DNA、RNA和蛋白质的生物合成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,,,,*,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,DNA,、,RNA,和蛋白质的生物合成,吴菲菲,,复制,—,以原来的,DNA,分子为模板，合成出相同分子的过程转录,—,在,DNA,分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的,RNA,的过程翻译,—,在,RNA,的控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程1958,年,Crick,将生物遗传信息的这种传递方式称为,中心法则,DNA,的复制,1953,年，,Watson,和,Crick,在,DNA,双螺旋结构的基础上提出了半保留复制假说：,,DNA,在复制过程中，首先碱基之间的氢键破裂，使两条链解旋并分开，然后以碱基互补的方式，以每条单链为 模板，按单链,DNA,的核苷酸顺序合成子链。

在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代,DNA,，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制DNA,的复制方式,—,半保留复制,1958,年,M.Meselson,和,F.Stahl,,Radioisotope labelin,（放射性同位素标记）,and density gradient,（密度梯度离心）,centrifugation clearlydistinguishes replications of semiconservative from conservative.,半保留复制的实验证据,,随从链复制时必须,等待,模板链解开足够长度时，才能从,5′→3′,合成引物后开始复制延伸时，又要,等待,下一段暴露出足够长的模板，才能再次合成引物而延长岗崎片段,,复制的半不连续性,参与,DNA,复制的酶类和蛋白质,复制是酶催化下的核苷酸聚合过程，需要多种物质的共同参与：,,,底物：,,dNTP,（,,dATP,、,dGTP,、,dCTP,、,dTTP,）,,,酶：,DNA,聚合酶,,模板：,解开成单链的,DNA,母链,,,引物：,RNA,，,提供,3,’,-OH,末端,,,其它酶和蛋白质因子：,解螺旋酶、单链结合蛋白、拓扑异构酶、引物酶、,DNA,连接酶,等,1.,引物酶识别复制起点，引导解螺旋酶到正确位点,2.,解螺旋酶解开双螺旋,引,,物,,酶,解,,螺,,旋,,酶,聚,,合,,酶,修,,复,,酶,拓,,扑,,异,,构,,酶,单,,链,,结,,合,,蛋,,白,连,,接,,酶,DNA,的复制过程,3. DNA,聚合酶合成新的,DNA,链,4.,按碱基互补原理合成,DNA,链,5.,四种脱氧核苷三磷酸为底物,6.,释放焦磷酸,,,7-12. DNA,片段的合成和链的延伸,13.,连接酶,14.,单链结合蛋白,15.,拓扑异构酶,16. DNA,的复制,,,,逆转录,1970,年,Temin,等在致癌,RNA,病毒中发现了一种特殊的,DNA,聚合酶，该酶以,RNA,为模板，根据碱基配对原则，按照,RNA,的核苷酸顺序,(,其中,U,与,A,配对,),合成,DNA,。

这一过程与一般遗传信息流转录的方向相反，故称为,反转录,反转录酶,是一种多功能酶：,,RNA,指导的,DNA,聚合酶活力；,,核糖核酸酶,H,的活力：,,,DNA,指导的,DNA,聚合酶活力,反转录的生物学意义,补充丰富了中心法则,解释了致癌病毒引起癌细胞产生的机制,RNA,的生物合成,,转录,,转录,（,transcription,）,——,DNA,分子中的遗传信息转移到,RNA,分子中的过程转录过程,不对称转录：,在,DNA,的两条多核苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做,模板链,（,template strand,）,DNA,双链中另一条不做为模板的链叫做,编码链,RNA,的复制,在某些不含,DNA,，只含,RNA,的病毒和噬菌体中，其,RNA,既是遗传信息载体，又是信使，在感染寄主时，本身要复制以,RNA,为模板合成,RNA,,，由,RNA,复制酶催化，以,RNA,为模板，四种核苷三磷酸为底物，也需要,Mg,2+,或,Mn,2+,蛋白质的生物合成,RNA,在蛋白质生物合成中的作用,1.,mRNA,的功能,,mRNA,带有由,DNA,转录来的遗传信息，是蛋白质合成的模板2.,遗传密码（,genetic codes,）,,遗传密码,：指,mRNA,中碱基序列和蛋白质中氨基酸序列之间的相互关系。

三联密码,（,triplet code,）：三个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，该三核苷酸序列称为,密码子,（,codon,）密码子的重要性质,,密码子间无间隔,,密码子不重叠；,,密码子的简并性；,,密码子的摆动性；,,密码的通用性；,,防错系统,遗传密码,,终止密码子,,,UAA,、,UGA,、,UAG,,,,起始密码子,,,AUG,、,GUG,,2. tRNA,的功能,,tRNA,起运输氨基酸的作用,,反密码子,（,anticodon,）,：,tRNA,识别,mRNA,上的密码子的机构，可根据碱基配对规律识别相应的密码子3,.rRNA,与核糖体,,,rRNA,与多种蛋白质组成核糖体，核糖体是蛋白质合成的加工厂蛋白质生物合成过程,蛋白质的合成需要近,300,种生物大分子参与，由,ATP,、,GTP,提供能量蛋白质生物合成,方向,：由多肽链的,氨基端,开始，向,羧基端,方向逐步延伸合成过程,分为：,,氨基酸的活化与转移,——,准备阶段,,肽链合成的起始,,肽链的延长,,肽链的终止,1.,氨基酸的活化与转移,,tRNA,携带并转运氨基酸，氨基酸的结合位点是,tRNA3’-,末端的,-CCA-OH,。

