起始点有特定的起始点4.双向复制双向复制核酸链的合成方向：核酸链的合成方向：5 3第8页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录1、模板：、模板：已解开的已解开的DNA单链单链2、底物、底物(原料原料)：dATP,dGTP,dCTP,dTTP但在合成但在合成DNA链时以链时以dNMP为基本结构单位为基本结构单位3、引物、引物:为一小段的为一小段的RNA分子，提供分子，提供3-OH 末端与进入模板的第一个底物相连末端与进入模板的第一个底物相连（二）、参与（二）、参与DNA复制的物质复制的物质 第9页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（1）、）、DNA聚合酶聚合酶（2）、引物酶）、引物酶（3）、）、DNA解旋酶解旋酶（5）、单链）、单链DNA结合蛋白质结合蛋白质（4）、拓扑异构酶）、拓扑异构酶（6）、）、DNA连接酶连接酶4、酶和蛋白因子、酶和蛋白因子第10页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录原核生物的原核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol （1）DNA聚合酶聚合酶催化底物催化底物dNTP聚合为新生聚合为新生DNA链的酶链的酶除具有催化除具有催化DNA链生成外，还具链生成外，还具有外切酶活性，可切除引物和校有外切酶活性，可切除引物和校读错配的核苷酸。读错配的核苷酸。第11页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录功能功能是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。DNA-pol 第12页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol 有有引物酶活性引物酶活性，可以合成一段，可以合成一段RNA引物。引物。延长延长DNA子链的主要酶，子链的主要酶，校读功能校读功能。在在DNA损伤中起修复作用损伤中起修复作用 。在复制过程中起在复制过程中起校读、修复和填补缺口的校读、修复和填补缺口的作用。作用。在在线粒体线粒体DNA复制中起催化作用。复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 第13页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（2 2）引物酶）引物酶是一种是一种RNA聚合酶，复制起始时催化生聚合酶，复制起始时催化生成成RNA引物。引物。（3 3）DNA解旋酶解旋酶利用利用ATP供能，作用于氢键，使供能，作用于氢键，使DNA双双链解开成为两条单链链解开成为两条单链（4 4）拓扑异构酶）拓扑异构酶 消除超螺旋消除超螺旋第14页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成目目 录录第15页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 （5）单链）单链DNA结合蛋白结合蛋白(SSB)与解开的与解开的DNA单链结合单链结合 1.防止解开的防止解开的DNA单链重新形成双螺旋。单链重新形成双螺旋。2.避免核酸酶的水解作用。避免核酸酶的水解作用。第16页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（6 6）DNA连接酶连接酶连连接接DNA链链3-OH末末端端和和相相邻邻DNA链链5-P末末端端，使使二二者者生生成成3,5-磷磷酸酸二二酯酯键键，从从而而把两段相邻的把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。第17页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录DNA 连接酶连接酶n nLigase，连接连接 DNA 双链的单链切口，此反应双链的单链切口，此反应需要能量。需要能量。n n大肠杆菌大肠杆菌 DNA 连接酶利用连接酶利用 NAD提供能量。提供能量。n n n n n n OH POH P3 53 55 35 35 35 3连接酶连接酶连接酶连接酶第18页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（三）、（三）、DNA生物合成过程生物合成过程 以原核生物的以原核生物的DNA复制为例复制为例第19页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录1 1、复制的起始、复制的起始需要解决两个问题：需要解决两个问题：.DNA解开成单链，提供模板。解开成单链，提供模板。.合成引物合成引物RNA，提供，提供3-OH末端。末端。原核生物的原核生物的DNA生物合成生物合成 包括复制的包括复制的起始，延长，终止起始，延长，终止三个阶段三个阶段第20页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 Dna A Dna B、Dna CDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 由由拓扑异构酶拓扑异构酶和和和和解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶将将DNA双链解开，并由双链解开，并由SSB结结合于解开的单链上，形成复制叉，合于解开的单链上，形成复制叉，引物酶引物酶合成合成RNA引物，结合于引物，结合于DNA复制起始点。复制起始点。