暑期分子生物學奧賽理論培訓(xùn)

1、暑期分子生物學奧賽理論培訓(xùn)DNA復(fù)制的一般特征復(fù)制的一般特征n以原來的DNA兩條鏈作為模板，四種dNTP為前體，還需要Mg2n作為模板的DNA需要解鏈n半保留復(fù)制n需要引物主要是RNA，少數(shù)是蛋白質(zhì) n復(fù)制的方向始終是53 n具有固定的起點 n多為雙向復(fù)制，少數(shù)為單向復(fù)制 n半不連續(xù)性 n具有高度的忠實性和進行性 DNA復(fù)制可能的三種方式復(fù)制可能的三種方式在復(fù)制叉中不連續(xù)合成的DNA片段稱為岡崎片段，連續(xù)合成的DNA子鏈被稱為前導(dǎo)鏈，不連續(xù)合成的DNA子鏈被稱為后隨鏈或滯后鏈。 參與參與DNA復(fù)制的主要酶復(fù)制的主要酶和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能nDNA聚合酶nDNA解鏈酶n單鏈結(jié)合

2、蛋白nDNA引發(fā)酶nDNA拓撲異構(gòu)酶nDNA連接酶n端聚酶（真核生物特有） DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶的全名是依賴于DNA的DNA聚合酶，就是以DNA為模板，催化DNA合成的聚合酶。DNA聚合酶是參與DNA復(fù)制的主要酶，該酶的許多性質(zhì)直接決定了DNA復(fù)制的一些基本特征。DNA聚合酶聚合酶反應(yīng)通式： Mg2+ DNA + 引物-OH + dNTP DNA/引物-dNMP + PPi 5 3 隨后的隨后的 PPi迅速水解驅(qū)動反應(yīng)的進行迅速水解驅(qū)動反應(yīng)的進行細菌DNA 聚合酶 DNA pol I,II,III,IV和V真核生物DNA 聚合酶 DNA pol ,和以及更多已在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)已在大腸

3、桿菌中發(fā)現(xiàn)5種不同的種不同的DNA聚合酶聚合酶 nDNAP I: 切除引物和修復(fù)nDNAP II: 在DNA修復(fù)中起作用nDNAP III: 主要的DNA復(fù)制酶 nDNAP IV: 在DNA修復(fù)中起作用1.DNAP V:在DNA修復(fù)中起作用DNA聚合酶家族聚合酶家族真核細胞的真核細胞的DNA聚合酶聚合酶已在真核細胞中發(fā)現(xiàn)至少15種以上的DNA聚合酶，除了5種發(fā)現(xiàn)較早的DNA聚合酶、和以外，其它幾種DNA聚合酶如聚合酶、和都有相關(guān)的報道，這些新發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶一般缺乏3-外切酶的活性（除外），因此沒有校對的功能，它們主要參與DNA的跨越合成，以克服損傷對DNA復(fù)制的不利影響。 端聚酶的結(jié)構(gòu)與功

4、能端聚酶的結(jié)構(gòu)與功能端聚酶也稱為端粒酶，由蛋白質(zhì)和RNA兩種成分組成，其中蛋白質(zhì)具有逆轉(zhuǎn)錄酶的活性，其三維結(jié)構(gòu)與其它逆轉(zhuǎn)錄酶有明顯的相似性，而RNA含有拷貝的端粒DNA重復(fù)序列，這一部分序列作為逆轉(zhuǎn)錄酶的模板。不同來源的端聚酶在RNA長度上變化很大，但它們都形成特定的二級結(jié)構(gòu)，作為模板的那一部分序列處于單鏈狀態(tài)，以方便它與端粒區(qū)的重復(fù)序列結(jié)合，并有效地充當逆轉(zhuǎn)錄的模板。幾種真核生物的端粒重復(fù)序列幾種真核生物的端粒重復(fù)序列物種名稱重復(fù)序列四膜蟲、草履蟲和纖毛蟲T2G4酵母(TG)13TG23擬南芥T3AG3人T2AG3端聚酶的結(jié)構(gòu)模型端聚酶的結(jié)構(gòu)模型 端聚酶的作用機理端聚酶的作用機理 端粒酶活性

