生物化学dna复制转录翻译省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

遗传信息传递DNA、RNA、蛋白质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1页第一节第一节 DNA生物合成生物合成 DNA复制复制-概念：-时期：以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子过程。-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-碱基互补配对标准：A A A AT GCT GCT GCT GC第2页第一节第一节 DNA生物合成生物合成 DNA复制复制-原料：四种四种四种四种 dNTPdNTPdNTPdNTP：dATP、dTTP、dGTP、dCTP（dNMP）ndNTP（dNMP）n+l ppi第3页3,5-磷酸二酯键磷酸二酯键35第4页一、一、DNADNA复制复制特点特点1、半保留复制3、半不连续复制2、DNA复制起点和方向第5页1 1、DNADNA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”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。双螺旋基础上提出。双螺旋基础上提出。第6页科学家提出三种科学家提出三种DNADNA复制模型复制模型第7页(2)(2)“半保留复制假说半保留复制假说”试验证实试验证实：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为唯一氮源培养基中生长；为唯一氮源培养基中生长；为唯一氮源培养基中生长；为唯一氮源培养基中生长；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培养基中生长；培养基中生长；培养基中生长；培养基中生长；在不一样时期提取在不一样时期提取在不一样时期提取在不一样时期提取DNADNADNADNA，进行进行进行进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 试验试验试验试验第8页MeselsonMeselson和和和和Stahl Stahl 试验试验试验试验第9页2 2、DNADNA复制复制起点起点和和方向方向复制起始点：DNA复制要从DNA分子特定部位开始。原核生物中DNA(环形)复制只有一个起始点。真核生物染色体DNA(线形)复制有多个起始点。第10页DNA双向复制：DNA从起始点向两个方向解链，形成两个延伸方向相反复制叉。第11页原核生物双向复制 第12页真核生物双向复制 第13页555533335555333355553333 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n体内仅存在体内仅存在5 5 3 3 DNADNA聚合酶；聚合酶；n新链延伸方向只能是新链延伸方向只能是5 5 33 。第14页前导链前导链：以以以以3 3 3 3 5 5 5 5 方向母链作为模板，新合成方向母链作为模板，新合成方向母链作为模板，新合成方向母链作为模板，新合成以以以以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链。链。链。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 方向母链作为模板，方向母链作为模板，方向母链作为模板，方向母链作为模板，沿沿沿沿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1000100010001000个核苷酸不连续小个核苷酸不连续小个核苷酸不连续小个核苷酸不连续小片段，由小片段连接成随从链。片段，由小片段连接成随从链。片段，由小片段连接成随从链。片段，由小片段连接成随从链。（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 方向母链作为模板，沿方向母链作为模板，沿方向母链作为模板，沿方向母链作为模板，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1000100010001000个核苷酸不连续个核苷酸不连续个核苷酸不连续个核苷酸不连续小片段。小片段。小片段。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。第15页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第16页二、参加二、参加DNADNA复制复制酶和蛋白质酶和蛋白质1、原核生物DNA聚合酶2、真核生物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 第17页DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶n n5 35 35 35 3外切酶外切酶外切酶外切酶 3 53 53 53 5外切酶外切酶外切酶外切酶 5 35 35 35 3聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶与与与与n n5 35 35 35 3聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 3 53 53 53 5外切酶外切酶外切酶外切酶 1 1、原核生物、原核生物DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 DNA DNA DNA DNA 复制主要酶。复制主要酶。复制主要酶。复制主要酶。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pol Ipol Ipol Ipol I及及及及pol pol pol pol 情况下才起作用情况下才起作用情况下才起作用情况下才起作用。