復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯

1、復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯第1頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)原料：dNTP原則：互補(bǔ)配對(duì)原則半保留復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制需要引物新鏈的延伸方向只能是5 3第2頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制起始點(diǎn) replication origin，ori DNA分子的復(fù)制是在特定位置開(kāi)始的，這個(gè)位點(diǎn)稱為復(fù)制起始點(diǎn)。原核生物DNA只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。真核生物DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。第3頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二復(fù)制子 replicon一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)控制下復(fù)制的一段DNA原核生物DNA只有一個(gè)復(fù)制子真核生物每條

2、染色體上有多個(gè)復(fù)制子第4頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二原核生物復(fù)制子第5頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二 真核生物多個(gè)復(fù)制子起點(diǎn)起點(diǎn)起點(diǎn)起點(diǎn)起點(diǎn)起點(diǎn)第6頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二原核生物DNA復(fù)制DNA復(fù)制所需要的酶引物酶 primeraseDNA聚合酶 DNA polymeraseDNA連接酶 DNA ligase解旋酶 helicase單鏈DNA 結(jié)合蛋白 SSB ：結(jié)合在分開(kāi)的單鏈上，從而保持其伸展?fàn)顟B(tài) 拓?fù)洚悩?gòu)酶：防止復(fù)制叉前形成一種張力而導(dǎo)致超螺旋的產(chǎn)生 現(xiàn)在已有大量的證據(jù)表明，大腸桿菌和其他許多原

3、核生物的環(huán)狀復(fù)制是雙向的。即的復(fù)制從復(fù)制起點(diǎn)開(kāi)始，向二個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行，最后相遇，完成復(fù)制。但并不是所有的生物DNA的復(fù)制都是雙向的，如噬菌體的的復(fù)制就是沿一個(gè)方向進(jìn)行的。 第7頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二大腸桿菌三種DNA聚合酶比較DNA聚合酶分子量每個(gè)細(xì)胞的分子統(tǒng)計(jì)數(shù)5-3 聚合酶作用3-5 核酸外切酶作用5-3 核酸外切酶作用DNA聚合酶109，000400+120，000100+-400，00010-20+-比較項(xiàng)目DNA聚合酶切除引物修復(fù)修復(fù)復(fù)制功能第8頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二4361三種DNA聚合酶在決定DNA合成方面有

4、一些共同的特性：三種酶都只有聚合酶的功能，而沒(méi)有 聚合酶功能，說(shuō)明DNA鏈的延伸只能從5向3端進(jìn)行。他們都沒(méi)有直接起始合成DNA的能力，只能在引物存在下進(jìn)行鏈的延伸，因此，DNA 的合成必須有引物引導(dǎo)才能進(jìn)行。三種酶都有核酸外切酶的功能，可對(duì)合成過(guò)程中發(fā)生的錯(cuò)誤進(jìn)行校正，而保證DNA復(fù)制的高度準(zhǔn)確性。53結(jié)構(gòu)式第9頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二復(fù)制叉 replication fork半不連續(xù)復(fù)制先導(dǎo)鏈 隨后鏈 岡崎片斷引物 primer第10頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二DNA復(fù)制過(guò)程DNA雙螺旋的解除：DNA的解旋過(guò)程由DNA解旋酶催化

5、解開(kāi)后，單鏈DNA 結(jié)合蛋白（SSB ）馬上結(jié)合在分開(kāi)的單鏈上，從而保持其伸展?fàn)顟B(tài)。隨著解鏈的進(jìn)行，在DNA 復(fù)制叉前就會(huì)形成一種張力而導(dǎo)致超螺旋的產(chǎn)生。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這種張力主要是通過(guò)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶的作用消除的。 起始：在一種特殊的RNA聚合酶-DNA引物酶的催化下，先合成一段長(zhǎng)560個(gè)核苷酸的RNA引物，提供3端自由-OH。然后，在DNA聚合酶的作用下進(jìn)行DNA的合成。第11頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二延伸：只有一條DNA鏈的合成是連續(xù)的，而另一條鏈的合成是不連續(xù)的。所以從整個(gè)DNA分子水平來(lái)看，DNA兩條新鏈的合成方向是相反的，但是都是從5端向3方向延伸。現(xiàn)在一

6、般把一直從5向3方向延伸的鏈稱作前導(dǎo)鏈，它是連續(xù)合成的。而另一條先沿5 3方向合成一些片段，然后再由連接酶將其連起來(lái)成為長(zhǎng)鏈，稱為后隨鏈，其合成是不連續(xù)的。這種不連續(xù)合成是由岡崎等人首先發(fā)現(xiàn)的，所以現(xiàn)在將后隨鏈上合成的DNA不連續(xù)單鏈小片段稱為岡崎片段。終止：引物RNA被切除，并為新合成的DNA片段所代替。在大腸桿菌中，此過(guò)程是在DNA聚合酶的催化下完成的。因?yàn)镈NA聚合酶有5 3聚合酶功能，以臨近岡崎片段的3端自由-OH進(jìn)行DNA的合成，從而將RNA引物替換為DNA鏈。最后由連接酶將岡崎片段連接起來(lái)，形成一條完整的新鏈 第12頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二端粒DN

