山東大學(xué)_分子生物學(xué)_相關(guān)

1、 分 子 生 物 學(xué)第二章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能（4學(xué)時(shí)）基本要求：了解核苷酸的結(jié)構(gòu)。熟悉核苷酸的命名。掌握核苷酸的化學(xué)組成。二、核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)基本要點(diǎn)：1DNA和RNA的一級(jí)結(jié)構(gòu) 四種核苷酸或脫氧核苷酸按照一定的排列順序以3，5磷酸二酯鍵（phosphodiester linkage）相連形成的多聚核苷酸鏈或脫氧核苷酸（polydeoxynucleotides）, 稱為核苷酸序列(也稱為堿基序列)。脫氧核苷酸或核苷酸的連接具有嚴(yán)格的方向性，是前一核苷酸的-OH與下一位核苷酸的5-位磷酸間形成3，5磷酸二酯鍵，構(gòu)成一個(gè)沒有分支的線性大分子。DNA的書寫應(yīng)從5到3。2RNA與DNA的差別 戊糖成分是

2、核糖不是脫氧核糖; 嘧啶為胞嘧啶和尿嘧啶而不含有胸腺嘧啶, U代替了DNA的T。DNA和RNA對(duì)遺傳信息的攜帶和傳遞是依靠核苷酸中的堿基排列順序變化而實(shí)現(xiàn)的?；靖拍睿汉怂岬囊患?jí)結(jié)構(gòu)?；疽螅菏煜NA與RNA的區(qū)別。掌握核酸的一級(jí)結(jié)構(gòu)。三、DNA的空間結(jié)構(gòu)與功能基本要點(diǎn)：1DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 的雙螺旋結(jié)構(gòu)的研究背景 Chargaff規(guī)則：腺嘌呤與胸腺嘧啶的摩爾數(shù)總是相等（=T），鳥嘌呤的含量總是與胞嘧啶相等（G=C）；不同生物種屬的DNA堿基組成不同，同一個(gè)體不同器官、不同組織的DNA具有相同的堿基組成。雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的要點(diǎn) 是一反向平行的互補(bǔ)雙鏈結(jié)構(gòu) 親水的脫氧核糖基和磷酸基

3、骨架位于雙鏈的外側(cè)、而堿基位于內(nèi)側(cè)，兩條鏈的堿基互補(bǔ)配對(duì)， A-T形成兩個(gè)氫鍵，G-C形成三個(gè)氫鍵。堆積的疏水性堿基平面與線性分子結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)軸相垂直。兩條鏈呈反平行走向，一條鏈，另一條鏈?zhǔn)?。）。DNA是右手螺旋結(jié)構(gòu) DNA線性長(zhǎng)分子在小小的細(xì)胞核中折疊形成了一個(gè)右手螺旋式結(jié)構(gòu)（圖-7）。螺旋直徑為nm。螺旋每旋轉(zhuǎn)一周包含了10對(duì)堿基，每個(gè)堿基的旋轉(zhuǎn)角度為36。螺距為3.4nm；堿基平面之間的距離為0.34nm。DNA雙螺旋分子存在一個(gè)大溝（major groove）和一個(gè)小溝（minor groove），目前認(rèn)為這些溝狀結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)和DNA間的識(shí)別有關(guān)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的維系 橫向靠?jī)蓷l鏈間

4、互補(bǔ)堿基的氫鍵維系，縱向則靠堿基平面間的疏水性堆積力維持，尤以堿基堆積力更為重要。2結(jié)構(gòu)的多樣性 B-DNA(atson-Crick模型結(jié)構(gòu)) Z-DNA A-DNA3DNA的超螺旋結(jié)構(gòu) DNA在雙鏈螺旋式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步折疊成為超級(jí)螺旋結(jié)構(gòu),在蛋白質(zhì)的參與下構(gòu)成核小體(nucleosome),再進(jìn)一步折疊將DNA緊密壓縮于染色體中。DNA的超螺旋-原核生物DNA的高級(jí)結(jié)構(gòu) 絕大部分原核生物的DNA都是共價(jià)封閉的環(huán)狀雙螺旋分子。這種雙螺旋分子還需再次螺旋化形成超螺旋結(jié)構(gòu)以保證其可以較致密的形式存在于細(xì)胞內(nèi)(圖3-9)。4DNA在真核生物細(xì)胞核內(nèi)的組裝 染色體的基本單位核小體。核小體由DNA和

5、組蛋白共同構(gòu)成。組蛋白分子共有五種,分別稱為H1,H2A,H2B,H3和H4共同構(gòu)成了核小體的核心,稱為組蛋白八聚體(又稱核心組蛋白)。DNA雙螺旋分子纏繞在這一核心上構(gòu)成了核小體的核心顆粒（core particle）。核小體的核心顆粒之間再由DNA (約60個(gè)堿基對(duì),bp)和組蛋白H1構(gòu)成的連接區(qū)連接起來形成串珠樣的結(jié)構(gòu)(圖3-10)。在此基礎(chǔ)上,核小體又進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)折疊,形成纖維狀結(jié)構(gòu)及襟狀結(jié)構(gòu)、最后形成棒狀的染色體,將近l m長(zhǎng)的DNA分子容納于直徑只有數(shù)微米的細(xì)胞核中。DNA雙螺旋分子組蛋白八聚體DNA雙螺旋分子纏繞(核心顆粒)串珠樣的結(jié)構(gòu)維狀結(jié)構(gòu)及襟狀結(jié)構(gòu)棒狀的染色體5DNA的功能

6、基因(gene) 就是DNA分子中的某一區(qū)段,經(jīng)過復(fù)制可以遺傳給子代,經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯四、RNA的空間結(jié)構(gòu)與功能基本要點(diǎn)：1信使RNA的結(jié)構(gòu)與功能 細(xì)胞核內(nèi)合成的mRNA 初級(jí)產(chǎn)物比成熟的mRNA大得多,這種初級(jí)的RNA被稱為不均一核RNA (Hetergeneou nuclear RNA,hnRNA),它們?cè)诩?xì)胞核內(nèi)存在時(shí)間極短,經(jīng)過剪接成為成熟的mRNA并移位到細(xì)胞質(zhì)(見十二章)。成熟的mRNA由編碼區(qū)和非編碼區(qū)構(gòu)成,它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(圖3-11)如下:大多數(shù)的真核mRNA轉(zhuǎn)錄后在5-端加一個(gè)7-甲基鳥苷,同時(shí)第一個(gè)核苷酸的C2也是甲基化的,這種m7G ppp N m結(jié)構(gòu)被稱為帽子結(jié)構(gòu)(cap

7、sequence)。帽子結(jié)構(gòu)具有促進(jìn)核蛋白體與mRNA的結(jié)合、加速翻譯起始速度的作用,同時(shí)可以增強(qiáng)mRNA的穩(wěn)定性。在真核mRNA的3末端,有一多聚腺苷酸(poly A)結(jié)構(gòu),通常稱為多聚A尾。一般由數(shù)十個(gè)至一百幾十個(gè)腺苷酸連接而成。poly A是RNA生成后加上去的。poly A與mRNA從核內(nèi)向胞質(zhì)的轉(zhuǎn)位及mRNA的穩(wěn)定性有關(guān)。各種mRNA的長(zhǎng)短差別很大, mRNA分子的長(zhǎng)短,決定翻譯的蛋白質(zhì)分子量的大小。各種RNA分子中, mRNA的半衰期最短,由幾分鐘到數(shù)小時(shí)不等,是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成速度的調(diào)控點(diǎn)之一。mRNA的功能是把核內(nèi)DNA的堿基順序(遺傳信息),按照堿基互補(bǔ)的原則,抄錄并轉(zhuǎn)送至胞