第18页 3 5 5 3 3 5 5 3 3 5 5 3 3 5 5 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 3 5 3 5 3 5 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）（惯用工具酶）惯用工具酶）惯用工具酶）惯用工具酶）DNADNADNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶第19页第20页DNA聚合酶校对作用聚合酶校对作用n n依赖于依赖于3 3个聚合酶个聚合酶33末端外切酶活性，进行校对和末端外切酶活性，进行校对和纠错。纠错。n n各种蛋白质参加，从而确保了复制准确性。各种蛋白质参加，从而确保了复制准确性。第21页2 2、真核细胞、真核细胞DNADNA聚合酶聚合酶DNADNADNADNApol pol pol pol，DNADNApo1po1：延长领头链和随从链；延长领头链和随从链；延长领头链和随从链；延长领头链和随从链；DNApoIDNApoI：合成合成合成合成RNARNA引物；引物；引物；引物；DNADNApolpol：校读、修复和填补缺口。校读、修复和填补缺口。校读、修复和填补缺口。校读、修复和填补缺口。DNApolDNApol：在没有其它在没有其它在没有其它在没有其它DNADNApolpol时发挥催化功效。时发挥催化功效。时发挥催化功效。时发挥催化功效。DNApo1DNApo1：催化线粒体催化线粒体催化线粒体催化线粒体DNADNA合成。合成。合成。合成。第22页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，保使其不受核酸酶水解，保使其不受核酸酶水解，保使其不受核酸酶水解，保持完整性。持完整性。持完整性。持完整性。第23页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 旋转酶旋转酶旋转酶旋转酶 n n切断切断切断切断DNADNADNADNA双螺旋中双螺旋中双螺旋中双螺旋中一股一股一股一股，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 4、DNADNA拓扑异构酶拓扑异构酶改变改变DNADNA分子构象，理顺分子构象，理顺DNADNA链，使复制能顺利进行。链，使复制能顺利进行。第24页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解链酶作用解链酶作用解链酶作用解链酶作用n n合成合成合成合成RNARNARNARNA引物引物引物引物RNARNA引物合成和复制起始必需。引物合成和复制起始必需。第25页第26页6、DNA连接酶n n催化二段催化二段DNADNA链之间链之间3 3,5,5 磷酸二酯键形成磷酸二酯键形成33OHOH555533 OOOO-P O P O O O-有缺口有缺口有缺口有缺口DNADNADNADNA链链链链DNADNADNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶ATPATPAMP+PPiAMP+PPi OOOO P O P O O O-5533缺口封闭缺口封闭缺口封闭缺口封闭第27页n n缺口填补缺口填补:n n连接双股连接双股DNADNA分子中一链缺口分子中一链缺口n n双链双链DNADNA分子中双链缺口分子中双链缺口n n不能不能连接二分子单链连接二分子单链DNADNA 第28页DNADNA连接酶连接酶应用应用:1.1.岗崎片段之间连接岗崎片段之间连接.2.DNA2.DNA损伤修复中连接损伤修复中连接.3.3.一个主要工具酶一个主要工具酶:限制性内切酶切割后形成粘性末端或平限制性内切酶切割后形成粘性末端或平头末端连接头末端连接.第29页三、三、原核原核细胞细胞DNADNA复制复制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所需所需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 5第30页3 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，预防双链间氢键再形成；(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，按碱基互补标准经DNA聚合酶（主要是酶）催化DNA链从53延伸。前导链为连续；后滞链为不连续冈崎片段。第31页(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；按碱基互补标准，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3-OH基与下一个冈崎片段5-P以磷酸二酯键连接起来，最终形成完整、与模板互补DNA新链。(8)(8)(8)(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。第32页第33页模板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冈崎片段单链结合蛋白新合成前导链DNA聚合酶4）母本DNA双链分离第34页四、四、真核真核细胞细胞DNADNA复制：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，不一样之处：真核生物与原核类似，但更复杂，不一样之处：复制子复制子复制子复制子第35页 2 2、端粒复制：、端粒复制：端粒：端粒：线形染色体末端核苷酸序列。线形染色体末端核苷酸序列。染色体两端染色体两端染色体两端染色体两端DNADNADNADNA子链上最终复制子链上最终复制子链上最终复制子链上最终复制RNARNARNARNA引物，去除引物，去除引物，去除引物，去除后留下空隙。留下空隙如没法填补，细胞染色体后留下空隙。留下空隙如没法填补，细胞染色体后留下空隙。留下空隙如没法填补，细胞染色体后留下空隙。留下空隙如没法填补，细胞染色体DNADNADNADNA将面临复制一次就缩短一些问题。将面临复制一次就缩短一些问题。将面临复制一次就缩短一些问题。将面临复制一次就缩短一些问题。实际上染色体虽经屡次复制，却不会越来越短。因实际上染色体虽经屡次复制，却不会越来越短。因实际上染色体虽经屡次复制，却不会越来越短。因实际上染色体虽经屡次复制，却不会越来越短。因为真核生物染色体线性为真核生物染色体线性为真核生物染色体线性为真核生物染色体线性DNADNADNADNA分子末端存在着特殊结分子末端存在着特殊结分子末端存在着特殊结分子末端存在着特殊结构称为构称为构称为构称为端粒端粒端粒端粒。端粒酶端粒酶：催化端粒复制一个催化端粒复制一个RNA-蛋白质复合物蛋白质复合物，携，携带带RNA模板（与端粒互补）逆转录酶。