7、A的復(fù)制真核生物DNA是線性的線性DNA末端不能復(fù)制每復(fù)制一次DNA序列就要縮短一節(jié)！第13頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二端粒酶 telomerase端粒酶是一種核糖核蛋白，含有一個(gè)RNA分子這個(gè)RNA分子就是合成端粒序列的模板在體細(xì)胞中，端粒酶是沒(méi)有活性的，胚胎細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中有端粒酶活性第14頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二真核和原核DNA細(xì)胞復(fù)制比較細(xì)胞周期的特定時(shí)期復(fù)制（原核生物在整個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中都可以進(jìn)行DNA復(fù)制）第15頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二在原核生物中有DNA聚合酶、DNA聚合酶、DNA聚

8、合酶三種聚合酶，并由DNA聚合酶同時(shí)控制兩條鏈的合成。而在真核生物中共有，和5種DNA聚合酶。DNA聚合酶和DNA聚合酶是DNA合成的主要酶，由DNA聚合酶控制不連續(xù)的后隨鏈的合成，而DNA聚合酶則控制前導(dǎo)鏈的合成，所以其兩條鏈的合成是在兩種不同的DNA聚合酶的控制下完成。DNA聚合酶可能與DNA修復(fù)有關(guān)，而DNA聚合酶則是線粒體中發(fā)現(xiàn)的唯一一種DNA聚合酶。第16頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二RNA的復(fù)制有些病毒不含DNA，以RNA為遺傳物質(zhì)RNA在RNA聚合酶作用下先合成“”鏈“”鏈從“”鏈模板上釋放出來(lái)“”鏈作為模板再合成“”鏈第17頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，

9、5月20日，13點(diǎn)10分，星期二RNA轉(zhuǎn)錄與加工第18頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二原核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)非編碼區(qū)非編碼區(qū)編碼區(qū)編碼區(qū)上游 編碼區(qū)下游 與RNA聚酶結(jié)合位點(diǎn)啟動(dòng)子終止子啟動(dòng)子 promotor :DNA分子上RNA聚合酶最先結(jié)合部位終止子 terminator:提供轉(zhuǎn)錄終止信號(hào)的DNA序列不依賴因子的終止子;依賴因子的終止子接第19頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二真核細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)編碼區(qū)非編碼區(qū)非編碼區(qū)與RNA聚酶結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)含子 外顯子 能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做外顯子 不能夠編碼蛋白質(zhì)的序列叫做內(nèi)含子，內(nèi)含子能轉(zhuǎn)錄為信使RNA

10、啟動(dòng)子終止子編碼區(qū)上游 編碼區(qū)上游 內(nèi)含子 外顯子 第20頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二轉(zhuǎn)錄的概念和DNA的有義鏈和反義鏈 轉(zhuǎn)錄是在 DNA的指導(dǎo)下的RNA聚合酶的催化下，按照堿基配對(duì)的原則，以四種核苷酸為原料合成一條與模板DNA互補(bǔ)的RNA 的過(guò)程。RNA的轉(zhuǎn)錄從DNA模板的特定位點(diǎn)開(kāi)始，并在一定的位點(diǎn)終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位。 啟動(dòng)子（promoter) 終止子(terminator)模板鏈（反意義鏈）編碼鏈(有意義鏈)非信息區(qū)DNA5533第21頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二大腸桿菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(2)起始因子

11、和模板DNA結(jié)合起始和催化聚合反應(yīng)，含有核苷三磷酸的結(jié)合位點(diǎn) 與RNA聚合酶的四聚體核心（2）的形成有關(guān) 只與RNA轉(zhuǎn)錄的起始有關(guān)全酶( )第22頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二轉(zhuǎn)錄泡第23頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二RNA的合成過(guò)程鏈的開(kāi)始：RNA鏈轉(zhuǎn)錄的起始首先是RNA聚合酶在因子的作用下與DNA上的啟動(dòng)子部位結(jié)合，并在RNA聚合酶的催化下使DNA的雙鏈解離，形成轉(zhuǎn)錄泡，為RNA合成提供單鏈模板，并按堿基配對(duì)原則，結(jié)合核苷酸，在核苷酸之間形成磷酸二脂鍵，使其相連，形成RNA新鏈。因子在RNA鏈伸長(zhǎng)到89個(gè)核苷酸后，就被釋放，然后由核心

12、酶催化RNA的延伸。鏈的延伸RNA鏈的延伸是在因子釋放之后，在RNA聚合酶四聚體核心酶的催化下進(jìn)行。因RNA聚合酶同時(shí)具有解開(kāi)DNA雙鏈，并使其重新閉合的功能。隨著RNA的延伸，RNA聚合酶使DNA雙鏈不斷解開(kāi)和重新閉合。鏈的終止當(dāng)RNA鏈延伸遇到終止信號(hào)（ternination signal）時(shí)，RNA轉(zhuǎn)錄復(fù)合體就發(fā)生解體，而使新合成的RNA鏈釋放出來(lái)。 第24頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二RNA合成過(guò)程起始雙鏈DNA局部解開(kāi)磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段53RNA 啟動(dòng)子（promoter) 終止子(terminator)5RNA聚合酶5353