8、質(zhì),在蛋白質(zhì)合成中用以翻譯成蛋白質(zhì)中氨基酸的排列順序。mRNA分子上每3個(gè)核苷酸為一組,三聯(lián)體密碼(triplet code)。2轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的結(jié)構(gòu)與功能 轉(zhuǎn)運(yùn)RNA (transfer RNA,tRNA)是細(xì)胞內(nèi)分子量最小的一類核酸, 100多種tRNA都由70至90個(gè)核苷酸構(gòu)成。tRNA的功能是在細(xì)胞蛋白質(zhì)合成過程中作為各種氨基酸的載體并將其轉(zhuǎn)呈給mRNA。 tRNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):分子中含10%20%的稀有堿基(rare bases)。稀有堿基是指除A、G、C、U外的一些堿基,包括雙氫尿嘧啶(DHU)、假尿嘧啶(,pseudouridine)和甲基化的嘌呤(mG,mA)等(圖3-12)。一般的

9、嘧啶核苷以雜環(huán)上N-1與糖環(huán)的C-1連成糖苷鍵,假尿嘧啶核苷則用雜環(huán)上的C-5與糖環(huán)的C-1相連。tRNA核苷酸中存在局部互補(bǔ)配對(duì)的區(qū)域,可以形成局部雙鏈,進(jìn)而形成一種莖-環(huán)樣(stem-loop)結(jié)構(gòu)或發(fā)夾結(jié)構(gòu)。中間不能配對(duì)的部分則膨出形成環(huán)狀或襻狀。tRNA形成三葉草形(cloverleaf pattern)二級(jí)結(jié)構(gòu)。分別稱為DHU環(huán)和T環(huán),以及反密碼環(huán)。反密碼子(anticoden)與mRNA相應(yīng)的三聯(lián)體密碼子堿基互補(bǔ)。例如負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)酪氨酸的tRNA(tRNATyr)的反密碼子5-GUA-3與mRNA上相應(yīng)的三聯(lián)體密碼子5-UAC-3(編碼酪氨酸)呈反向互補(bǔ)。不同的tRNA依照其轉(zhuǎn)運(yùn)的氨基

10、酸的差別,有不同的反密碼子。X射線衍射結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)tRNA的共同三級(jí)結(jié)構(gòu)是倒L型(圖3-13b)。倒L形三級(jí)結(jié)構(gòu)中T環(huán)與DHU環(huán)相距很近。3核蛋白體RNA的結(jié)構(gòu)與功能 核蛋白體RNA(ribosomal RNA,rRNA)約占RNA總量的80%以上。rRNA與核蛋白體蛋白共同構(gòu)成核蛋白體或稱為核糖體(ribosome),原核生物和真核生物的核蛋白體均由易于解聚的大、小兩個(gè)亞基組成。真核生物的核蛋白體小亞基由18S rRNA及30余種蛋白質(zhì)構(gòu)成；大亞基則由5S、5.8S、及28S三種rRNA加上近50種蛋白質(zhì)構(gòu)成(表3-3)。真核生物的18S rRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)呈花狀(圖3-14),形似40S小

11、亞基,其中多個(gè)莖環(huán)結(jié)構(gòu)為核蛋白體蛋白的結(jié)合和組裝提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。DNA復(fù)性 變性DNA在適當(dāng)條件下，分開的兩條單鏈分子按照堿基互補(bǔ)原則重新恢復(fù)天然的雙螺旋構(gòu)象的現(xiàn)象。熱變性的DNA經(jīng)緩慢冷卻后即可復(fù)性，又稱為退火（annealing）。第十一章 DNA的生物合成（復(fù)制）（5學(xué)時(shí)）基本要求：1. 掌握與DNA復(fù)制、DNA損傷與修復(fù)、逆轉(zhuǎn)錄過程有關(guān)的基本概念。包括：半保留復(fù)制，半不連續(xù)復(fù)制，復(fù)制叉，復(fù)制子，岡崎片段，領(lǐng)頭鏈，隨從鏈，端粒，端粒酶等。2. 掌握復(fù)制的過程，以及復(fù)制過程中涉及到的各種酶、蛋白因子；并掌握原核生物與真核生物復(fù)制的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)。3. 掌握逆轉(zhuǎn)錄過程，熟悉逆轉(zhuǎn)錄酶的應(yīng)用。4

12、. 了解引起地中海貧血和鐮形紅細(xì)胞貧血的分子機(jī)制。重點(diǎn)：DNA分子在生物體內(nèi)的合成有三種方式：（1）DNA指導(dǎo)的DNA合成，也稱復(fù)制，是細(xì)胞內(nèi)DNA最主要的合成方式。遺傳信息儲(chǔ)存在DNA分子中，細(xì)胞增殖時(shí)，DNA通過復(fù)制使遺傳信息從親代傳遞到子代。（2）修復(fù)合成，即DNA受到損傷（突變）后進(jìn)行修復(fù)，需要進(jìn)行局部的DNA的合成，用以保證遺傳信息的穩(wěn)定遺傳。（3）RNA指導(dǎo)的DNA合成，即反轉(zhuǎn)錄合成，是RNA病毒的復(fù)制形式，以RNA為模板，由逆轉(zhuǎn)錄酶催化合成DNA。真核生物的DNA合成過程與原核生物基本相似，但機(jī)理尚不十分清楚，以原核生物為例介紹其復(fù)制過程。難點(diǎn)：DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)是復(fù)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

13、。DNA復(fù)制的實(shí)質(zhì)為酶催化的脫氧核糖核苷酸的聚合反應(yīng)。復(fù)制開始時(shí)，親代雙鏈DNA分子解開，分別作為模板，在DNA依賴的DNA聚合酶催化下，按照堿基配對(duì)的原則，將四種脫氧核苷酸連接成DNA大分子，合成產(chǎn)物的堿基序列與模板DNA的堿基序列是互補(bǔ)的，子代DNA雙鏈分子中，一條來自親代的模板鏈，另一條為新合成的鏈，故稱半保留復(fù)制，是生物體最主要的DNA合成方式；合成過程中，自53連續(xù)合成一條領(lǐng)頭鏈，不連續(xù)地合成一些片斷，而后連成一條隨從鏈，所以DNA合成是半不連續(xù)合成。反應(yīng)過程復(fù)雜，首先螺旋松弛，雙鏈打開，形成復(fù)制叉，然后復(fù)制的引發(fā)，包括合成引物，形成引發(fā)體，最后是DNA鏈的延長(zhǎng)與終止。每一階段需要有

14、許多酶和蛋白因子參與，包括拓?fù)洚悩?gòu)酶，用于理順解鏈過程中造成的鏈的盤繞、打結(jié)等現(xiàn)象；解螺旋酶在蛋白因子的輔助下結(jié)合于復(fù)制起始點(diǎn)，并打開雙鏈，由單鏈結(jié)合蛋白穩(wěn)定解開的兩股單鏈；引物酶及其它輔助蛋白因子在打開的雙鏈上催化合成引物，由引物提供3-OH，與原料dNTP的5-P形成磷酸二酯鍵，然后DNA聚合酶催化這一聚合反應(yīng)的進(jìn)行，而DNA連接酶將復(fù)制中的不連續(xù)片段連接成完整的鏈。真核生物的復(fù)制與原核生物相比，為多個(gè)起始點(diǎn)、5種DNA聚合酶以及有端粒復(fù)制等特點(diǎn)。一、DNA的復(fù)制基本要求：1. 掌握復(fù)制叉、半不連續(xù)復(fù)制、岡崎片段、領(lǐng)頭鏈、隨從鏈等基本概念。2. 掌握拓?fù)洚悩?gòu)酶、解螺旋酶、單鏈結(jié)合蛋白、引物

