遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件

第二章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)

第二章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)第六節(jié)DNA作為主要遺傳物質(zhì)的證據(jù)分子遺傳學(xué)的大量直接和間接的證據(jù)，說(shuō)明DNA是主要的遺傳物質(zhì)，而在缺乏DNA的某些病毒中，RNA就是遺傳物質(zhì)

第六節(jié)DNA作為主要遺傳物質(zhì)一、間接證據(jù)

DNA含量、代謝、結(jié)構(gòu)、染色體共有等二、直接證據(jù)1、細(xì)菌的轉(zhuǎn)化

肺炎雙球菌兩種類型：光滑型(S型)：IS、IIS、IIIS粗糙型(R型)：IR、IIR、IIIR一、間接證據(jù)1928,Griffith：首次將IIR→IIIS，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌遺傳性狀的定向轉(zhuǎn)化。被加熱殺死的IIIS型肺炎雙球菌必然含有某種促成這一轉(zhuǎn)變的活性物質(zhì)

1928,Griffith：首次將IIR→IIIS1944，Avery等用生物化學(xué)方法證明這種活性物質(zhì)是DNA該提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶的影響，而只能為DNA酶所破壞

1944，Avery等用生物化學(xué)方法證明這種活性物質(zhì)是DN2、噬菌體的侵染與繁殖

Hershey等用同位素32P和35S分別標(biāo)記T2噬菌體的DNA與蛋白質(zhì)2、噬菌體的侵染與繁殖3、煙草花葉病毒的感染和繁殖RNA接種到煙葉→發(fā)病RNARNA酶處理RNA→不發(fā)病TMV蛋白質(zhì)：接種后不形成新的TMV不發(fā)病說(shuō)明在不含DNA的TMV中RNA就是遺傳物質(zhì)3、煙草花葉病毒的感染和繁殖為了進(jìn)一步論證上述的結(jié)論，F(xiàn)rankel-Conrat和Singer實(shí)驗(yàn)：為了進(jìn)一步論證上述的結(jié)論，F(xiàn)rankel-Conrat和S核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)

一、兩種核酸

*核酸的構(gòu)成單元是核苷酸，是核苷酸的多聚體*每個(gè)核苷酸包括三部分：

五碳糖、磷酸、堿基*兩個(gè)核苷酸之間由3’和5’位的磷酸二脂鍵相連

核酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)兩種核酸的主要區(qū)別：

DNA：脫氧核糖，A、C、G、T雙鏈，分子鏈較長(zhǎng)RNA：核糖，A、C、G、U單鏈，分子鏈較短兩種核酸的主要區(qū)別：

構(gòu)成核苷酸分子的堿基結(jié)構(gòu)第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件核酸分子的學(xué)結(jié)構(gòu)第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件二、DNA的分子結(jié)構(gòu)1953，Watson和Crick根據(jù)：堿基互補(bǔ)配對(duì)的規(guī)律對(duì)DNA分子的X射線衍射成果提出了著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這個(gè)模型已為以后拍攝的電鏡直觀形象所證實(shí)。

二、DNA的分子結(jié)構(gòu)ＤＮＡ雙螺旋結(jié)構(gòu)模型ＤＮＡDNA分子模型最主要特點(diǎn)：(1)兩條多核苷酸鏈以右手螺旋的形式，以一定的空間距離，環(huán)繞于同一軸相互盤旋而成(2)反向平行：5’－3’，3’－5’(3)兩條單鏈間以堿基間氫鍵配對(duì)相連：AT，CG(4)每個(gè)螺旋34?(3.4nm)，含10bp，直徑約為20?(5)分子表面大溝和小溝交替出現(xiàn)DNA分子模型最主要特點(diǎn)：圖8-6DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件圖8-7兩條多核酸鏈間氫鍵相連第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件A-T和C-G兩種核苷酸對(duì)分子鏈內(nèi)排列的位置和方向只有四種形式:A---TC---GA---TG---CC---GA---TG---CA---T

假設(shè)某一段DNA分子鏈有1000bp，則該段就可以有41000種不同的排列組合形式，反映出來(lái)的就是41000種不同性質(zhì)的基因.A-T和C-G兩種核苷酸對(duì)分子鏈內(nèi)

DNA構(gòu)型之變異：B－DNA：瓦特森和克里克提出的雙螺旋構(gòu)型,是DNA在生理狀態(tài)下的構(gòu)型A－DNA：在高鹽下存在形式，右旋，每個(gè)螺圈含11bp