5、與細胞分裂能力的關(guān)系端粒酶活性與細胞分裂能力的關(guān)系 細菌與真核細胞的細菌與真核細胞的DNA復(fù)制比較復(fù)制比較真核細胞的DNA復(fù)制在很多方面與細菌極為相似，但也有幾點不同于細菌的地方：（1）需要解決核小體和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對DNA復(fù)制構(gòu)成的障礙；（2）復(fù)制叉移動的速度遠低于細菌；（3）具有多個復(fù)制子，這可以彌補復(fù)制叉移動速度低對整個DNA復(fù)制速度的制約；（4）岡崎片段的長度小于細菌；（5）復(fù)制被限制在細胞周期的S期，并受到嚴格的調(diào)控；（6）在第一輪復(fù)制結(jié)束之前不能進行第二輪復(fù)制，細菌在第一輪復(fù)制還沒結(jié)束的時候就可以進行第二輪復(fù)制；（7）需要端聚酶解決染色體DNA末端復(fù)制問題（8）復(fù)制終止沒有特定的像大腸

6、桿菌Ter序列的終止區(qū)。 古菌的古菌的DNA復(fù)制復(fù)制在DNA復(fù)制上，古菌與細菌相似的是，它也不需要也沒有端聚酶，因為其染色體DNA是環(huán)狀，無端粒結(jié)構(gòu)，而在其他方面更像真核生物，主要表現(xiàn)在：DNA模板與組蛋白形成核小體，而核小體結(jié)構(gòu)對復(fù)制會產(chǎn)生一定影響；許多古菌具有多個復(fù)制起始區(qū)；參與復(fù)制的許多蛋白質(zhì)和酶在結(jié)構(gòu)與功能上非常接近真核生物。DNA復(fù)制的高度忠實性復(fù)制的高度忠實性C四種dNTPs濃度的平衡CDNA聚合酶的高度選擇性CDNA聚合酶的自我校對C錯配修復(fù)C使用RNA作為引物絕絕 句句復(fù)錯不要緊，只要校對真，錯了我一個，還有后來酶。DNA的損傷DNA的修復(fù)直接修復(fù)切除修復(fù)損傷跨越DNA的突變突

7、變的類型與后果突變的原因回復(fù)突變與突變的校正二、二、DNA的損傷、修復(fù)和突變的損傷、修復(fù)和突變哪些因素能影響到哪些因素能影響到DNA的完整性？的完整性？N細胞內(nèi)源的因素N環(huán)境因素 -例如化學試劑、污染物和UVN疾病治療-例如離子輻射和化療細胞內(nèi)源因素細胞內(nèi)源因素N復(fù)制錯誤- 例如四種dNTP量的不平衡導(dǎo)致錯配NDNA本身的不穩(wěn)定- 堿基的自發(fā)脫氨基- DNA的脫嘌呤/脫嘧啶導(dǎo)致堿基脫落N活性氧的作用- DNA, 蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的氧化環(huán)境（外源）因素環(huán)境（外源）因素N化學試劑化學試劑 (1) 天然化合物 黃曲霉素 (2) 人造化合物 苯并芘- 香煙 順鉑- 化療藥物N物理因素物理因素 (1) UV