模板（与端粒互补）逆转录酶。功效：功效：1）起模板作用；）起模板作用；2）有逆转录酶作用。）有逆转录酶作用。第36页第37页端粒复制: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）延长DNADNA反折为双反折为双链。链。是不依赖模板是不依赖模板DNADNA复复制来赔偿切除引物引制来赔偿切除引物引发末端缩短。发末端缩短。第38页端粒、端粒酶意义与细胞衰老、凋亡相关；与细胞衰老、凋亡相关；端粒平均长度随细胞分裂次数增多及年纪增加而逐步变短至端粒平均长度随细胞分裂次数增多及年纪增加而逐步变短至消失，可造成染色体稳定性下降，造成细胞衰老凋亡。消失，可造成染色体稳定性下降，造成细胞衰老凋亡。正常：体细胞端粒酶活性丧失，端粒长度不停缩短。正常：体细胞端粒酶活性丧失，端粒长度不停缩短。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。第39页转录转录产物产物：第二节第二节 RNA生物合成生物合成 转录转录转录：转录：转录：转录：DNADNADNADNA指导下指导下指导下指导下RNARNARNARNA合成。合成。合成。合成。转录转录场所场所：信使信使RNARNA（mRNAmRNA）核糖体核糖体RNARNA（rRNArRNA）转运移转运移RNARNA（tRNAtRNA）转录转录原料原料：（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 第40页 均以DNA为模板；都是生成3，5 磷酸二酯键；合成方向都是5 3；遵从碱基配对规律。一、转录与DNA复制相同之处：第41页复制和转录区分复制和转录区分 第42页二、转录模板：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：编码链：无转录功效无转录功效无转录功效无转录功效DNADNADNADNA链，又链，又链，又链，又称为称为称为称为“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。作为单位。作为单位。作为单位。第43页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第44页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45页三、RNA聚合酶不需引物不需引物不需引物不需引物,在单核苷酸在单核苷酸在单核苷酸在单核苷酸3-OH3-OH3-OH3-OH上逐一加核苷酸。上逐一加核苷酸。上逐一加核苷酸。上逐一加核苷酸。第46页 （一）（一）（一）（一）原核生物原核生物原核生物原核生物RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶2，第47页关键酶全酶 全酶：含有亚基关键酶：没有亚基第48页RNA聚合酶全酶在转录起始区结合聚合酶全酶在转录起始区结合 第49页第50页3种：类型 部位 转 录 产 物 对鹅膏蕈碱敏感度 核仁 5.8S18S28S rRNA 不敏感 核质 mRNA,snRNA,hnRNA 高度敏感 核质 tRNA,5SrRNA,一个snRNA,中度敏感（二）（二）真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶 第51页(一)原核细胞转录四、转录过程起始起始起始起始延伸延伸延伸延伸 终止终止终止终止第52页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，包包含含若干个若干个结构基因结构基因及其上游及其上游调控序列调控序列。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、起始开启子开启子：与与RNARNA聚合酶结合开启基因转录聚合酶结合开启基因转录DNADNA序列，序列，为为转录开始位点转录开始位点 (上游上游-35-35序列和序列和-10-10序列序列)。第53页A A A A、全酶全酶全酶全酶与开启子结合；与开启子结合；与开启子结合；与开启子结合；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聚合酶聚合酶起始过程：起始过程：起始过程：起始过程：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)-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 +ppi第54页A A、合成开始后合成开始后,亚基释放，然后都由亚基释放，然后都由关键关键酶催化。酶催化。B B、关键酶沿模板移动，选择、关键酶沿模板移动，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 +PPi第55页C 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。DNADNA互补链取代杂交链中互补链取代杂交链中RNARNA，恢复双螺，恢复双螺旋结构。旋结构。RNARNA链延长链延长合成方向合成方向532 2、延伸、延伸第56页5 5 3 3 DNADNA原核生物转录过程中羽毛状现象原核生物转录过程中羽毛状现象原核生物转录过程中羽毛状现象原核生物转录过程中羽毛状现象核糖体核糖体核糖体核糖体RNARNARNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶第57页RNARNA聚合酶抵达终止位点，聚合反应停顿。聚合酶抵达终止位点，聚合反应停顿。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）转录终止转录终止非依赖非依赖因子转录终止因子转录终止分类：分类：第58页A、不需因子（终止子）终止a、发夹结构形成：、发夹结构形成：DNADNA上回文序列使上回文序列使RNARNA产物产物3 3 端本身碱基互补，端本身碱基互补，形成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、产物寡聚、产物寡聚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。