Z－DNA:左旋，每個(gè)螺圈含12bp其他構(gòu)型DNA構(gòu)型之變異：二、RNA的分子結(jié)構(gòu)

絕大部分RNA以單鏈形式存在，但可折疊起來(lái)形成若干雙鏈區(qū)域。這些區(qū)域內(nèi)，互補(bǔ)的堿基對(duì)間可形成氫鍵。一些以RNA為遺傳物質(zhì)的動(dòng)物病毒含有雙鏈RNA。

二、RNA的分子結(jié)構(gòu)DNA的復(fù)制一、DNA復(fù)制的一般特點(diǎn)1、復(fù)制方式：半保留復(fù)制2、復(fù)制起點(diǎn)：大多數(shù)細(xì)菌及病毒只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，一個(gè)復(fù)制子；真核生物是多起點(diǎn)的，多個(gè)復(fù)制子

3、復(fù)制方向：一般為雙向復(fù)制

DNA的復(fù)制圖8－16DNA半保留復(fù)制第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件一、DNA的復(fù)制的方式

半保留復(fù)制：

DNA在復(fù)制時(shí)，親代DNA的雙螺旋先行解旋和分開，然后以每條鏈為模板，按照堿基配對(duì)的原則，在這兩條鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈，以組成新的DNA分子。這樣新形成的兩個(gè)DNA分子與親代DNA分子的堿基順序完全一樣。由于子代DNA分子中一條鏈來(lái)自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻模@種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。５’３’５’３’一、DNA的復(fù)制的方式半保留復(fù)制：DNA在復(fù)二、參與DNA復(fù)制的因子1.底物dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.模板單鏈的DNA母鏈3.聚合酶DNA聚合酶I、II、III4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子

拓?fù)洚悩?gòu)酶，解鏈酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶。

二、參與DNA復(fù)制的因子1.底物dNTP(dATP,(一)、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶簡(jiǎn)稱：DNA-pol活性：53的聚合活性核酸外切酶活性ArthurKornberg特點(diǎn):DNA新鏈生成需引物和模板新鏈的延長(zhǎng)只可沿5→3方向進(jìn)行

種類：

DNA-polⅠ、DNA-polⅡ、DNA-polⅢ(一)、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶活性：5DNA-polⅠ（109kD）:35外切酶活性53外切酶活性53的聚合活性

功能：對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀;對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。DNA-polⅡ（120kD）

:

DNA-polII基因發(fā)生突變，細(xì)菌依然能存活,它參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)DNA-polⅠ（109kD）:35外切DNA-polⅢ(250kD)35外切酶活性活性：

53的聚合活性

功能:是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的酶對(duì)于DNA的復(fù)制也有校對(duì)功能配合DNA-polⅠ使復(fù)制的錯(cuò)誤率大大降低DNA-polⅢ(250kD)35真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。復(fù)制延長(zhǎng)中起主要催化作用的酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過(guò)程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol真核生物的DNA聚合酶DNA-pol起始引發(fā)，有引物（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

1.DNA的拓?fù)湫再|(zhì)（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶分類及作用機(jī)制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ:切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時(shí)候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ:切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過(guò)切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)功能:松弛正超螺旋，變?yōu)樨?fù)超螺旋;既能水解、又能連接磷酸二酯鍵分類及作用機(jī)制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ:切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA（三）解鏈酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白

1.解鏈酶：利用ATP供能，作用于氫鍵，使 DNA雙鏈解開成為兩條單鏈2.單鏈DNA結(jié)合蛋白：在復(fù)制中維持模板在單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整，避免被核酸酶水解3.引物酶：復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物的酶（三）解鏈酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白1.解鏈酶：利用A

（四）、DNA連接酶1.作用方式:

催化雙股DNA鏈中一股缺口的3-OH和5-P形成磷酸二酯鍵，從而使缺口兩側(cè)的DNA片段相連接。

2.功能DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合缺口的作用在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用也是基因工程的重要工具酶之一（四）、DNA連接酶1.作用方式:2.功能三、DNA復(fù)制的過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延伸

