第10章遺傳信息的傳遞唐山職業技術學院范例 中心法則 centraldogma 遺傳信息傳遞方向的規律 第1節DNA的生物合成 在新合成的子代DNA分子中一條鏈來自親代 而另一條鏈則是新合成的產物 這種復制方式稱為半保留復制 一 DNA的復制 一 DNA復制的方式 半保留復制semiconservativereplication AGAACTTAG TCTTGAATC AGAACTTAG TCTTGAATC AGAACTTAG TCTTGAATC 親代 子代 DNA半保留復制的實驗 二 參與DNA復制的物質 解旋 解鏈酶類解鏈酶拓撲異構酶單鏈DNA結合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA連接酶 1 解旋 解鏈酶類 2 引物酶 primase DNA聚合酶合成新DNA時需要引物 一小段RNA 引物RNA3 OH末端作為DNA合成的起始點引物酶與多種起始蛋白結合形成引發體引物酶催化合成引物 primer 3 DNA聚合酶 DNApolymerase DNA聚合酶的作用特點 模板 解開的DNA雙鏈催化底物 dATP dGTP dCTP dTTP 聚合形成3 5 磷酸二酯鍵新鏈延長方向5 3 具核酸外切酶活性 原核DNA聚合酶 pol pol 生理功能尚不清楚 無酶 時起作用 pol 4 DNA連接酶 DNAligase 通過3 5 磷酸二酯鍵連接互補鏈中DNA片段不能連接單獨存在的DNA或RNA單鏈 三 DNA的復制過程 1 起始階段模板DNA解旋與解鏈 形成復制叉 形成引發體 合成RNA引物 三 DNA的復制過程 2 延長階段按A T G C堿基配對規則 合成DNA 切除引物 填補空隙 形成岡崎片段 三 DNA的復制過程 3 終止階段DNA連接酶連接封口 形成長鏈DNA 在Tus蛋白參與下 終止復制 DNA復制示意圖 拓撲異構酶 解鏈酶 5 3 3 5 3 5 DNA聚合酶 單鏈DNA結合蛋白 DNA聚合酶 領頭鏈隨從鏈 DNA連接酶 岡崎片段 引物酶 RNA引物 二 反轉錄 reversetranscription 概念 以RNA為模板合成DNA的過程酶 反轉錄酶 依賴RNA的DNA聚合酶功能RNaseH功能 水解RNA DNA雜交鏈 依賴DNA的DNA聚合酶功能 反轉錄酶 RNaseH cDNA整合入宿主細胞DNA分子中 病毒RNA RNA cDNA雜交體 cDNA 雙股cDNA 宿主細胞DNA分子 整合了cDNA的宿主細胞DNA分子 反轉錄酶 意義 對中心法則的補充有助于基因工程的實施 反轉錄過程 三 DNA的修復合成 一 DNA損傷的類型 點突變 pointmutation 錯配 轉換 transition A G或C T顛換 transversion 嘌呤堿 嘧啶堿框移突變 frameshiftmutation 缺失 插入1個堿基二聚體的形成 二 DNA損傷的修復 光修復切除修復重組修復SOS修復 光修復 紫外輻射DNA鏈上兩個胸腺嘧啶殘基間形成二聚體 光修復酶 切除修復 核酸內切酶 DNApol DNAligase 重組修復 第2節RNA的生物合成 一 參與轉錄的主要物質 轉錄模板RNA聚合酶底物終止因子 一 轉錄模板 轉錄的模板 DNA雙鏈中的一條模板鏈 DNA雙鏈中具有轉錄功能的一條鏈 templatestrand 編碼鏈 貯存有遺傳信息與模板鏈互補的一條鏈 codingstrand 5 3 3 5 不對稱轉錄 1 RNA分子上只有一條可轉錄2 模板鏈并不總是在同一單鏈上 RNA合成方向 5 3 不對稱轉錄 asymmetrictranscription DNA5 GGAGTACATGTC 3 編碼鏈 3 CCTCAUGUACAG 5 模板鏈 轉錄 5 GGAGUACAUGUC 3 mRNA 翻譯 N Ala Val