第59页不需因子终止发夹结构发夹结构寡聚寡聚U片段片段第60页B、需因子终止因子是一个因子是一个6聚体蛋白，其功效：聚体蛋白，其功效：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）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。第61页A T P第62页需需因因子子终终止止第63页特点：特点：-因有核膜相隔，没有转录与翻译同时现象。因有核膜相隔，没有转录与翻译同时现象。-一个基因上可同时进行多个转录过程，产生多条一个基因上可同时进行多个转录过程，产生多条RNARNA链。链。-蛋白质编码基因多是不连续，编码部分（蛋白质编码基因多是不连续，编码部分（外显子外显子）被不编码基因（被不编码基因（内含子内含子）隔断。）隔断。(二)真核细胞转录第64页细菌中合成细菌中合成mRNAmRNA大多不需要加工；大多不需要加工；真核细胞合成真核细胞合成mRNAmRNA需要加工。需要加工。五、转录产物加工在专一酶作用下，切除多出部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多出部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多出部分或修饰，才成为在专一酶作用下，切除多出部分或修饰，才成为“成熟成熟成熟成熟”RNARNARNARNA。包括：包括：(1)5-端帽化（端帽化（甲基化鸟苷酸甲基化鸟苷酸）(2)3-端聚腺苷酸化（端聚腺苷酸化（polyA)(3)hnRNA、snRNA剪接剪接 (4)碱基修饰碱基修饰第65页帽子结构帽子结构第66页鸡卵清蛋白鸡卵清蛋白基因基因hnRNA首、尾修饰首、尾修饰hnRNA剪接剪接成熟成熟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67页第三节第三节 蛋白质生物合成蛋白质生物合成 翻译翻译-概念：-场所：细胞质基质-碱基互补配对标准：将核酸中由 4 种核苷酸序列编码遗传信息，经过遗传密码破译方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸排列次序。-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、酶第68页一、蛋白质合成体系(一一一一)翻译模板翻译模板翻译模板翻译模板mRNAmRNAmRNAmRNA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装置核蛋白体是多肽链合成装置核蛋白体是多肽链合成装置核蛋白体是多肽链合成装置(三三三三)tRNA)tRNA)tRNA)tRNA是转运氨基酸工具是转运氨基酸工具是转运氨基酸工具是转运氨基酸工具第69页(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遗传单位称为遗传学将编码一个多肽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mRNAmRNA可可编编码码几几个个功功效效相相关关蛋蛋白白质质，为为多顺反子多顺反子mRNAmRNA 。真真核核一一个个mRNAmRNA只只编编码码一一个个蛋蛋白白质质，为为单单顺顺反反子子mRNAmRNA。第70页原核生物多顺反子原核生物多顺反子真核生物单顺反子真核生物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 蛋白质蛋白质第71页遗传密码：mRNAmRNA分子中相邻三个核苷酸编成一组分子中相邻三个核苷酸编成一组代表某种氨基酸或代表某种氨基酸或其它信息其它信息，是按，是按5 5 33 方向编方向编码、不重合、无标点码、不重合、无标点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核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码子之间核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架开放阅读框架。第72页遗遗传传密密码码表表第73页1、连续性连续性：编码蛋白质氨基酸序列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，一个不漏读下去至终止密码。若删个一组，一个不漏读下去至终止密码。若删/增，即引发突变增，即引发突变(移码突变移码突变）。）。遗传密码特征特征第74页Tyr Gly Ser ArgPro Thr Asp移码突变移码突变第75页2、简并性简并性：同一个氨基酸有两个或更多密码子现象。同一个氨基酸有两个或更多密码子现象。对应于同一个氨基酸不一样密码子称为对应于同一个氨基酸不一样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碱基有较大改变时，仍保持多肽碱基有较大改变时，仍保持多肽 链中链中aaaa次序不变。次序不变。降低有害突变，确保了物种稳定性。降低有害突变，确保了物种稳定性。第76页2.简并性简并性第77页3、变偶性变偶性（摆动性摆动性）转运氨基酸转运氨基酸tRNAtRNA反密码需要经过碱基互补与反密码需要经过碱基互补与mRNAmRNA上上遗传密码遗传密码反向反向配对结合，但反密码与密码间不严格恪配对结合，但反密码与密码间不严格恪守常见碱基配对规律，称为摆动配对。守常见碱基配对规律，称为摆动配对。意义意义：降低了因为第：降低了因为第3个碱基发生突变造成误差。个碱基发生突变造成误差。第78页U摆动配对摆动配对U U第79页密码子、反密码子配对摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG第80页4.半半通用性通用性蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人类都通用。类都通用。少数例外，如动物细胞线粒体、植物细胞叶少数例外，如动物细胞线粒体、植物细胞叶绿体。绿体。