（三）復(fù)制的終止

（四）復(fù)制的忠實(shí)性

三、DNA復(fù)制的過(guò)程（一）復(fù)制的起始（二）復(fù)制的延復(fù)制起點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制起點(diǎn)（一）復(fù)制的起始---方向性單向復(fù)制雙向復(fù)制復(fù)制起點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制起點(diǎn)（一）復(fù)制的起始---方向性（一）復(fù)制的起始---有關(guān)蛋白質(zhì)（一）復(fù)制的起始---有關(guān)蛋白質(zhì)復(fù)制叉----復(fù)制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)。（一）復(fù)制的起始---復(fù)制叉形成5’3’3’5’復(fù)制叉----復(fù)制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈復(fù)制起始流程圖打開DNA超螺鏈打開雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成復(fù)制起始流程圖打開DNA超螺鏈打開雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開超螺旋。′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程解鏈酶解開DNA雙螺旋′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過(guò)程引物酶合成引物′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過(guò)程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA（二）、DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)脫氧核苷酸加到引物的3′-OH上，開始新生鏈的合成過(guò)程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物′5′3（二）、DNA復(fù)制的延伸1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個(gè)AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

組成

DNA的脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)3′,5′-磷酸二酯鍵引物′5′3′5AGTACTAATAGCGACGGTTTT組成第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板鏈DNA新鏈引物′5′3′5′3AGTACTAATGGCGGTTAATATCDN半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段

5’3’′5′3半不連續(xù)復(fù)制DNA復(fù)制時(shí),一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的,另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的,稱為半不連續(xù)復(fù)制。3’3’5’5’半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段5’3’′5′33’3’5（三）、復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。（三）、復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號(hào)二、原核生物DNA合成1、半保留復(fù)制，雙向復(fù)制2、有引物的引導(dǎo)，為RNA3、延伸方向?yàn)?’－3’。4、一條鏈一直從5’向3’方向延伸，稱前導(dǎo)鏈，連續(xù)合成；另一條先沿5’－3’合成岡崎片段，再由連接酶連起來(lái)鏈，后隨鏈，不連續(xù)合成二、原核生物DNA合成圖8－18DNA解旋第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件圖8－19DNA合成之模型第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件*在前導(dǎo)鏈上，DNA引物酶只在起始點(diǎn)合成一次引物RNA，DNA聚合酶III開始DNA的合成*在后隨鏈上，每個(gè)岡崎片段的合成都需要先合成一段引物RNA，然后DNA聚合酶III才能進(jìn)行DNA的合成。

*在前導(dǎo)鏈上，DNA引物酶只在圖8－20后隨鏈DNA的合成第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件RNA病毒中RNA的自我復(fù)制先以自己為模板（“＋”鏈）合成一條互補(bǔ)的單鏈（“－”鏈），然后這個(gè)“－”鏈從“＋”鏈模板釋放出來(lái)，它也以自己為模板復(fù)制出一條與自己互補(bǔ)的“＋”鏈，形成了一條新生的病毒RNA。

RNA病毒中RNA的自我復(fù)制三、真核生物DNA合成真核生物DNA的復(fù)制與原核生物的主要不同點(diǎn)：1、DNA的合成只是在S期進(jìn)行，原核生物則在整個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中都進(jìn)行DNA合成2、原核生物DNA的復(fù)制是單起點(diǎn)的，真核生物染色體的復(fù)制則為多起點(diǎn)的三、真核生物DNA合成3、所需的RNA引物及后隨鏈上合成的“岡崎片段”的長(zhǎng)度比原核生物要短4、有二種不同的DNA聚合酶分別控制前導(dǎo)鏈（δ）和后隨鏈（α）的合成；在原核生物中由聚合酶III同時(shí)控制二條鏈的合成5、染色體端體的復(fù)制：原核生物的染色體大多數(shù)為環(huán)狀

3、所需的RNA引物及后隨鏈上合RNA的轉(zhuǎn)錄及加工一、三種RNA分子

1、mRNA2、tRNA：最小的RNA，由70到90個(gè)核苷酸組成，具有稀有堿基的特點(diǎn)

RNA的轉(zhuǎn)錄及加工圖8－22tRNA的三維結(jié)構(gòu)第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件8-23tRNA模式圖第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件3、rRNA：核糖體的主要成分。在大腸桿菌中：rRNA量占細(xì)胞總RNA量的75-85％tRNA占15％mRNA占3-5％

第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件二、RNA合成的一般特點(diǎn)1、所用原料為核苷三磷酸；在DNA合成時(shí)為脫氧核苷三磷酸2、只有一條DNA鏈被用作模板；DNA合成時(shí)，兩條鏈分別用作模板3、RNA鏈的合成不需要引物；DNA合成一定要引物的引導(dǎo)4、RNA鏈的合成與DNA鏈的合成同樣，也是從5’向3’端，由RNA聚合酶催化二、RNA合成的一般特點(diǎn)三、原核生物RNA的合成*轉(zhuǎn)錄后形成一個(gè)RNA分子的一段DNA序列稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位