13、553離開(kāi)第25頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二RNA合成的一般特點(diǎn)不需要引物原料為rNTP，不是dNTP只有一條DNA鏈用作模板第26頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行， 而蛋白質(zhì)的合成則是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，所以，RNA轉(zhuǎn)錄后首先必須從核內(nèi)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)內(nèi)，才能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。在原核生物中，RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的合成以及mRNA的降解通常是同時(shí)進(jìn)行的 真核生物一個(gè)mRNA分子一般只含有一個(gè)基因， 原核生物的一個(gè)mRNA分子通常含有多個(gè)基因。真核生物有幾種RNA聚合酶 ：在原核生物中只有

14、一種RNA聚合酶，催化所有RNA的合成，而在真核生物中則有RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶三種不同的RNA聚合酶，分別催化不同類型RNA的合成。真核生物RNA聚合酶不能獨(dú)立轉(zhuǎn)錄RNA ：原核生物中RNA聚合酶可以直接起始轉(zhuǎn)錄合成RNA ，真核生物則不然。在真核生物中，三種RNA聚合酶都必須在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子的協(xié)助下才能進(jìn)行RNA的轉(zhuǎn)錄。5.真核生物啟動(dòng)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜第27頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工加帽當(dāng)mRNA合成到30b時(shí)在5端加7甲基鳥(niǎo)嘌呤核苷加尾轉(zhuǎn)錄完成后，在特定位置切去一節(jié)，加polyARNA末端腺苷酸轉(zhuǎn)移酶帽子和尾巴對(duì)mRNA的穩(wěn)

15、定性以及運(yùn)輸具有重要作用剪接 splicing第28頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二成熟mRNA與模板DNA的比較第29頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二mRNA原核生物和真核生物mRNA的比較第30頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二遺傳密碼和蛋白質(zhì)的翻譯第31頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二遺傳密碼的性質(zhì) 1、密碼是無(wú)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)的且相鄰密碼子互不重疊。 2、密碼的簡(jiǎn)并性：由一種以上密碼子編碼同一個(gè) 氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并性，對(duì)應(yīng)于同一氨基酸的密碼子稱為同義密碼子。密碼的簡(jiǎn)并性可以減少有害突變 。除

16、兩個(gè)氨基酸以外的所有氨基酸都有一種以上的密碼子編碼。 3、密碼的擺動(dòng)性（變偶性）：密碼的專一性主要是由第一第二個(gè)堿基所決定，tRNA上的反密碼子與mRNA密碼子配對(duì)時(shí)，密碼子的第一、二位堿基是嚴(yán)格的，第三位堿基可以有一定的變動(dòng)。 4、密碼的通用性 5、 64組密碼子中，AUG既是的密碼，又是起始密 碼；有三組密碼不編碼任何氨基酸，而是多肽鏈合成的終止密碼子：UAG、UAA、UGA。 第32頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二密碼子與反密碼子的配對(duì)關(guān)系反密碼子tRNA53A U C5mRNA3密碼子1 2 3第33頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二氨

17、基酸的活化EEAAEAAtRNAAAEtRNAAAEtRNAAA氨基酸ATP +氨酰腺苷酸E-AMPPPi第一步AMP第二步E氨基酸的活化3-氨酰-tRNA第34頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二氨酰- tRNA合成酶特點(diǎn) a、專一性： 對(duì)氨基酸有極高的專一性，每種氨基酸都有專一的酶，只作用于L-氨基酸，不作用于D-氨基酸。 對(duì)tRNA 具有極高專一性。 b、校對(duì)作用：氨酰- tRNA合成酶的水解 部位可以水解錯(cuò)誤活化的氨基酸。第35頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二原核生物多肽鏈的合成過(guò)程 原核生物多肽鏈的合成分為三個(gè)階段：肽鏈合成的起始、肽鏈

18、的延伸、肽鏈合成的終止和釋放。1、肽鏈合成的起始2、肽鏈的延長(zhǎng)3、肽鏈合成的終止及釋放第36頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二肽鏈合成的起始30S亞基 mRNA IF3- IF1復(fù)合物30S mRNA GTP- fMet tRNA- IF2- IF1復(fù)合物70S起始復(fù)合物codonanticodonA位P位 mRNA +30S亞基-IF3A位IF-353IF2GTPP位IF3 IF2 IF1IF2-GTP-fMet-tRNAIF350S亞基IF2+ IF1+GDP+PiIF-1IF170S起始復(fù)合物第37頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二肽鏈的延長(zhǎng)12122323進(jìn)位肽鍵形成移位進(jìn)位(TuTs)GTPGTPN-端2353C-端肽鍵形成153（EF-G） 第38頁(yè)，共43頁(yè)，2022年，5月20日，13點(diǎn)10分，星期二肽鏈合成的終止及釋放（1）釋放因子RF1或RF2進(jìn)入核糖體A位。 （2）多肽鏈的釋放（3）70S核糖體解離53UAG30S亞基50S亞基53UAGtRNARF