解旋酶解旋酶解旋酶解旋酶第21页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录3 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5引物引物酶酶SSB第22页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2 2、复制的延长、复制的延长复复制制的的延延长长指指在在DNA聚聚合合酶酶催催化化下下，以以DNA母母链链为为模模板板，将将dNTP水水解解后后以以dNMP的的方方式式逐逐个个从从RNA引引物物的的3-OH端端开开始始，通通过过3,5-磷磷酸酸二二酯酯键键的的连连接接，不不断断合合成成DNA子子链链的的过程。过程。需需DNA聚合酶，聚合酶，4 dNTP 第23页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA聚聚 合合酶酶目目 录录模板方向模板方向模板方向模板方向3 3，5 5，合成方向合成方向合成方向合成方向5 5，3 3，第24页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录3 3 5 5 解链方向解链方向3535前导链前导链滞后链滞后链53第25页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录顺顺着着解解链链方方向向生生成成的的子子链链，复复制制是是连连续续进进行行的，这股链称为的，这股链称为前导链前导链或或领头链领头链。另另一一股股链链因因为为复复制制的的方方向向与与解解链链方方向向相相反反，不不能能顺顺着着解解链链方方向向连连续续延延长长，这这股股不不连连续续复复制制的的链链称称为为滞滞后后链链或或随随从从链链。复复制制中中的的不不连连续续片段称为片段称为冈崎片段冈崎片段。前前导导链链连连续续复复制制而而滞滞后后链链不不连连续续复复制制，就就是是复复制的制的半不连续性半不连续性。第26页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录5 5 5 RNA酶酶OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶3 3、复制的终止、复制的终止第27页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录HO5335DNA连接酶连接酶ATPADP5353目目 录录第28页，讲稿共141张，创作于星期日复复制制过过程程简简图图目目 录录第29页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录DNA 复制的过程复制的过程n n在真核生物，在真核生物，DNA复制发生于复制发生于 S 期。期。第30页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录二、二、DNA损伤（突变）与修复损伤（突变）与修复第31页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录某些理化因素导致遗传物质的结构与某些理化因素导致遗传物质的结构与功能发生改变，而引起的遗传信息改变，功能发生改变，而引起的遗传信息改变，均可称为均可称为突变。突变。DNA突变与损伤具体突变与损伤具体是指是指DNA分子上分子上碱基的改变。碱基的改变。概述概述如碱基的缺失、插入，碱基替换等如碱基的缺失、插入，碱基替换等第32页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（一）、引发突变的因素（一）、引发突变的因素1、物理因素、物理因素 紫外线紫外线(ultra violet,UV)、各种辐射、各种辐射 UV第33页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2、化学因素、化学因素目目 录录第34页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录3、自发因素、自发因素 如如 DNA复制时可能有复制时可能有1/30亿的错亿的错;自发自发性的脱嘌呤性的脱嘌呤,脱嘧啶脱嘧啶;自发脱氨基。自发脱氨基。4、生物因素、生物因素 如逆转录病毒感染。如逆转录病毒感染。第35页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 突变导致死亡突变导致死亡 突变导致某些功能缺失突变导致某些功能缺失 突变导致基因型改变突变导致基因型改变,对表现型无影响对表现型无影响 突变是进化、分化的分子基础突变是进化、分化的分子基础（二）基因突变的后果与类型（二）基因突变的后果与类型后果后果第36页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录突变的分子改变类型突变的分子改变类型 点突变点突变:一个碱基发生转换、一个碱基发生转换、缺失、插入缺失、插入 复突变复突变:两个或以上碱基发生两个或以上碱基发生缺失、插入缺失、插入、倒、倒位、移位、重排。位、移位、重排。第37页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录缺失缺失、插入插入缺失：缺失：一个碱基或一段核苷酸链从一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消大分子上消失。失。插入：插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。大分子中间。移码突变移码突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。质氨基酸排列顺序发生改变。缺失或插入都可导致缺失或插入都可导致移码突变移码突变。