*一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位可能剛好是一個(gè)基因，也可能含有多個(gè)基因

*RNA轉(zhuǎn)錄分三步：(1)RNA鏈的起始；(2)RNA鏈的延長(zhǎng)；(3)RNA鏈的終止及新鏈的釋放

三、原核生物RNA的合成定義：RNA的生物合成就是轉(zhuǎn)錄，即以DNA為模板，在依賴于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4種NTP（ATP、CTP、GTP和UTP為原料，合成RNA的過(guò)程。合成部位：細(xì)胞核合成原料：四種NTP一、DNA指導(dǎo)下的RNA的合成定義：RNA的生物合成就是轉(zhuǎn)錄，即以一、DNA指導(dǎo)下的RNA轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)錄單位：?jiǎn)?dòng)子終止子2、不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄：兩條DNA鏈不同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。編碼鏈或反意義鏈；模板鏈或有意義鏈3、RNA聚合酶：

全酶：有αα‘ββ’σ5個(gè)亞基組成作用識(shí)別啟動(dòng)子，引發(fā)RNA的合成。

核心酶：不含σ亞基，延長(zhǎng)RNA鏈轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)錄單位：?jiǎn)?dòng)子終止子全酶：有核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzymRNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合轉(zhuǎn)錄過(guò)程：轉(zhuǎn)錄的起始：RNA的延長(zhǎng)：5′3′識(shí)別解鏈磷酸二酯鍵的形成（ATP、GTP）轉(zhuǎn)錄的終止：遇到終止子，RNA鏈停止延長(zhǎng)，核心酶脫離，新RNA釋放。轉(zhuǎn)錄的起始：RNA的延長(zhǎng)：5′3′識(shí)別解鏈磷酸AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中AGTACTAATDNA的一條鏈AGCUGACGAG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中AGTACTAATAGCUGACGGUUUDNAG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來(lái)細(xì)胞核中AGTACTAATAGCGACGGUUUU組成AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中AGTACTAATGCGACGGUUUUA細(xì)胞核AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中AGTACTAATGCGACGUUGUUA細(xì)胞核AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中AGTACTAATGCGACGUGUUAA細(xì)胞核AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中AGTACTAATGCGACGGUUAAU細(xì)胞核AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中AGTACTAATGCGACGGUUAAUA細(xì)胞AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中AGTACTAATGCGCGGUUAAUAU細(xì)胞AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中AGTACTAATGGCGGUUAAUAUC細(xì)胞AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中AGTACTAATGGCGGUUAAUAUCDNAG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成AGTACTAATUCAUGAUUAmRNAAG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA細(xì)AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過(guò)核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNAAGTACTAATUCAUGAUUAmRNA細(xì)四、真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄及加工四、真核生物RNA的轉(zhuǎn)錄及加工真核生物與原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn)1、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)2、原核生物的一個(gè)mRNA分子通常含有多個(gè)基因；而少數(shù)較低等真核生物外，真核生物一個(gè)mRNA分子一般只編碼一個(gè)基因3、原核生物只有一種RNA聚合酶催化所有RNA的合成；真核生物中則有RNA聚合酶I、II、III，分別催化不同種類型RNA的合成4、原核生物RNA聚合酶直接起始轉(zhuǎn)錄合成RNA；真核生物三種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

真核生物與原核生物RNA的轉(zhuǎn)錄的不同點(diǎn)真核生物mRNA在轉(zhuǎn)錄后的加工：

1、5’端加上帽子(7－甲基鳥嘌呤核苷)在蛋白質(zhì)翻譯時(shí)識(shí)別起始位置及防止被RNA酶降解2、3’端加上尾巴(聚腺苷酸,polyA)對(duì)增加mRNA的穩(wěn)定性及從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)的運(yùn)輸具有重要作用3、切除非編碼序列(內(nèi)含子)，將編碼序列(外顯子)連接起來(lái)，才能進(jìn)行蛋白質(zhì)的翻譯

真核生物mRNA在轉(zhuǎn)錄后的加工：圖8－28真核生物mRNA的加工第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件遺傳密碼與蛋白質(zhì)的翻譯