15、酶、DNA聚合酶、DNA連接酶的特點(diǎn)及生物學(xué)作用。3. 熟悉DNA的合成過程。4. 了解半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)?；靖拍睿?. 中心法則：遺傳信息從DNA通過轉(zhuǎn)錄流向RNA，RNA通過翻譯指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)，這種遺傳信息的傳遞規(guī)律稱之。少數(shù)RNA也是遺傳信息的貯存者，RNA能逆轉(zhuǎn)錄為DNA，是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。2. 復(fù)制（replication）：即DNA的生物合成，以DNA為模板指導(dǎo)合成相同的DNA分子，使遺傳信息從親代傳遞到子代的過程。RNA病毒的遺傳信息儲(chǔ)存于RNA分子中，可進(jìn)行RNA復(fù)制并反轉(zhuǎn)錄合成DNA。3. 半保留復(fù)制（semiconservative replication）：DNA復(fù)

16、制時(shí)，親代DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)解開，分別以解開的兩股單鏈為模板，以dNTP(dATP、 dGTP 、dTTP 、dCTP)為原料，按照堿基互補(bǔ)的原則，合成與模板鏈互補(bǔ)的新鏈，從而形成兩個(gè)子代DNA雙鏈，其結(jié)構(gòu)與親代DNA雙鏈完全一致。因子代DNA雙鏈中的一股單鏈源自親代，另一股單鏈為合成的新鏈，形成的雙鏈與親代雙鏈的堿基序列完全一致，故稱為半保留復(fù)制。4. 復(fù)制叉（replication fork）：原核生物DNA的復(fù)制從單一起點(diǎn)開始，雙螺旋結(jié)構(gòu)被打開，分開的兩股單鏈分別作為新DNA合成的模板，DNA合成從起點(diǎn)開始向兩個(gè)方向進(jìn)行，與單一起點(diǎn)相連的局部結(jié)構(gòu)形狀呈“Y”型，稱復(fù)制叉結(jié)構(gòu)。5. 半不連續(xù)

17、復(fù)制：復(fù)制過程中，催化DNA 合成的DNA聚合酶只能催化核苷酸從53方向合成，以3 5鏈為模板時(shí)，新生的DNA以53方向連續(xù)合成；而以53為模板只能合成若干反向互補(bǔ)的岡崎片段，這些片段再相連成完整的新鏈，故稱半不連續(xù)復(fù)制。6. 岡崎片段（Okazaki fragments）：DNA雙鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，?fù)制時(shí)，親代雙鏈DNA在復(fù)制叉處打開，由于新鏈的合成具有方向性，即從53，以53DNA鏈為模板合成反向互補(bǔ)的新鏈時(shí)，只能合成小片段DNA，這些片段根據(jù)發(fā)現(xiàn)者命名為岡崎片斷。7. 領(lǐng)頭鏈、隨從鏈：DNA雙鏈?zhǔn)欠聪虻?，?fù)制時(shí)，兩股鏈均作為模板，但新鏈的合成只能是53。因此，順著解鏈方向合成的子鏈，復(fù)制是

18、連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈，另一股新鏈的復(fù)制方向與解鏈方向相反，復(fù)制是不連續(xù)進(jìn)行的，這條不連續(xù)合成的鏈稱為隨從鏈。8. 引發(fā)體：是由DnaA蛋白、DnaB蛋白（解螺旋酶）、DnaC蛋白、引物酶和DNA的起始復(fù)制區(qū)域共同形成的一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。DnaA蛋白辨認(rèn)復(fù)制起始點(diǎn)，DnaB蛋白有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白組裝到復(fù)制起始點(diǎn)，引物酶合成引物。（一）、原核生物DNA的復(fù)制1與復(fù)制有關(guān)的酶及蛋白質(zhì)：（1）拓?fù)洚悩?gòu)酶：通過切斷并連接DNA雙鏈中的一股或雙股，改變DNA分子拓?fù)錁?gòu)象，避免DNA分子打結(jié)、纏繞、連環(huán)，在復(fù)制的全程中都起作用。其種類有：拓?fù)洚悩?gòu)酶I和拓?fù)洚悩?gòu)酶II，拓?fù)洚悩?gòu)酶I能

19、切斷DNA雙鏈中一股并再連接斷端，反應(yīng)不需ATP供能；拓?fù)洚悩?gòu)酶II能使DNA雙鏈同時(shí)發(fā)生斷裂和再連接，需ATP供能，并使DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋。（2） 解螺旋酶： DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，需親代DNA的雙鏈分別作模板來指導(dǎo)子代DNA分子的合成，解螺旋酶可以將DNA雙鏈解開成為單鏈。大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的解螺旋酶為DnaB。（3） 單鏈結(jié)合蛋白（SSB）：在復(fù)制中模板需處于單鏈狀態(tài)，SSB可以模板的單鏈狀態(tài)并保護(hù)模板不受核酸酶的降解。隨著DNA雙鏈的不斷解開，SSB能不斷的與之結(jié)合、解離。（4） 引物酶： 是一種RNA聚合酶，在復(fù)制的起始點(diǎn)處以DNA為模板，催化合成一小段互補(bǔ)的RNA。DNA聚合酶不能催化

20、兩個(gè)游離的dNTP聚合反應(yīng)，若沒有引物就不能起始DNA合成。引物酶能直接在單鏈DNA模板上催化游離的NTP合成一小段RNA，并由這一小段RNA引物提供3-OH， 經(jīng)DNA聚合酶催化鏈的延伸。（5） DNA聚合酶：是依賴DNA的DNA聚合酶，簡(jiǎn)稱為DNA pol，以DNA為模板，dNTP為原料，催化脫氧核苷酸加到引物或DNA鏈的3-OH末端，合成互補(bǔ)的DNA新鏈，即53聚合活性。原核生物的DNA聚合酶有DNA polI、DNA pol II和DNA pol III，DNA pol III是復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的，除具有53聚合活性，還有3 5 核酸外切酶活性和堿基選擇功能，能夠識(shí)別錯(cuò)配的堿基

21、并切除，起即時(shí)校讀的作用；DNA pol I具有53聚合活性、3 5和53核酸外切酶活性，53核酸外切酶活性可用于切除引物以及突變片段，起切除、修復(fù)作用。另外，klenow片斷是DNA pol I體外經(jīng)蛋白酶水解后產(chǎn)生的大片段，具有DNA 聚合酶和3 5外切酶活性，是分子生物學(xué)的常用工具酶。DNA pol II 在無DNA pol I和DNA pol III時(shí)起作用，也具有53和3 5 核酸外切酶活性。（6） DNA連接酶：DNA連接酶用于連接雙鏈中的單鏈缺口，使相鄰兩個(gè)DNA片段的3-OH末端和5-P末端形成3,5磷酸二酯鍵。DNA連接酶在DNA復(fù)制、修復(fù)、重組、剪接中用于縫合缺口，是基因工