第81页(二二)核蛋白体核蛋白体(核糖体核糖体)是多肽链合成装置是多肽链合成装置形态：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和线粒体线粒体线粒体线粒体内部内部内部内部成份：成份：成份：成份：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第82页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第83页核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体类别类别类别类别70S：原核细胞原核细胞 线粒体线粒体 叶绿体叶绿体 核糖体核糖体核糖体核糖体80S：真核细胞真核细胞核糖体核糖体第84页核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体类别类别类别类别第85页核蛋白体核蛋白体核蛋白体核蛋白体功效位点：功效位点：功效位点：功效位点：1 1）mRNAmRNA结合位点：结合位点：大小亚基结合面上，大小亚基结合面上，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结合位点结合位点第86页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：排出位第87页(三三)tRNAtRNA是转运氨基酸工具是转运氨基酸工具反密码环反密码环反密码环反密码环氨基酸接收位点氨基酸接收位点氨基酸接收位点氨基酸接收位点（aaaa共价结合到共价结合到共价结合到共价结合到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第88页密码子与反密码子配对方式第89页U摆动配对U U第90页密码子、反密码子配对摆动现象tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,AA,GU,CUG第91页二、蛋白质生物合成过程（一）氨基酸激活（二）在核糖体上合成肽链 起始延长终止（三）肽链折叠和加工第92页（一）氨基酸活化（氨酰（氨酰（氨酰（氨酰-tRNA-tRNA-tRNA-tRNA合成）合成）合成）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-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从而确保了蛋白质合成忠实性。从而确保了蛋白质合成忠实性。场所？第93页 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94页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95页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第96页氨酰氨酰-tRNA表示方法：表示方法：Ala-tRNAAla-tRNAAla Ala Ser-tRNASer-tRNASerSerMet-tRNAMet-tRNAMetMet 真核生物真核生物：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet(fMet:N-fMet:N-甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸)起始氨酰-tRNA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:tRNA:tRNAi iMetMet （2 2）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部）携带甲硫氨酸掺入到蛋白质内部tRNA,tRNA,写作写作写作写作:tRNA:tRNAMetMet第97页（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结合；结合；D.D.核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。第98页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（IF3IF3IF3IF3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-1第99页A 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为例为例为例为例第100页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第101页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为例为例为例为例第102页IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi以以以以E.coliE.coli为例为例为例为例第103页第104页2 2、延伸：、延伸：(核蛋白体循环核蛋白体循环)指依据指依据mRNAmRNA密码序列指导，次序添加氨基酸从密码序列指导，次序添加氨基酸从N N端向端向C C端延伸肽链，直到合成终止过程。端延伸肽链，直到合成终止过程。包含以下三步：包含以下三步：包含以下三步：包含以下三步：进位进位 成肽成肽 转位转位第105页（一）（一）进位进位指依据指依据mRNA下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使对应氨酰使对应氨酰-tRNA进进入核蛋白体入核蛋白体A位位。第106页（二）（二）成肽成肽由转肽酶催化肽键形成过程。由转肽酶催化肽键形成过程。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 ）第107页（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mRNA3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mRNA5mRNA5mRNA5mRNA5 3333 方向移动一个密码子距离。方向移动一个密码子距离。方向移动一个密码子距离。方向移动一个密码子距离。第108页fMetA U G53fMetTuGTP第109页进进位位转转位位成肽成肽第110页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加一个氨基酸。链即增加一个氨基酸。链即增加一个氨基酸。链即增加一个氨基酸。第111页当当mRNAmRNA上上终止密码子终止密码子出现后，多肽链合成停顿，出现后，多肽链合成停顿，肽链从肽