一、遺傳密碼（1）三聯(lián)體密碼（2）通用性（3）簡(jiǎn)并現(xiàn)象（4）遺傳密碼間不能重復(fù)利用：除少數(shù)情況外，一個(gè)mRNA上每個(gè)堿基只屬于一個(gè)密碼子（5）起始密碼子：AUGGUG和終止密碼子:UAAUAGUGA(6)遺傳密碼間無(wú)逗號(hào),即在翻譯過(guò)程中，遺傳密碼的譯讀是連續(xù)的遺傳密碼與蛋白質(zhì)的翻譯(一)、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼：指排列在DNA或mRNA鏈上為蛋白質(zhì)氨基酸編碼的核苷酸序列。

密碼子：在mRNA分子中從5’3’方向，以AUG開始，每三個(gè)堿基組成一組稱為三聯(lián)體，每個(gè)三聯(lián)體代表一種氨基酸，所以稱之為密碼子。一、蛋白質(zhì)合成體系的重要組成組分(一)、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼：指排列在DNA或mRNA遺傳密碼表遺傳密碼表UCAUGAUUAmRNA（模板）

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個(gè)氨基酸的三個(gè)相鄰的堿基UCAUGAUUAmRNA（模板）密碼子密碼子密碼子密碼子的性質(zhì)：1、簡(jiǎn)并性(終止密碼子UAA,UAG,UGA)2、兼職性（起始密碼子AUG,GUG）3、密碼子的連續(xù)性(編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無(wú)間斷也無(wú)交叉)4、通用性與例外（或半通用性）5、閱讀方向與mRNA編碼方向一致密碼子的性質(zhì)：1、簡(jiǎn)并性(終止密碼子UAA,UAG,UGA)

簡(jiǎn)并性(degeneracy)簡(jiǎn)并性(degeneracy)原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rps21種rpl36種rps33種rpl49種

不同細(xì)胞核蛋白體的組成

（二）、核糖體是多肽鏈合成的裝置原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S7核蛋白體的組成核蛋白體的組成第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)原核生物翻譯過(guò)程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位P位：肽酰（三）、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂（三）、tRNA與氨基酸的活化反密碼環(huán)氨基酸臂AAUACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA)（運(yùn)載工具）

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）AAUACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA)亮氨酸天冬AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸

反密碼子AAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUG異亮氨酸t(yī)RNA的一氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)

氨基酸的活化氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATPAMP＋PP第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi

第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E＋第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP＋E第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E

tRNA與酶

結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATPtRNA與酶

結(jié)合的模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶AT氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreadingactivity)。氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

特點(diǎn):氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸特點(diǎn):真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA真核生物：Met-tRNAiMet（二）起始肽鏈合成的氨基翻譯的起始(initiation)翻譯的延長(zhǎng)(elongation)翻譯的終止(termination)整個(gè)翻譯過(guò)程可分為：翻譯過(guò)程從閱讀框架的5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。

二、肽鏈合成過(guò)程：翻譯的起始(initiation)整個(gè)翻譯過(guò)程可分為：翻譯（一）、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物(translationalinitiationcomplex)。（一）、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA的結(jié)合；核蛋白體大亞基結(jié)合。原核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成AUG5'3'IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPiIF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。真核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過(guò)程met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2（二）、肽鏈合成延長(zhǎng)

肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)。包括以下三步：進(jìn)位(entrance)成肽(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位(translocation)（二）、肽鏈合成延長(zhǎng)肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上

延伸過(guò)程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子

(elongationfactor,EF)。原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2延伸過(guò)程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子(elongat又稱注冊(cè)(registration)進(jìn)位指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。

又稱注冊(cè)(registration)進(jìn)位指根據(jù)mRNA下延長(zhǎng)因子EF-T催化進(jìn)位（原核生物）

延長(zhǎng)因子EF-T催化進(jìn)位（原核生物）第02章遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)課件TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTPTuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成過(guò)程。成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵形成轉(zhuǎn)位延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3'側(cè)移動(dòng)。轉(zhuǎn)位延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活fMetAUG5'3'fMetTuGTPfMetAUG5'3'fMetTuGTP進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中的mRNA

與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸核糖體UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對(duì).細(xì)胞質(zhì)中UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸t(yī)RNUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置.UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸縮合細(xì)胞質(zhì)中

兩個(gè)氨基酸分子縮合UCAUGAUUAAAU亮氨酸ACU天冬氨酸AUGUCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

核糖體隨著

mRNA滑動(dòng).另一個(gè)

tRNA上的堿基與mRNA上的密碼子配對(duì).

細(xì)胞質(zhì)