22、程的重要工具酶。2DNA的合成過程：可將復(fù)制過程分為起始、延長(zhǎng)和終止三個(gè)階段。復(fù)制起始：（1） 辨認(rèn)起始點(diǎn)，合成引發(fā)體：在E.coli，復(fù)制起始點(diǎn)稱為oriC，具有特定結(jié)構(gòu)能夠被DnaA蛋白辨認(rèn)結(jié)合，DnaB蛋白具有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白結(jié)合于起始點(diǎn)，DNA雙鏈局部被打開，引物酶及其他蛋白加入，形成引發(fā)體。（2） 形成單鏈：DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，首先在拓?fù)洚悩?gòu)酶作用下，使分子的超螺旋構(gòu)象變化，然后在解鏈酶的作用下，解開雙鏈，才能開始進(jìn)行DNA的合成。解螺旋酶在蛋白因子的輔助下打開DNA雙鏈，單鏈結(jié)合蛋白SSB結(jié)合于處于單鏈狀態(tài)模板鏈上；拓?fù)洚悩?gòu)酶使DNA分子避免打結(jié)、纏繞等，在復(fù)制

23、全過程中起作用。（3） 合成引物：引發(fā)體中的引物酶催化合成RNA引物，由引物提供3-OH基，使復(fù)制開始進(jìn)行。領(lǐng)頭連和隨從鏈均由引物酶合成引物，隨從鏈在復(fù)制中需多次合成引物。復(fù)制延長(zhǎng)：（1） 復(fù)制方向：原核生物如E.coli，只有一個(gè)起始點(diǎn)oriC，兩個(gè)復(fù)制叉同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行復(fù)制，稱為雙向復(fù)制。（2） 鏈的延長(zhǎng)：按照與模板鏈堿基配對(duì)的原則，在DNA聚合酶III的作用下，逐個(gè)加入脫氧核糖核酸，使鏈延長(zhǎng)。由于DNA雙鏈走向相反，DNA聚合酶只能催化核苷酸從53方向合成，領(lǐng)頭鏈的復(fù)制方向與解鏈方向一致，可以連續(xù)復(fù)制，而另一股模板鏈沿53方向解開，隨從鏈的復(fù)制方向與解鏈方向相反，復(fù)制只能在模板鏈解開一

24、定長(zhǎng)度后進(jìn)行，因此隨從鏈的合成是不連續(xù)的，形成的是若干個(gè)岡崎片段。DNA聚合酶I的即時(shí)校讀，DNA聚合酶III的堿基選擇功能，使復(fù)制具有保真性。復(fù)制終止：原核生物如E.coli，他的兩個(gè)復(fù)制叉的匯合點(diǎn)就是復(fù)制的終點(diǎn)。由RNA酶切去領(lǐng)頭鏈和隨從鏈中的引物，引物留下的空隙由DNA聚合酶I催化，四種脫氧核糖三磷酸為原料自53方向延長(zhǎng)填補(bǔ)。最后，DNA連接酶由ATP供能，將兩個(gè)不連續(xù)片段相鄰的5-P和3-OH連接起來，成為連續(xù)的子鏈，復(fù)制完成。（二）、真核生物的復(fù)制：真核細(xì)胞的一生可以定義為一個(gè)細(xì)胞周期，細(xì)胞增殖時(shí)， DNA通過復(fù)制使其含量成倍增加，隨后細(xì)胞分裂，成為兩個(gè)子代細(xì)胞，DNA將親代的特征傳

25、遞到子代。細(xì)胞周期包括G1期、S期、G2期和M期， DNA的復(fù)制只發(fā)生在S期。與原核生物相比，真核生物的復(fù)制具有以下特點(diǎn)：1. 多復(fù)制子：真核生物的DNA復(fù)制也是半保留復(fù)制。染色體線性分子的復(fù)制有多個(gè)起始點(diǎn)，每個(gè)起始點(diǎn)由兩個(gè)反向運(yùn)動(dòng)的復(fù)制叉組成，進(jìn)行雙向復(fù)制。由一個(gè)起始點(diǎn)控制的DNA復(fù)制稱為一個(gè)復(fù)制子。2. 5種DNA聚合酶：與原核生物不同，真核細(xì)胞含有5種DNA聚合酶：、和。除了外，所有DNA聚合酶存在于核內(nèi)。DNA聚合酶和在復(fù)制延長(zhǎng)中起催化作用，DNA聚合酶延長(zhǎng)隨從鏈，DNA聚合酶延長(zhǎng)領(lǐng)頭鏈。DNA聚合酶和在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。DNA聚合酶在線粒體中，用于線粒體DNA的

26、復(fù)制。3. 端粒復(fù)制：真核生物染色體線性分子的復(fù)制，領(lǐng)頭鏈可連續(xù)完整復(fù)制，而隨從鏈3端引物除去后的空隙無法填補(bǔ)，會(huì)造成縮短了的子代的雙鏈，解決的途徑是用端粒酶來復(fù)制染色體的末端（端粒）。端粒是染色體末端具有特定重復(fù)序列和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，由酶和含重復(fù)序列的RNA分子組成，它以自身的RNA分子為模板從隨從鏈的3端合成端粒的重復(fù)序列，使隨從鏈延長(zhǎng)，以防止隨從鏈在每次復(fù)制時(shí)被縮短。二、DNA的修復(fù)合成受環(huán)境理化因素或生物學(xué)因素的影響，DNA序列會(huì)發(fā)生改變，包括堿基的變化、鏈的斷裂、交聯(lián)等，通過一定的修復(fù)機(jī)制對(duì)損傷DNA進(jìn)行校正，保證遺傳信息的穩(wěn)定。基本要求：1 掌握DNA突變的概念

27、及突變類型。2 掌握損傷DNA的修復(fù)機(jī)制。3 了解突變的意義及引起突變的因素。4 了解引起地中海貧血和鐮形紅細(xì)胞貧血的分子機(jī)制。基本概念：1 突變：是指DNA分子中堿基序列的改變，從而影響其表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能。2 框移突變：基因編碼區(qū)域插入或缺失堿基，DNA分子三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，使轉(zhuǎn)錄翻譯出的氨基酸排列順序發(fā)生改變，稱為框移突變。3個(gè)或3n個(gè)堿基插入或缺失，不一定引起框移突變。3 切除修復(fù)：是最重要的修復(fù)方式，由UvrA、UvrB、UvrC、DNA-pol I、dNTP、連接酶參與。首先UvrA、UvrB辨認(rèn)損傷部位并與之結(jié)合，UvrC切除損傷的DNA，DNA-pol I以dNTP為

28、原料，填補(bǔ)切除空隙，最后由連接酶連接缺口，完成修復(fù)。（一） 突變類型：1 點(diǎn)突變：又稱錯(cuò)配。DNA分子中一個(gè)堿基的變異，包括轉(zhuǎn)換和顛換。2 缺失：DNA分子中一個(gè)核苷酸或一段核苷酸的消失。3 插入：一個(gè)核苷酸或一段核苷酸插入到DNA分子中。4 重排：DNA鏈內(nèi)部重組，使其中一段方向反置或大片段的鏈在DNA分子內(nèi)遷移。（二）修復(fù)方式：1 直接修復(fù)：又稱光修復(fù)，由光修復(fù)酶修復(fù)因紫外照射引起的嘧啶二聚體，使其還原。2 切除修復(fù)：見上。3 重組修復(fù)：當(dāng)損傷的DNA尚未進(jìn)行修復(fù)就已經(jīng)進(jìn)行復(fù)制，復(fù)制出的子代DNA會(huì)出現(xiàn)缺口，此時(shí)所產(chǎn)生的子代DNA就需進(jìn)行重組修復(fù)。重組蛋白R(shí)ecA具有核酸酶活性，將健康母鏈