第38页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录谷谷 酪酪 蛋蛋 丝丝5 G C A G U A C A U G U C 丙丙 缬缬 组组 缬缬正常正常5 G A G U A C A U G U C 缺失缺失C缺失引起移码突变缺失引起移码突变第39页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录二、二、DNA损伤的修复损伤的修复修复主要类型修复主要类型1、直接修复（既光修复）、直接修复（既光修复）2、切除修复、切除修复(1).碱基切除修复碱基切除修复(2).核苷酸切除修复核苷酸切除修复(3).碱基错配修复碱基错配修复3、重组修复、重组修复第40页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录光复活酶光复活酶 UV1、直接修复（光修复）、直接修复（光修复）第41页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶聚合酶OHP 2.2.切除修复切除修复是细胞内最重要和有效是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由的修复机制，主要由DNA-pol和连接酶完成。和连接酶完成。DNA连接酶连接酶ATP目目 录录第42页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录3.3.重组修复重组修复DNA损伤较大，未能及时修复就进行复制的损伤较大，未能及时修复就进行复制的情况情况复制时，损伤部位不作为模板，造成子链上出复制时，损伤部位不作为模板，造成子链上出现缺口，通过重组，将另一条正常的母链相应现缺口，通过重组，将另一条正常的母链相应部位填补到该缺口，部位填补到该缺口，DNA聚合酶、连接酶再将聚合酶、连接酶再将其复原。其复原。第43页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录三、逆转录三、逆转录Reverse Transcription第44页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录逆转录酶逆转录酶(reverse transcriptase)逆转录逆转录(reverse transcription)逆转录逆转录酶酶（一）逆转录病毒和逆转录酶（一）逆转录病毒和逆转录酶 第45页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录逆转录酶的特点：逆转录酶的特点：1、催化、催化RNA为模板指导的为模板指导的DNA合成反应合成反应2、水解、水解RNA-DNA杂化双链杂化双链3、催化、催化DNA指导的指导的DNA合成反应合成反应4、没有校对功能、没有校对功能第46页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录逆转录病毒细胞内的逆转录现象逆转录病毒细胞内的逆转录现象RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA 杂杂化双链化双链逆转录逆转录酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA第47页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录滚环复制滚环复制n n一些单链一些单链 DNA噬噬菌体菌体 或或 F 因子的因子的复制方式。复制方式。n n在在 F 因子复制时，因子复制时，单链产物穿过细单链产物穿过细菌间结合性菌毛菌间结合性菌毛进行传递。进行传递。第48页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录端端 粒粒 telomeren n真核细胞染色体末端的特殊结构，由真核细胞染色体末端的特殊结构，由 DNA 及端粒结合蛋白组成。及端粒结合蛋白组成。n n作用：作用：保证染色体结构的稳定。保证染色体结构的稳定。解决末端问题。解决末端问题。n n结构：短序列重复多次而成。结构：短序列重复多次而成。n n 人类：人类：TTAGGG，515 kb。第49页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录端端 粒粒 酶酶 telomerasen n细胞中存在端粒酶，细胞中存在端粒酶，可延长端粒。可延长端粒。n n端粒酶作用于端粒酶作用于 DNA 的的 3，末端，延长端末端，延长端粒的重复单位。粒的重复单位。n n其互补链区域可完其互补链区域可完成一次新的后随链成一次新的后随链合成。合成。第50页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录端粒酶的作用机理端粒酶的作用机理n n端粒酶由酶蛋白及端粒酶由酶蛋白及 RNA 组成。组成。n n端粒延长的端粒延长的爬行模爬行模型型：利用自身利用自身 RNA 模模板指导合成板指导合成 DNA。酶蛋白具有逆转录酶蛋白具有逆转录酶活性。酶活性。第51页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录端粒是细胞寿命的决定因素端粒是细胞寿命的决定因素 n n体外培养细胞具有固定的传代次数，超过一体外培养细胞具有固定的传代次数，超过一定代数细胞将停止分裂并死亡。定代数细胞将停止分裂并死亡。n n端粒的长度是细胞寿命的限制因素。端粒的长度是细胞寿命的限制因素。端粒的长度随细胞的分裂而缩短。端粒的长度随细胞的分裂而缩短。老龄鼠来源的细胞端粒较幼龄鼠来源的细胞端老龄鼠来源的细胞端粒较幼龄鼠来源的细胞端粒短，分裂代数也少。粒短，分裂代数也少。分化的体细胞端粒较短，胚胎细胞与干细胞端分化的体细胞端粒较短，胚胎细胞与干细胞端粒较长。