8、 (2) 離子輻射 -射線 x-射線DNA損傷類型損傷類型N堿基修飾N堿基丟失-無堿基位點N復(fù)制錯誤：錯誤 N鏈斷裂N蛋白質(zhì)-DNA交聯(lián)NDNA-DNA交聯(lián)DNA損傷的因素和損傷的主要類型損傷的因素和損傷的主要類型損傷類型實例/原因堿基丟失自發(fā)脫堿基（熱、酸），脫嘌呤脫嘧啶，104嘌呤脫落/天/細胞（恒溫動物）堿基修飾形成堿基加合物，例如，8-羥基脫氧鳥嘌呤（離子輻射或活性氧），6-烷基鳥嘌呤（烷基化試劑）堿基交聯(lián)嘧啶二聚體和6-4光產(chǎn)物（UV）堿基轉(zhuǎn)換CU，AI（自發(fā)脫氨基），100堿基脫氨基/天/細胞堿基錯配GT（4種dNTP濃度不平衡、堿基的互變異構(gòu)或堿基之間的差別不足）DNA鏈斷裂因磷

9、酸二酯鍵被破壞引起單鏈斷裂或雙鏈斷裂（離子輻射或特殊的化學試劑），因脫氧核糖環(huán)3號位發(fā)生斷裂引起的DNA鏈斷裂（博來霉素）DNA鏈間交聯(lián)互補雙鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)（雙功能試劑的作用）DNA與蛋白質(zhì)的交聯(lián)UV紫外線引起的堿基損傷紫外線引起的堿基損傷 DNA 修復(fù)修復(fù)DNA是唯一一種在發(fā)生損傷以后可以被完全修復(fù)的分子，而其他生物大分子在受到損傷以后要么被降解，要么被取代。當然，并不是發(fā)生在DNA分子上的所有損傷都能修復(fù)。如果受到的損傷不能及時被修復(fù)，可導(dǎo)致細胞的癌變和早衰。細胞之所以在DNA受到損傷以后，選擇的處理方法是盡量將其修復(fù)而不是將其降解，這一是因為作為遺傳物質(zhì)的DNA分子在細胞內(nèi)只有一個拷貝，

10、如果將其水解的話，細胞也就失去了存在的根基；二是DNA的互補雙螺旋結(jié)構(gòu)使得修復(fù)一個受損傷的DNA分子變得很容易。直接修復(fù)直接修復(fù)嘧啶二聚體的直接修復(fù)由DNA光裂合酶催化。此酶直接識別和結(jié)合嘧啶二聚體。然后，利用輔基捕捉到的光能，將嘧啶二聚體打開，最后再與DNA解離。但是胎盤類哺乳動物卻沒有這種酶。烷基化堿基的直接修復(fù)由特定的烷基轉(zhuǎn)移酶催化 DNA鏈斷裂的直接修復(fù)由DNA連接酶催化。 嘧啶二聚體的直接修復(fù)嘧啶二聚體的直接修復(fù) 烷基化堿基的直接修復(fù)烷基化堿基的直接修復(fù) 切除修復(fù)切除修復(fù)切除修復(fù)先切除損傷的堿基或核苷酸，然后，重新合成正常的核苷酸，最后，再經(jīng)連接酶重新連接，將原來的切口縫合。整個切除

11、修復(fù)過程包括識別、切除、重新合成和重新連接。切除修復(fù)又分為堿基切除修復(fù)（BER）和核苷酸切除修復(fù)（NER），兩者的主要差別在于識別損傷的機制上，前者是直接識別具體的受損傷的堿基，而后者并不識別具體的損傷，而是識別損傷對DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)造成的扭曲。損傷跨越損傷跨越 重組跨越使用同源重組的方法將DNA模板進行交換以避免損傷對復(fù)制的抑制，從而使復(fù)制能夠繼續(xù)下去，而隨后的復(fù)制仍然使用細胞內(nèi)高保真的聚合酶，因此忠實性并無下降，故此途徑被視為一種無錯的系統(tǒng)?？缭胶铣捎址Q為跨損傷合成，由專門的DNA聚合酶與停留在損傷位點上的原來催化復(fù)制的DNA聚合酶交換，在子鏈上（模板鏈上損傷堿基的對面）插入正確或錯誤的核