29、中與缺口對(duì)應(yīng)的一股DNA片段重組到子鏈缺口處，而健康母鏈出現(xiàn)的缺口，可按健康的模板由DNA聚合酶催化填補(bǔ)，然后由連接酶連接，最后將健康鏈完全復(fù)原。4 SOS修復(fù)：是DNA損傷到難以繼續(xù)復(fù)制時(shí)，細(xì)胞采取的一種應(yīng)急性修復(fù)方式。DNA損傷嚴(yán)重，誘導(dǎo)出一系列的復(fù)雜反應(yīng)，產(chǎn)生SOS修復(fù)酶系，包括重組蛋白、調(diào)控蛋白以及復(fù)制、修復(fù)的酶系統(tǒng)等。三、DNA的反轉(zhuǎn)錄合成反轉(zhuǎn)錄又稱逆轉(zhuǎn)錄，指遺傳信息從RNA流向DNA。是RNA指導(dǎo)下的DNA合成過程，即以RNA為模板，四種dNTP為原料，合成與RNA互補(bǔ)的DNA單鏈，催化這一過程的酶稱反轉(zhuǎn)錄酶，RNA病毒中都含有此酶。1 反轉(zhuǎn)錄酶：屬RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶，具有三

30、種酶活性，即RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶，RNA酶，DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶。在分子生物學(xué)技術(shù)中，作為重要的工具酶被廣泛用于建立基因文庫、獲得目的基因等工作。2 合成過程；RNA為模板，在反轉(zhuǎn)錄酶的催化下，合成與RNA互補(bǔ)的DNA單鏈，形成雜化雙鏈，反轉(zhuǎn)錄酶將其中RNA鏈水解，在以互補(bǔ)的DNA鏈為模板，合成雙鏈DNA。3 反轉(zhuǎn)錄方向：53。第十二章 RNA的生物合成（轉(zhuǎn)錄）（4學(xué)時(shí)）本章重點(diǎn)：轉(zhuǎn)錄的反應(yīng)體系，原核生物RNA聚合酶和真核生物中的RNA聚合酶的特點(diǎn)，RNA的轉(zhuǎn)錄過程大體可分為起始、延長(zhǎng)、終止三個(gè)階段。真核RNA的轉(zhuǎn)錄后加工，包括各種RNA前體的加工過程。本章難點(diǎn)： 轉(zhuǎn)錄模板的不對(duì)稱性極

31、其命名，原核生物及真核生物的轉(zhuǎn)錄起始，真核生物的轉(zhuǎn)錄終止，mRNA前體的剪接機(jī)制（套索的形成及剪接），第、類和第類內(nèi)含子的剪接過程，四膜蟲rRNA前體的加工，核酶的作用機(jī)理。一模板和酶要點(diǎn)：1模板 RNA的轉(zhuǎn)錄合成需要DNA做模板，DNA雙鏈中只有一股鏈起模板作用，指導(dǎo)RNA合成的一股DNA鏈稱為模板鏈（template strand），與之相對(duì)的另一股鏈為編碼鏈（coding strand），不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄有兩方面含義:一是DNA鏈上只有部分的區(qū)段作為轉(zhuǎn)錄模板(有意義鏈或模板鏈),二是模板鏈并非自始至終位于同一股DNA單鏈上。2RNA聚合酶 轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶。原核生物的RNA聚合酶由多個(gè)亞基

32、組成:2稱為核心酶,轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng)只需核心酶即可。2稱為全酶,轉(zhuǎn)錄起始前需要亞基辨認(rèn)起始點(diǎn),所以全酶是轉(zhuǎn)錄起始必需的。真核生物RNA聚合酶有RNA-pol、三種,分別轉(zhuǎn)錄45s-rRNA; mRNA(其前體是hnRNA);以及5s-rRNA、snRNA和tRNA。3.模板與酶的辨認(rèn)結(jié)合轉(zhuǎn)錄模板上有被RNA聚合酶辨認(rèn)和結(jié)合的位點(diǎn)。在轉(zhuǎn)錄起始之前被RNA聚合酶結(jié)合的DNA部位稱為啟動(dòng)子。典型的原核生物啟動(dòng)子序列是-35區(qū)的TTGACA序列和-10區(qū)的Pribnow盒即TATAAT序列。真核生物的轉(zhuǎn)錄上游調(diào)控序列統(tǒng)稱為順式作用元件,主要有TATA盒、CG盒、上游活化序列(酵母細(xì)胞)、增強(qiáng)子等等。和順式作用

33、元件結(jié)合的蛋白質(zhì)都有調(diào)控轉(zhuǎn)錄的作用,統(tǒng)稱為反式作用因子。反式作用因子已發(fā)現(xiàn)數(shù)百種,能夠歸類的稱為轉(zhuǎn)錄因子(TF),相應(yīng)于RNA-pol、的是TF、TF、TF。TF又有A、B、C、D、E、F多種及其亞類。基本概念：1.不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄:兩重含義,一是指雙鏈DNA只有一股單鏈用作轉(zhuǎn)錄模板(模板鏈);二是對(duì)不同基因同一單鏈上某些區(qū)段作為模板鏈而另一些區(qū)段作為編碼鏈，即模板鏈并非永遠(yuǎn)在同一單鏈上。2. 編碼鏈:DNA雙鏈上不用作轉(zhuǎn)錄模板的那一段單鏈,因其堿基序列除由T代替U而外,其他與轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA序列相同而得名。3（sigma）因子:原核生物RNA聚合酶全酶的成份,功能是辨認(rèn)轉(zhuǎn)錄起始區(qū),這種因子稱70,

34、此外還有分子量不同,功能不同的其他因子?；疽螅?掌握轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別，轉(zhuǎn)錄的不對(duì)稱性，原核生物的RNA聚合酶的組成及各亞基的功能，真核生物RNA聚合酶的分類、性質(zhì)及功能，原核生物啟動(dòng)子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，了解真核生物RNA聚合酶的組成，研究轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的方法。二轉(zhuǎn)錄過程1轉(zhuǎn)錄起始：轉(zhuǎn)錄的起始就是生成由RNA聚合酶,模板和轉(zhuǎn)錄5端首位核苷酸組成的起始復(fù)合物。原核生物RNA5端是嘌呤核苷酸(A、G),而且保留三磷酸核苷的結(jié)構(gòu),所以其起始復(fù)合物是:pppG-DNA-RNA聚合酶。真核生物起始,生成起始前復(fù)合物(PIC)。例如RNA-pol-轉(zhuǎn)錄,是由各種TF相互辨認(rèn)結(jié)合,再與RNA聚合酶結(jié)合,并通過TF結(jié)

35、合到TATA盒上. 2. 轉(zhuǎn)錄延長(zhǎng): 轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)是以首位核苷酸的3-OH為基礎(chǔ)逐個(gè)加人NTP即形成磷酸二醋鍵,使RNA逐步從5向3端生長(zhǎng)的過程。在原核生物,因?yàn)闆]有細(xì)胞膜的分隔,轉(zhuǎn)錄未完成即已開始翻譯,而且在同一DNA模板上同時(shí)進(jìn)行多個(gè)轉(zhuǎn)錄過程。電鏡下看到的羽毛狀圖形和羽毛上的小黑點(diǎn)(多聚核糖體),是轉(zhuǎn)錄和翻譯高效率的直觀表現(xiàn)。3轉(zhuǎn)錄終止：轉(zhuǎn)錄的終止在原核生物分為依賴Rho因子與非依賴Rho因子兩類。Rho因子有ATP酶和解螺旋酶兩種活性,因此能結(jié)合轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的3末端區(qū)并使轉(zhuǎn)錄停頓及產(chǎn)物RNA脫離DNA模板。非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止,其RNA產(chǎn)物3-端往往形成莖環(huán)結(jié)構(gòu),其后又有一串寡聚U。莖環(huán)