粒较长。第52页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录端粒酶是细胞分裂能力的基础端粒酶是细胞分裂能力的基础 n n没有端粒酶活性的细胞不能无限分裂。没有端粒酶活性的细胞不能无限分裂。具有具有端粒酶的细胞有无限分裂的潜能。端粒酶的细胞有无限分裂的潜能。n n胚胎期细胞以及干细胞等端粒酶活性较强。胚胎期细胞以及干细胞等端粒酶活性较强。n n肿瘤细胞端粒酶活性增强。有可能是肿瘤细肿瘤细胞端粒酶活性增强。有可能是肿瘤细胞获得无限增殖能力的原因之一。胞获得无限增殖能力的原因之一。第53页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录第二节第二节RNA的生物合成（转录）的生物合成（转录）RNA Biosynthesis,Transcription第54页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录转录转录生物体以生物体以DNA为模板合成为模板合成RNA的过程的过程 。转转录录RNADNA 概述概述第55页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录参与转录的物质参与转录的物质原料（底物）原料（底物）:NTP(ATP,UTP,GTP,CTP)模板模板:DNA酶酶:RNA聚合酶聚合酶(RNA polymerase,RNA-pol)其他蛋白质因子其他蛋白质因子第56页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（一）、转录模板（一）、转录模板 DNA分分子子上上能能转转录录出出RNA的的区区段段，称称为为结结构构基基因因。DNA双双链链中中按按碱碱基基配配对对规规律律能能指指引引转转录录生生成成RNA的的一一股股单单链链，称称为为模模板板链链。相相对对的的另另一一股股单单链链是是编码链。编码链。一、不对称转录一、不对称转录第57页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录5GCAGTACATGTC 33 CGTCATGTACAG 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第58页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录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结构基因结构基因转录方向转录方向转录方向转录方向第59页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录不对称转录不对称转录在在DNA分子双链上某一区段，一股链用作分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录模板指引转录，另一股链不转录；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。第60页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录A A、原核生物的、原核生物的RNA聚合酶聚合酶（二）、（二）、RNA聚合酶聚合酶第61页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录核心酶核心酶(core enzyme)全酶全酶(holoenzyme)第62页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 其他原核生物的其他原核生物的RNA聚合酶，在结构、聚合酶，在结构、组成、功能上均与组成、功能上均与E.coli相似。相似。原核生物的原核生物的 RNA聚合酶都受一类抗聚合酶都受一类抗结核药结核药利福平利福平或或利福霉素利福霉素的特异性抑制。的特异性抑制。这类药物能与这类药物能与RNA聚合酶的聚合酶的 亚基特异结亚基特异结合，从而影响酶的活性。合，从而影响酶的活性。第63页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录B B、真核生物的、真核生物的RNA聚合酶聚合酶 hnRNAmRNA的前体的前体第64页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录二、转录过程二、转录过程The Process of Transcription（一）、转录的起始（一）、转录的起始（二）、转录的延伸（二）、转录的延伸（三）、转录的终止（三）、转录的终止第65页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（一）转录起始（一）转录起始转录起始需解决两个问题：转录起始需解决两个问题：1.RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。始区域。2.DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。以原核生物为例以原核生物为例第66页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录RNA-Pol与模板辨认、结合与模板辨认、结合5 3 3 5 结构基因结构基因启动子启动子RNA-polRNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位，称为的部位，称为启动启动子。子。是位于结构基因转录起始点之前的一些特殊核苷酸是位于结构基因转录起始点之前的一些特殊核苷酸序列。序列。