12、苷酸，結(jié)果導(dǎo)致對損傷位點無錯或易錯的跨越。 SOS反應(yīng)反應(yīng)是指細胞在受到潛在致死性壓力下，例如UV輻射、胸腺嘧啶饑餓、DNA修飾物的作用和DNA復(fù)制所必需的基因的失活，做出的有利于細胞生存的代謝預(yù)警反應(yīng)，包括易錯的跨損傷合成、細胞絲狀化和切除修復(fù)的激活，其中涉及到近20個“sos”基因的表達。 DNA的突變的突變L修復(fù)系統(tǒng)的不完善，為DNA的突變打開了方便之門，因為這些損傷如果在下一輪DNA復(fù)制之前還沒有被修復(fù)的話，就有可能直接被固定下來傳給子代，有的則通過易錯的跨損傷合成產(chǎn)生新的錯誤并最終也被固定下來。這些發(fā)生在DNA分子上可遺傳的結(jié)構(gòu)變化通稱為突變 突變的類型突變的類型L點突變是指DNA

13、分子某一位點上所發(fā)生的一種堿基對變成另外一種堿基對的突變，可分為轉(zhuǎn)換和顛換兩種形式，其中，轉(zhuǎn)換是指兩種嘌呤堿基或兩種嘧啶堿基之間的相互轉(zhuǎn)變，顛換是指嘌呤堿基和嘧啶堿基之間的互變 L移碼突變是指在一個蛋白質(zhì)基因的編碼區(qū)發(fā)生的一個或多個核苷酸（非3的整數(shù)倍）的缺失或插入。 堿基突變的幾種方式堿基突變的幾種方式 點突變的后果點突變的后果L突變的密碼子決定同樣的氨基酸，這樣的突變對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能不會產(chǎn)生任何影響，因此稱為沉默突變。L突變的密碼子決定不同的氨基酸，這樣的突變可能對蛋白質(zhì)的功能不產(chǎn)生任何影響或影響微乎其微，也可能產(chǎn)生災(zāi)難性的后果而帶來分子病。由于突變導(dǎo)致出現(xiàn)了錯誤的氨基酸，因此，這樣的

14、突變稱為錯義突變。如果錯誤的氨基酸與原來的氨基酸是同種性質(zhì)，這種突變被稱為中性突變。L突變的密碼子變?yōu)榻K止密碼子或者相反，前者因為終止密碼子的提前出現(xiàn)可導(dǎo)致一條多肽鏈被截短，被稱為無義突變，后者則會加長一條多肽鏈，被稱為加長突變或通讀突變。 隱性突變和顯性突變隱性突變和顯性突變LDNA突變可能是隱性的，也可能是顯性的。L如果突變僅僅是滅活一種蛋白質(zhì)，那么，這種突變一般產(chǎn)生隱性性狀。L如果突變產(chǎn)生的蛋白質(zhì)對細胞有毒，這種毒性無法被另外一條染色體上正?；虮磉_出來的正常的蛋白質(zhì)所抵消或中和，那么，這種突變被視為顯性。突變的原因突變的原因幾乎任何導(dǎo)致DNA損傷的因素都能夠?qū)е翫NA突變，前提是它們造

15、成的損傷在DNA復(fù)制之前還沒有被細胞內(nèi)的修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)，因此，可以這樣認為，導(dǎo)致DNA損傷的原因在某種意義上就是導(dǎo)致DNA突變的原因。由內(nèi)在因素引起的突變被稱為自發(fā)性突變，由外在因素引發(fā)的突變被稱為誘發(fā)突變。各種導(dǎo)致DNA突變的內(nèi)外因素總稱為突變原。導(dǎo)致自發(fā)點突變的原因?qū)е伦园l(fā)點突變的原因$自發(fā)的點突變（1）DNA復(fù)制過程中的錯配（2）自發(fā)脫氨基 （3）活性氧的氧化（4）堿基的烷基化 $自發(fā)的移碼突變（1）“復(fù)制打滑” （2）轉(zhuǎn)座作用。 自發(fā)脫氨基和活性氧作用引起的堿基轉(zhuǎn)換自發(fā)脫氨基和活性氧作用引起的堿基轉(zhuǎn)換 誘發(fā)突變誘發(fā)突變誘發(fā)點突變 堿基類似物，如5-溴尿嘧啶和2-氨基 嘌呤 烷基化試劑，如