36、結(jié)構(gòu)可使因子聚合酶變構(gòu)而不再前移,寡聚U則有利于RNA不再依附DNA模板鏈而脫出。因此無論哪一種轉(zhuǎn)錄終止都有RNA聚合酶停頓和RNA產(chǎn)物脫出這兩個(gè)必要過程。真核生物轉(zhuǎn)錄終止是和加尾(mRNA的聚腺昔酸poly A)修飾同步進(jìn)行的。 RNA上的加尾修飾點(diǎn)結(jié)構(gòu)特征是有AAAUAA序列。基本概念：1轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物 (pre-initiation complex,PIC):是真核生物轉(zhuǎn)錄因子與RNA聚合酶一同結(jié)合于轉(zhuǎn)錄起始前的DNA區(qū)域而成的復(fù)合物。 2加尾修飾點(diǎn)：真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄不是在mRNA的位置上終止，而是在數(shù)百個(gè)核苷酸之后，研究發(fā)現(xiàn)在編碼鏈讀碼框架的3端之后，常有一組共同序列AATAAA

37、，再下游還有相當(dāng)多GC的序列，這些序列稱為加尾修飾點(diǎn),轉(zhuǎn)錄越過修飾點(diǎn)后，mRNA在修飾點(diǎn)處被切斷，隨即加入polyA。3Rho因子：是原核生物轉(zhuǎn)錄終止因子,有ATP酶和解螺旋酶活性。轉(zhuǎn)錄終止也可不依賴Rho因子?；疽螅赫莆赵松锏霓D(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成過程，真核生物轉(zhuǎn)錄起始及起始前復(fù)合物(PIC)的生成，RNA聚合酶催化的轉(zhuǎn)錄起始過程中各種TF的作用，轉(zhuǎn)錄延伸過程中的化學(xué)反應(yīng)，原核生物的轉(zhuǎn)錄終止的兩種形式，真核生物的轉(zhuǎn)錄終止的修飾點(diǎn)。了解原核生物RNA聚合酶的各種亞基與真核生物的各種轉(zhuǎn)錄因子之間的關(guān)系即拼版理論，原核生物轉(zhuǎn)錄空泡的形成及轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的釋放過程。三真核RNA的轉(zhuǎn)錄后加工1 mRN

38、A轉(zhuǎn)錄后加工真核生物轉(zhuǎn)錄生成的RNA,多需經(jīng)加工后才具備活性,這一過程稱為轉(zhuǎn)錄后修飾,mRNA轉(zhuǎn)錄后修飾包括首、尾修飾和剪接。加尾修飾是和轉(zhuǎn)錄終止同步的,5端修飾主要是指生成帽子結(jié)構(gòu),即把5-pppG轉(zhuǎn)變?yōu)?-pmGpppG。其過程需磷酸解、磷酸化和堿基的甲基化。mRNA由hRNA加工而成。真核生物基因由內(nèi)含子隔斷編碼序列的外顯子,是斷裂基因。內(nèi)含子一般也出現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物hRNA。切除內(nèi)含子,把外顯子連結(jié)在一起,就是剪接加工。在電鏡下看到加工過程,內(nèi)含子往往被彎曲成套索狀,因此稱為套索RNA?，F(xiàn)在知道剪接加工中,需要由多種Sn-RNA與蛋白質(zhì)共同組成的并接體。并接體和hnRNA上的內(nèi)含子邊界

39、序列辨認(rèn)結(jié)合。剪接過程先由含鳥苷酸的酶提供3-OH對(duì)其中內(nèi)含子5-端的磷酸二酯鍵作親電子攻擊使其斷裂。斷裂的外顯子3-OH對(duì)內(nèi)含子3-端的磷酸二酯鍵作親電子攻擊,使剛斷出的外顯子完全置換了內(nèi)含子,兩個(gè)外顯子就相連起來,因此這個(gè)過程稱二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。2tRNA轉(zhuǎn)錄后加工tRNA的轉(zhuǎn)錄后修飾,除了剪接加工外,還包括tRNA鏈上稀有堿基的形成,以及加上3端的CCA序列。3rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工 rRNA加工多采用自我剪接的形式。自我剪接的RNA本身形成一種特別的二級(jí)結(jié)構(gòu),稱為錘頭結(jié)構(gòu)。錘頭結(jié)構(gòu)是指復(fù)合的莖環(huán)組成形態(tài),但其中某些序列上必需是特定的堿基所占據(jù)。這種RNA結(jié)構(gòu),不需要任何蛋白質(zhì),就可以水解RN

40、A鏈上某一特定位點(diǎn)的磷酸二酯鍵。也就是說,這是一種起催化作用的RNA,現(xiàn)稱為核酶。核酶的發(fā)現(xiàn),對(duì)酶學(xué)、分子生物學(xué),進(jìn)化生物學(xué)都是重要的理論更新,而且,醫(yī)學(xué)上已開始利用人工設(shè)計(jì)的核酶,去消滅一些作為病原體的RNA病毒或消除一些不利于生命活動(dòng)的細(xì)胞內(nèi)RNA?；靖拍睿?. 剪接修飾:RNA轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物含有非編碼組分,通過剪接除去非編碼組分,把編碼組份連接起來。剪接修飾最常見的是靠并接體協(xié)助的二次轉(zhuǎn)酯反應(yīng),此外還可有自我剪接及需酶的剪接等剪接方式。2. 外顯子:定義為斷裂基因上及其轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物上可表達(dá)的序列?；蜣D(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物上通過拼接作用而保留于成熟的RNA中的核苷酸序列或基因中與成熟RNA相對(duì)應(yīng)的D

41、NA序列3. 內(nèi)含子:早期定義為核酸上的非編碼序列。隨著內(nèi)含子功能的被拓寬,建議用轉(zhuǎn)錄初級(jí)產(chǎn)物上通過拼接作用而被去除的RNA序列或基因中與這種RNA序列相對(duì)應(yīng)的DNA序列較全面。4. 并接體：由snRNA和蛋白質(zhì)組成的核糖核酸蛋白(核蛋白)復(fù)合物。其功能是結(jié)合內(nèi)含子兩端的邊界序列,協(xié)助RNA的剪接加工。5. 核酶（ribozyme）:具有催化功能(酶的作用)的RNA分子。核酶能起作用的結(jié)構(gòu),至少含有3個(gè)莖(RNA分子內(nèi)配對(duì)形成的局部雙鏈),1至3個(gè)環(huán)(RNA分子局部雙鏈鼓出的單鏈)和至少有13個(gè)一致性的堿基位點(diǎn)。基本要求：掌握真核生物mRNA轉(zhuǎn)錄后5-端加帽；3-端加尾及mRNA鏈進(jìn)行剪接修飾

42、，tRNA及rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工過程，了解內(nèi)含子的其他剪接方式及功能，核酶的應(yīng)用。第十三章 蛋白質(zhì)的生物合成（4學(xué)時(shí)）本章重點(diǎn): 蛋白質(zhì)合成的反應(yīng)體系、三種RNA在翻譯中的作用、蛋白質(zhì)合成過程可分為起始、延長(zhǎng)、終止三個(gè)階段。原核生物翻譯起始與真核生物的區(qū)別。肽鏈合成后的加工修飾。蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制。本章難點(diǎn)：遺傳密碼的特性、翻譯起始復(fù)合物的形成、肽鏈延長(zhǎng)階段的三個(gè)步驟、蛋白質(zhì)的靶向輸送。一.參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)要點(diǎn): 參與翻譯過程的物質(zhì)： 需要20種氨基酸作為原料、三種RNA、蛋白質(zhì)因子（起始因子IF、延長(zhǎng)因子EF及釋放因子RF）、酶和ATP、GTP等， 共同協(xié)調(diào)完成蛋白質(zhì)合成。1