第67页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2.DNA双链解开双链解开1.RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板结合与模板结合 3.在在RNA聚合酶作用下开始发生聚合反应，聚合酶作用下开始发生聚合反应，因子因子脱落。脱落。5-pppG-OH +NTP 5-pppGpN-OH 3 +ppi转录起始过程转录起始过程第68页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（二）转录延长（二）转录延长1.亚基脱落，亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶沿着聚合酶核心酶沿着DNA模板模板前移，边移动边解链。前移，边移动边解链。2.在在核心酶核心酶作用下，作用下，NTP不断聚合，不断聚合，RNA链不断链不断延长。延长。(NMP)n +NTP (NMP)n+1 +PPi第69页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录转录形成的转录形成的DNA-RNA杂化双链很不稳定，杂化双链很不稳定，RNA会从最会从最初形成时的初形成时的55端开始脱落，而端开始脱落，而DNA双链又恢复为了原来双链又恢复为了原来的状态。的状态。目目 录录第70页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 第71页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录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聚合酶聚合酶第72页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录n n依赖依赖依赖依赖 因子的转录终止因子的转录终止n n不依赖不依赖不依赖不依赖因子的转录终止因子的转录终止（三）转录终止（三）转录终止指指RNA聚聚合合酶酶在在DNA模模板板上上停停顿顿下下来来不不再再前进，转录产物前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来。链从转录复合物上脱落下来。分类分类第73页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录A T P1.依赖依赖 因子的转录终止因子的转录终止第74页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2.非依赖非依赖 因子的转录终止因子的转录终止DNA模板上靠近转录终止处，有些特模板上靠近转录终止处，有些特殊的碱基序列殊的碱基序列（终止子）（终止子），转录出，转录出RNA后，后，RNA产物形成特殊的结构会阻止产物形成特殊的结构会阻止RNA聚合聚合酶继续向前，从而使转录终止。酶继续向前，从而使转录终止。第75页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录发卡结构使转录终止的机理发卡结构使转录终止的机理 使使RNA聚合酶变构，转录停顿；聚合酶变构，转录停顿；使转录复合物趋于解离，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放。产物释放。5pppG5 3 3 5 RNA-pol第76页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰真核生物的转录后修饰Post-transcriptional ModificationPost-transcriptional Modification第77页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 一、一、mRNA的转录后加工的转录后加工(一一)首尾的修饰首尾的修饰1.5-端加帽端加帽：m7GpppG2.3-端加尾端加尾：多聚腺苷酸多聚腺苷酸(poly A)第78页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录帽子结构帽子结构第79页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录5 5 pppGppppGp5 GpppGppppGpppG PPi PPi鸟苷酸鸟苷酸鸟苷酸鸟苷酸转移酶转移酶转移酶转移酶5 5 mm7 7GpppGpGpppGp甲基转移酶甲基转移酶甲基转移酶甲基转移酶SAMSAM帽子结构的生成帽子结构的生成5 ppGp磷酸酶磷酸酶磷酸酶磷酸酶 Pi Pi第80页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（二）（二）mRNA的剪接的剪接1.hnRNA 和和 snRNA 核内的初级核内的初级mRNA称为杂化核称为杂化核RNA(hetero-nuclear RNA,hnRNA)snRNA(small nuclear RNA)核内的蛋白质核内的蛋白质小分子核糖核酸蛋白体小分子核糖核酸蛋白体（并接体（并接体,splicesome）snRNA第81页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码真核生物结构基因，由若干个编码区和非编码区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连区互相间隔开但又连续镶嵌而成，去除非编码区再连接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这接后，可翻译出由连续氨基酸组成的完整蛋白质，这些基因称为断裂基因。些基因称为断裂基因。些基因称为断裂基因。