氨基酸和,tRNA,在,氨酰,-tRNA,合成酶,的催化下合成氨基酰,-tRNA,氨酰,-tRNA,合成酶具有绝对专一性，对氨基酸、,tRNA,两种底物都能高度特异性地识别氨酰,-,tRNA,合成酶,氨酰基腺苷酸,∣,,↓,↘,AMP,tRNA,氨酰,-,tRNA,2.,肽链合成的起始,mRNA,上的起始密码子多为：,AUG,,,少数为：,GUG,,,原核细胞以,fMet- tRNAf,为起点；,,真核细胞以,Met- tRNA,为起点,,,SD,序列：,细菌,mRNA,翻译起始密码,AUG,的上游,8~13,个核苷酸之前有,4~9,个核苷酸 组成的富含嘌呤的序列这一序列以,AGGA,为核心，称之为,SD,序列,该序列与,30s,小亚基上,16srRNA,3’-,端富含嘧啶序列结合，稳固了,mRNA,与小亚基的结合因此又称为核蛋白体结合位点（,ribosomal binding site,，,RBS,）甲酰甲硫氨酰－,tRNA,的合成,甲酰甲硫,,氨酰,tRNA,f,甲酰,FH,4,甲酰基转移酶,,mRNA-30S-IF3,－,IF1,复合物,,↓,,30S,起始复合物,,（,30S-mRNA-fMet-tRNAf-GTP-IF1-IF2,）,,↓,,70S,起始复合物,,（,70S-mRNA-fMet-tRNAf,）,原核生物起始复合物的生成,,,,,真核生物翻译起始的特点,,,1.,核蛋白体是,80S (40S + 60S),,2.,起始因子种类多,,,3.,起始,tRNA,的,Met,不需甲酰化,,,4.,帽子结合蛋白,(CBP),促使,mRNA,与核蛋,,白体小亚基结合,,,5.,起始,tRNA,先与核蛋白体小亚基结合，,,然后再结合,mRNA,3.,肽链的延长,,,又称核蛋白体循环,(ribosomal cycle),，,,每次循环包括：,,,进位,(entrance),,,成肽,(peptide bond formation),,,移位,(translocation),,需要,延长因子,(EF),：,,原核：,EF-T(EF-Tu,，,EF-Ts),、,EF-G,,,真核：,EF-1,、,EF-2,（一）进位,,,氨基酰,-tRNA,根据遗传密码的指引，,,在,GTP,和,EF-T,的协助下，进入核蛋白体,,的,A,位。

二）成肽,,,转肽酶催化肽键的形成三）转位,,,tRNA,脱落的同时，核蛋白体向,mRNA,的,,,3´-,端移动一个密码子的距离由,EF-G,中的,,转位酶催化，此步骤需,1,个,GTP,进位、成肽、转位重复进行，肽链则不,,断延长在肽链延长过程中，除第一个肽键形成,,时,, P,位上是,fMet-tRNA,外，以后,P,位上总是肽酰,-tRNA, A,位总是新进位的氨基酰,-tRNA,，这就是,P,位和,A,位名称的由来P,位是转出肽酰基，又叫“给位”，,A,位是接受肽酰基，叫“受位”4.,肽链合成的终止,,,1. RF,与终止密码辨认结合,,,2.,肽链与,tRNA,分离,,,3. tRNA,、,mRNA,及,RF,从核蛋白体脱落,蛋白质合成后的靶向输运,蛋白质靶向运输,（,,protein targeting,）,:,蛋白质合成后需定向地转运到其执行功能的目标地点靶向输送是对分泌性蛋白质而言分泌性蛋白质（,secretory proteins,）：,穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质，可统称为分泌性蛋白质例如各种肽类激素、各种血浆蛋白、凝血因子、抗体等蛋白质生物合成的抑制剂,1.,四环素,能与原核细胞核糖体上的,30S,亚基结合，阻断氨酰,tRNA,结合到,A,位。

2.,氯霉素,能与原核细胞,70S,核糖体结合，抑制肽基转移酶所起的反应3.,链霉素、卡那霉素,能与原核细胞核糖体上的,30S,亚基结合，导致,tRNA,的反密码子错读4.,嘌呤酶素,能与核糖体的,A,位结合，妨碍氨酰,tRNA,结合到,A,位。