43、.mRNA是翻譯的直接模板mRNA每3個(gè)堿基組成三聯(lián)體密碼子,決定一個(gè)氨基酸的信息。有64個(gè)密碼子， 其中mRNA 5端的AUG稱為起始密碼。UAG、UAA、UGA為肽鏈合成的終止信號(hào)， 其余61個(gè)密碼子代表20種氨基酸。密碼閱讀方向是從5到3，決定翻譯的方向性。遺傳密碼有以下生物特性：(1) 遺傳密碼的連續(xù)性，即從AUG開始，各密碼子連續(xù)閱讀而無間斷，若有堿基插入或缺失，會(huì)造成框移突變；(2) 簡(jiǎn)并性，大部分氨基酸有多個(gè)密碼子，以24個(gè)居多，可有6個(gè)。這種由多種密碼編碼一種氨基酸的現(xiàn)象稱為簡(jiǎn)并性。決定同一種氨基酸密碼子的頭兩個(gè)堿基是相同的,第三位堿基不同,第三位堿基發(fā)生點(diǎn)突變時(shí)仍可翻譯出正常

44、的氨基酸；(3) 擺動(dòng)性，mRNA密碼子的前兩位堿基和tRNA的反密碼嚴(yán)格配對(duì)。而密碼第三位堿基與反密碼第一位堿基不嚴(yán)格遵守配對(duì)規(guī)則，稱為密碼配對(duì)的擺動(dòng)性。見表1-1.表1-1 密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子第一個(gè)堿基 IUCAGmRNA密碼子第三個(gè)堿基U,C,AA,GGUU,C(4)通用性，生物體的遺傳密碼相同，稱密碼的普遍性。但線粒體密碼子有例外。如AUA與AUG均代表Met和起始密碼子；UGA為Trp密碼子而不是終止密碼子等。2.核蛋白體是肽鏈合成的場(chǎng)所 核蛋白體由大、小亞基構(gòu)成，每個(gè)亞基含不同的蛋白質(zhì)和rRNA。大亞基有轉(zhuǎn)肽酶活性，有容納tRNA的二個(gè)部位: A位，即氨

45、基酰位,P位，即肽酰位。3.tRNA和氨基酰-tRNA tRNA的作用是攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)特異氨基酸。tRNA分子上3端的CCA序列是結(jié)合氨基酸的部位，反密碼環(huán)可特異識(shí)別mRNA的密碼序列。(1)氨基酰-tRNA合成酶。氨基酰-tRNA合成酶可高度特異識(shí)別氨基酸及tRNA底物，保證各氨基酸與相應(yīng)數(shù)種tRNA準(zhǔn)確結(jié)合。氨基酸-tRNA合成酶催化的反應(yīng)分為兩步： 氨基酸ATP-E氨基酸-AMP-EPPi氨基酰-AMP-EtRNA 氨基酰-tRNA+AMP + E此反應(yīng)使氨基酸羧基活化，并使活化氨基酸轉(zhuǎn)移到tRNA 3端CCA-OH,形成氨基酸的活性形式,氨基酰-tRNA。(2)氨基酰-tRNA的表示方法原

46、核細(xì)胞tRNA攜帶的甲硫氨酸可被甲?；?，稱tRNAifmet，fMet- tRNAifmet專一識(shí)別起始密碼AUG，第一個(gè)進(jìn)入核蛋白體循環(huán)。甲酰轉(zhuǎn)移酶N10-甲酰四氫葉酸MettRNAifmet四氫葉酸fMet- tRNAifmet基本要求: 1. 熟悉遺傳密碼的生物特性。2. 掌握氨基酰-tRNA合成酶的催化活性及特異性.3. 掌握三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的功能?；靖拍?1. 遺傳密碼:模板上的核苷酸,三個(gè)為一組(三聯(lián)體)決定一個(gè)氨基酸的種類,稱為三聯(lián)體密碼。密碼也決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。2 翻譯： 蛋白質(zhì)生物合成稱為翻譯，是指把核苷酸序列組成的遺傳信息，破讀為蛋白質(zhì)分子的氨基酸排列順序。二

47、.蛋白質(zhì)生物合成過程要點(diǎn):翻譯過程可分為起始、延長(zhǎng)、終止三個(gè)階段，蛋白質(zhì)合成在核蛋白體上進(jìn)行稱為核蛋白體循環(huán)（廣義）。肽鏈的合成是從N端到C端。1.翻譯起始 (原核生物)生成由起始氨基酰-tRNA、mRNA和核蛋白體組成的70S起始復(fù)合物，原核生物的起始因子(IF)有三種。其過程在原核生物和真核大同小異。(1)核蛋白體大、小亞基分離。 (2)mRNA結(jié)合小亞基 mRNA起始密碼上游為S-D序列，可與小亞基16S rRNA 3端互補(bǔ)。緊接S-D序列的短核苷酸序列可被小亞基蛋白識(shí)別結(jié)合，兩方面作用促使mRNA在小亞基上定位。（3）fmet-tRNAifmet結(jié)合于mRNA-小亞基復(fù)合體的AUG上，

48、形成30S起始復(fù)合體。(4)大亞基加入30S起始復(fù)合體，形成70S起始復(fù)合體。（二）真核生物翻譯起始的特點(diǎn) 真核生物核蛋白體為80S（60S + 40S）。10種起始因子（eIF），見下表。表1-2 各種起始因子在形成起始復(fù)合物中的作用生成起始復(fù)合物步驟 IF eIF亞基分離起始tRNA就位mRNA就位大亞基結(jié)合IF-3、IF-1IF-2、IF-1核酸-核酸、核酸-蛋白質(zhì)之間的辨認(rèn)結(jié)合各種IF脫落，GTP水解eIF-3、eIF-3A、eIF-4CeIF-2、eIF2B、eIF- 3、eIF-4CeIF-4、eIF-4A、eIF-4B、eIF-4E 、eIF-4F1.真核起始甲硫氨酸不需甲酰化。

49、2.真核mRNA沒有S-D序列，但5端帽子結(jié)構(gòu)與其在核蛋白體就位相關(guān)。帽結(jié)合蛋白（CBP）可與mRNA帽子結(jié)合，促進(jìn)mRNA與小亞基結(jié)合。 2.肽鏈的延長(zhǎng) 延長(zhǎng)階段為不斷循環(huán)進(jìn)行的過程，也稱核蛋白體循環(huán)。分為進(jìn)位、成肽和轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟。真核及原核生物的延長(zhǎng)，主要是延長(zhǎng)因子體系的不同，見表1-3。表1-3 真核和原核生物延長(zhǎng)因子及其功能原核生物功能真核生物EFTuEFTsEFG協(xié)助氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，結(jié)合GTP從EFTu中置換GDP轉(zhuǎn)位酶，促助肽酰-tRNA由A位進(jìn)至P位，協(xié)助tRNA的釋放EF1EF1、EF1EF2(1)進(jìn)位根據(jù)A位上密碼引導(dǎo)，相應(yīng)的氨基酰-tRNA進(jìn)入A位，稱為進(jìn)位（注冊(cè)