His Val C多肽 二 RNA聚合酶 RNApolymerase 全酶 核心酶 2 起始因子 三 底物 RNA聚合酶的底物 RNA合成的原料 ATP GTP CTP UTP 二 轉錄過程 轉錄起始 2 轉錄延長 3 轉錄終止 原核生物 轉錄起始 transcriptioninitiation 核心酶催化 在模板指導下沿5 3 方向延伸RNA鏈 2 轉錄延長 transcriptionelongation 轉錄泡 終止子 非依賴于 因子的終止子依賴于 因子的終止子 terminator 3 轉錄終止 transcriptiontermination 非依賴 因子的終止1 GC豐富 重復序列2 形成發夾樣結構 依賴與 因子的終止 三 轉錄后的加工 轉錄過程中的5 端加帽與3 端加尾的修飾 mRNA的前體 非均一核RNA hnRNA 2 切除內含子 intron 拼接外顯子 exon 非編碼序列 編碼序列 DNA和RNA生物合成的比較 1 復制轉錄1 原料dNTPNTP2 模板DNA兩條鏈DNA一條鏈3 引物需要RNA引物不需引物4 新連延伸方向5 3 5 3 5 主要酶類DNA聚合酶RNA聚合酶解旋 解鏈酶類 2 引物酶終止因子 DNA連接酶 二 tRNA轉錄后的加工 1 剪切2 堿基的化學修飾3 添加氨基酸臂 三 rRNA前體的加工 第3節蛋白質的生物合成 一 參與蛋白質生物合成的物質 mRNAtRNArRNA氨基酸蛋白質因子ATPGTP無機離子 1 mRNA 翻譯的直接模板 CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU 5 3 Gln Leu Gln Thr Tyr Met Ile Gln Phe Asp Gln Tyr 一 RNA mRNA分子中 從5 3 每三個相鄰的堿基組成的三聯體 代表某個氨基酸共有64種 遺傳密碼 遺傳密碼表 方向性通用性簡并性連續性擺動性 遺傳密碼的特點 同一氨基酸具有多種密碼子 同義密碼 第1 2位 第3位 決定密碼的特異性 擺動 方向性 5 3 通用性 在線粒體或葉綠體中特殊 簡并性 沿5 3 方向連續閱讀 插入堿基 缺失堿基 移碼 突變 連續性 2 tRNA 轉運氨基酸的工具 密碼子與反密碼子的配對 IA C UUA GGC U 反密碼子 識別 密碼子 第1位 擺動配對 第3位 tRNA mRNA 3 核蛋白體 蛋白質合成的場所 rRNA 蛋白質 核糖體 核蛋白體 大亞基小亞基 真核細胞 5S 5 8S 28S 18S 蛋白質 大亞基 60S 小亞基 40S 原核細胞 5S 23S 16S 蛋白質 大亞基 50S 小亞基 30S 核糖體大小亞基的組成 80S 70S 小亞基與mRNA的結合 大亞基 P位 結合肽酰tRNA的部位A位 結合氨基酰tRNA的部位E位 排出卸載tRNA的排出位 二 蛋白質合成的重要酶類 氨基酰tRNA合成酶轉肽酶轉位酶 三 其他因子 其他蛋白質因子 起始因子 IF 延長因子 EF 釋放因子 RF Mg2 K 等無機離子 二 蛋白質生物合成的過程 mRNA中堿基的排列順序 蛋白質中的AA的排列順序 翻譯 起始 延長 終止 進位成肽轉位 一 氨基酸的活化 氨基酸 ATP tRNA 氨基酰 tRNA合成酶 氨基酰 tRNA AMP PPi 二 核蛋白體循環 起始階段 起始復合體 大亞基 mRNA Met tRNA fMet tRNA 小亞基 IF 1 2 3GTP 二 核蛋白體循環 延長階段 進位成肽轉位 1 延長因子 EF 條件 EF TEF G EF TuEF Ts 過程 2 GTP 二 核蛋白體循環 終止階段 A位上出現終止密碼子 在釋放因子RF 1 RF 2 RF 3 GTP及轉肽酶作用下 多肽鏈水解 三 蛋白質生物合成后的加工 肽鏈N 端的切除加工個別氨基酸的化學修飾肽