些基因称为断裂基因。断裂基因断裂基因(splite gene)非编码区非编码区非编码区非编码区 AGAG编码区编码区编码区编码区1717第82页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2.外显子外显子(exon)和内含子和内含子(intron)外显子外显子在断裂基因及其初级转录产物上出在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟现，并表达为成熟RNA的核酸序列。的核酸序列。内含子内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列。中被除去的核酸序列。第83页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录鸡卵清蛋白基鸡卵清蛋白基鸡卵清蛋白基鸡卵清蛋白基因因因因hnRNAhnRNA首、尾修饰首、尾修饰首、尾修饰首、尾修饰hnRNAhnRNA剪接剪接剪接剪接成熟的成熟的成熟的成熟的mRNAmRNA鸡鸡鸡鸡卵卵卵卵清清清清蛋蛋蛋蛋白白白白基基基基因因因因及及及及其其其其转转转转录、录、录、录、转转转转录录录录后后后后修修修修饰饰饰饰第84页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录4.mRNA的剪接的剪接 除去除去除去除去hnRNAhnRNA中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。中的内含子，将外显子连接。snRNP与与hnRNAhnRNA结合成为并接体结合成为并接体第85页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录 RNA RNA编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加编辑作用说明，基因的编码序列经过转录后加工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工工，是可有多用途分化的，因此也称为分化加工(differential RNA processing)(differential RNA processing)。5.mRNA的编辑的编辑(mRNA editing)人类人类人类人类apo Bapo Bapo Bapo B基因基因基因基因 mRNAmRNAmRNAmRNA（14500145001450014500个核苷酸）个核苷酸）个核苷酸）个核苷酸）肝脏肝脏肝脏肝脏apo B100apo B100apo B100apo B100（分子量为（分子量为（分子量为（分子量为500 000500 000）小肠小肠小肠小肠apo B48apo B48apo B48apo B48（分子量为（分子量为（分子量为（分子量为240 000240 000）mRNAmRNA编辑编辑编辑编辑第86页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录二、二、tRNA的转录后加工的转录后加工tRNAtRNA前体前体前体前体TGGCNNAGTGCTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCGGTTCGANNCCDNA第87页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录RNAasePRNAaseP、内切酶内切酶内切酶内切酶连接酶连接酶连接酶连接酶第88页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录tRNAtRNA核苷酸核苷酸核苷酸核苷酸转移酶转移酶转移酶转移酶第89页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录碱基修饰碱基修饰（2）还原反应）还原反应 如：如：U DHU （3）核苷内的转位反应）核苷内的转位反应 如：如：U （4）脱氨反应）脱氨反应 如：如：A I 如：如：A Am（1）甲基化）甲基化（1 1 1 1）（1 1 1 1）（3 3 3 3）（2 2 2 2）（4 4 4 4）第90页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录三、三、rRNA的转录后加工的转录后加工转录转录剪接剪接18S-rRNA18S-rRNA5.8S5.8S和和和和28S-rRNA28S-rRNArDNArDNA内含子内含子内含子内含子内含子内含子内含子内含子28S28S5.8S5.8S18S18S45S-rRNA45S-rRNA第91页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录四、核四、核 酶酶具有酶促活性的具有酶促活性的RNA称为核酶。称为核酶。核酶核酶(ribozyme)第92页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译（翻译）Protein Biosynthesis，Translation第三节第三节第93页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录DNARNAPr复制复制转录转录逆转录逆转录翻译翻译转录和复制转录和复制 分子遗传学的中心法则分子遗传学的中心法则第94页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录n n蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成，即，即翻译翻译，就是将核酸，就是将核酸RNA中中密码子密码子破译的方式解读为蛋白质一破译的方式解读为蛋白质一级结构中级结构中20种种氨基酸的排列顺序氨基酸的排列顺序。