50、）。EF-T由EF-Tu和EF-Ts兩個(gè)亞基組成， EF-Tu-GTP與氨基酰-tRNA形成 氨基酰-tRNA-Tu-GTP三元復(fù)合物并進(jìn)入A位，消耗GTP完成進(jìn)位，釋出EF-Tu-GDP，EF-Ts促進(jìn)EF-Tu 釋出GDP，并重新形成EF-T，再次被利用。 （2）成肽 轉(zhuǎn)肽酶催化催化P位上甲酰甲硫氨?；螂孽；D(zhuǎn)移給A位上進(jìn)入的氨基酰-tRNA，形成肽鍵連接，生成的二肽酰-tRNA占據(jù)A位，P位連有空載 tRNA，將迅速從核蛋白體脫落。（3）轉(zhuǎn)位EFG有轉(zhuǎn)位酶活性，催化A位二肽酰tRNA進(jìn)入P位，同時(shí)核蛋白體沿mRNA移動(dòng)一個(gè)密碼子， A位再次空缺，開第3個(gè)氨基酰-tRNA進(jìn)位。重復(fù)上述循

51、環(huán)，肽鏈在N端加入一個(gè)氨基酸。使P位依次出現(xiàn)3肽、4肽等。（一）肽鏈合成終止（原核）終止需要釋放因子RF、RR。真核生物僅需一種釋放因子，有GTP酶活性。1、任何氨基酰-tRNA不辨認(rèn)終止密碼，由 RF-1辨認(rèn)終止密碼UAA、UAG；RF-2辨認(rèn)UAA、UGA。2、RF-3可使轉(zhuǎn)肽酶的構(gòu)象改變，發(fā)揮酯酶活性水解多肽、脫離tRNA。3、在RR作用下，tRNA、mRNA、RF與核蛋白體分離。大、小亞基分開，重新參與蛋白質(zhì)合成過程。 （二）多聚核蛋白體循環(huán)：在翻譯時(shí)多個(gè)核蛋白體結(jié)合于同一條mRNA上，稱為在mRNA上的密度與模板的長(zhǎng)度有關(guān)?？墒沟鞍踪|(zhì)高速、高效同時(shí)合成多條肽鏈?；疽?1. 掌握原

52、核生物翻譯起始的過程。2了解真核生物翻譯起始的特點(diǎn)3熟悉原核生物肽鏈延長(zhǎng)的三個(gè)步驟及延長(zhǎng)因子的作用。基本概念:1. 核蛋白體循環(huán)（廣義）：蛋白質(zhì)合成的中心環(huán)節(jié)。是活化的氨基酸在核蛋白體上縮合成肽的過程。包括起始、延長(zhǎng)、終止三個(gè)階段。2. S-D序列（核蛋白體結(jié)合序列）： mRNA起始密碼AUG上游為富含嘌呤AGGA序列稱S-D序列，可與小亞基16S rRNA 3端互補(bǔ)結(jié)合。因此AGGA序列也被稱為核蛋白體結(jié)合序列。3核蛋白體循環(huán)（狹義）指翻譯過程的肽鏈延長(zhǎng)階段。循環(huán)包括進(jìn)位、成肽和轉(zhuǎn)位三個(gè)步驟。每循環(huán)一次，肽鏈延長(zhǎng)一個(gè)氨基酸，形成一個(gè)肽鍵。如此周而復(fù)始，直至肽鏈合成終止?；疽?1掌握翻譯后

53、加工的形式及意義。2熟悉蛋白質(zhì)靶向輸送的過程及意義。基本概念:1信號(hào)肽:未成熟的分泌性蛋白質(zhì)中可被細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)識(shí)別的特征性氨基酸序列，有堿性N-末端，疏水核心區(qū)，及加工區(qū)三個(gè)區(qū)段。2翻譯后加工:將新合成的肽鏈經(jīng)多種修飾加工處理，使之成為有生理活性的成熟蛋白質(zhì)，稱為翻譯后加工。主要包括高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾：亞基聚合、輔基連接。一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾：去除N-甲酰基或N蛋氨酸，個(gè)別氨基酸的修飾，水解修飾和靶向輸送三方面。四、蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制要點(diǎn):某些藥物、毒素和生物活性物質(zhì)等可干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程。 1.抗生素類通過直接阻斷蛋白質(zhì)生物合成而起抑菌作用。見表14。 表1-4 抗生素抑制蛋白質(zhì)生物

54、合成的原理抗生素作用點(diǎn)作用原理四環(huán)素族（金霉素 新霉素、土霉素）氯霉素、鏈霉素、卡那霉素、嘌呤霉素放線菌酮原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體大亞基原核核蛋白體小亞基原核核蛋白體大亞基真核核蛋白體大亞基抑制氨酰-tRNA與小亞基結(jié)合抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙移位抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長(zhǎng)2.干擾蛋白質(zhì)合成的生物活性物質(zhì)（一）毒素多種毒素在肽鏈延長(zhǎng)階段可阻斷蛋白質(zhì)合成，如白喉毒素,通過抑制翻譯延長(zhǎng)的移位，而抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)合成。 （二） 干擾素的作用干擾素可抑制病毒繁殖。機(jī)理有兩方面，一是在某些病毒雙鏈RNA存在時(shí)，誘導(dǎo)特異蛋白激酶活化，使起始因子eIF2磷酸化失活，抑

55、制病毒蛋白質(zhì)合成；二是干擾素與雙鏈RNA共同活化特殊的2-5A合成酶，生成 2-5A，再活化核酸內(nèi)切酶RNase L，使病毒RNA降解。 基本要求:1. 了解抗生素、毒素和干擾素阻斷蛋白質(zhì)生物合成的作用的機(jī)理。 第十四章 基因表達(dá)調(diào)控(4學(xué)時(shí))本章的主要內(nèi)容： 基因表達(dá)調(diào)控的基本概念、特點(diǎn)、基本原理。乳糖操縱子的結(jié)構(gòu)、負(fù)性調(diào)控、正性調(diào)控、協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)錄衰減、SOS反應(yīng)。真核基因及基因表達(dá)調(diào)控的特點(diǎn)、順式作用元件和反式作用因子的概念、種類和特點(diǎn). 以及它們?cè)谵D(zhuǎn)錄激活中的作用。要點(diǎn)：第一節(jié) 基因表達(dá)調(diào)控基本概念與原理一、 基因表達(dá)的概念 基因是一段DNA分子，編碼一種多肽鏈或 RNA?；蛲ㄟ^轉(zhuǎn)錄

56、和翻譯產(chǎn)生具有一定功能的蛋白質(zhì)的過程。大多數(shù)基因的表達(dá)產(chǎn)物是蛋白質(zhì)，部分基因如rRNA和tRNA 基因的表達(dá)產(chǎn)物是RNA.二、基因表達(dá)的特點(diǎn) （A）、時(shí)間特異性或發(fā)育階段特異性、（B）、空間特異性或組織細(xì)胞特異性，（C）、有兩種表達(dá)方式，管家基因幾乎在所有的細(xì)胞和所有的發(fā)育階段持續(xù)表達(dá)，基本不受環(huán)境因素的影響，只受啟動(dòng)子調(diào)節(jié)。另外一些基因的表達(dá)受環(huán)境因素的誘導(dǎo)或阻遏。（D）、 基因表達(dá)可在多層次上受到調(diào)節(jié)如基因、轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后加工 翻譯和翻譯后加工等水平上進(jìn)行調(diào)節(jié)。但最主要的是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)，本章討論的內(nèi)容是原核基因和真核基因轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。三、基因轉(zhuǎn)錄激活的基本要素： （A）、特異的調(diào)節(jié)序列 是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的片段,如原核生物操縱子調(diào)控區(qū)中的啟動(dòng)序列、操縱序列、P蛋白結(jié)合位點(diǎn)和真核基因的啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和沉默子等。（B）、調(diào)節(jié)蛋白 是調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的蛋白因子，如原核生物的阻