第95页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录一、参与蛋白质合成的物质一、参与蛋白质合成的物质（一）、合成原料（一）、合成原料（20种种AA）（二）、酶及蛋白因子（二）、酶及蛋白因子 （三）、三种（三）、三种RNA(mRNA、tRNA、rRNA)（四）、供能物质及无机离子（四）、供能物质及无机离子第96页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（一）、合成原料：（一）、合成原料：20种氨基酸种氨基酸（二）、酶及蛋白因子（二）、酶及蛋白因子1、氨基酰、氨基酰tRNA合成酶合成酶在在ATP存在下，能催化氨基酸活化以及与对应的存在下，能催化氨基酸活化以及与对应的tRNA结结合合2、转肽酶、转肽酶 形成肽键形成肽键3、蛋白因子、蛋白因子 如如IF（起始因子）、（起始因子）、EF（延长因子）、（延长因子）、RF（释放因子）（释放因子）第97页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录1、mRNA上与遗传密码上与遗传密码mRNA分分子子上上从从5 至至3 方方向向，由由AUG开开始始，每每3个个核核苷苷酸酸为为一一组组，决决定定肽肽链链上上某某一一个个氨氨基基酸酸的的位置，称为位置，称为三联体密码。三联体密码。起始密码：起始密码：AUG（蛋氨酸）（蛋氨酸）终止密码：终止密码：UAA，UAG，UGA 共共64个密码子，代表氨基酸的是个密码子，代表氨基酸的是61个个（三）（三）RNA第98页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录从从mRNA 5 端端起起始始密密码码子子AUG到到3 端端终终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列，各各个个三三联联体体密密码码连连续续排排列列编编码码一一个个蛋蛋白白质质多多肽肽链链，称为称为开放阅读框架开放阅读框架。第99页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录5 5,3 3,A U G C A U A C A C A U G C A U A C A C .5 5,3 3,AUGAUGUAAUAAUGAUGAUAGUAG第100页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（1）.连续性连续性l遗传密码子的特点遗传密码子的特点编码蛋白质氨基酸序列的各个编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。间断也无交叉。第101页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致发生插入或缺失，可能导致移码突变移码突变。第102页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（2）.简并性简并性遗传密码中，除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外，遗传密码中，除色氨酸和蛋氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有其余氨基酸有2-6个密码子为其编码。一般当密码子的前个密码子为其编码。一般当密码子的前两个碱基相同，第三个不同时，所对应的氨基酸也不会两个碱基相同，第三个不同时，所对应的氨基酸也不会改变。因此在一定程度上减少了碱基突变引起的氨基酸改变。因此在一定程度上减少了碱基突变引起的氨基酸序列的改变。序列的改变。目目 录录-UCU-丝氨酸丝氨酸-UCC-UCA-UCG-丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸第103页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录遗传密码的简并性遗传密码的简并性第104页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录起始密码子位于起始密码子位于mRNA的的5 端，翻译端，翻译由由5 端到端到3 端进行，直到遇到端进行，直到遇到3 端的终端的终止密码子，而多肽链合成是由止密码子，而多肽链合成是由N端向端向C端进行。端进行。（3）.方向性方向性第105页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（4）.通用性通用性 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、植物细已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。先。第106页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录（5）.摆动性摆动性转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA的的反反密密码码子子需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与mRNA上上的的遗遗传传密密码码反反向向配配对对结结合合，但但反反密密码码子子与与密密码码子子之之间间不不严严格格遵遵守守常常见见的的碱碱基基互互补补配配对对规规律律，称称为为摆摆动动配对。配对。第107页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录U摆动配对摆动配对目目 录录第108页，讲稿共141张，创作于星期日目目 录录2、