16、氮芥和硫芥等 脫氨基試劑，如亞硝酸 羥胺 誘發(fā)移碼突變 -嵌入試劑，如吖啶黃，原黃素和EB等 誘變劑誘發(fā)的點突變誘變劑誘發(fā)的點突變 三、三、DNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄中心法則DNA轉(zhuǎn)錄的一般特征依賴DNA的RNA聚合酶啟動子細菌與真核生物的DNA轉(zhuǎn)錄比較古菌的DNA轉(zhuǎn)錄中心法則中心法則-“一個中心（DNA），兩個基本點（RNA和蛋白質(zhì)”DNA 轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄與DNA復(fù)制的比較復(fù)制的比較與DNA復(fù)制的共同性質(zhì) 1) 需要模板、Mg2、解鏈和解除轉(zhuǎn)錄過程中形成的正超螺旋 2) 只能按照53的方向進行與DNA復(fù)制不同的性質(zhì) 1)不需要引物 2) NTPs 代替dNTPs; UTP代謝dTTP 3) 缺乏校對活性（錯

17、誤率在1/104 1/105 nts） 4) 發(fā)生在特定的區(qū)域（不是所有的DNA序列） 5) 對于一個特定的基因而言，只有一條鏈轉(zhuǎn)錄 記住一些名稱模板鏈（無意義鏈，Watson鏈）和編碼鏈（有意義鏈，Crick鏈）編碼鏈，有意義鏈，編碼鏈，有意義鏈， Crick 鏈鏈模板鏈，無意義鏈，模板鏈，無意義鏈， Watson 鏈鏈轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄翻譯翻譯RNA聚合酶聚合酶*共同的性質(zhì) -DNA模板：一條鏈被轉(zhuǎn)錄 -底物：GTP, CTP, UTP, ATP -二價金屬離子：Mg2+ *與DNA聚合酶之間的主要差別 細菌細菌RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)與功能聚合酶的結(jié)構(gòu)與功能C 所有的三類RNA由同一種RNA聚合酶催化*

18、 全酶* 核心酶：2 , 1 , 1 , 1 * 抑制劑：利福霉素和利鏈霉素真核細胞的真核細胞的RNA聚合酶聚合酶真核細胞的RNA聚合酶出現(xiàn)了功能分工，不同性質(zhì)的RNA由不同的RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄，其細胞核具有三種RNA聚合酶，即RNA聚合酶I、II、和III，三者也分別被稱為RNA聚合酶A、B和C，它們分別催化細胞核內(nèi)的rRNA（5S rRNA除外）、mRNA（大多數(shù)microRNA和小RNA（tRNA和5SrRNA）的轉(zhuǎn)錄。除此以外，線粒體和葉綠體也含有RNA聚合酶。 RNA聚合酶聚合酶 II 抑制劑抑制劑N 白毒傘含有有毒的環(huán)狀十肽鵝膏蕈堿鵝膏蕈堿E這種蘑菇口味不錯，但卻是致命的！E 食

19、用6 24小時之后，開始出現(xiàn)強筋攣和腹瀉E第3天出現(xiàn)假恢復(fù)E第4或第5天，死亡隨時發(fā)生，除非進行肝移植細菌啟動子的性質(zhì)細菌啟動子的性質(zhì) * 啟動子通常由轉(zhuǎn)錄起始點上游40bp長的序列組成* 包括兩段一致序列： “-35 區(qū)區(qū)” 一致序列是TTGACA Pribnow盒或盒或“-10 區(qū)區(qū)”一致序列是TATAAT* “35”區(qū)區(qū)和“10區(qū)區(qū)”之間的間隔序序列的性質(zhì)不重要，但長度重要，一般為171bp。* “增效元件增效元件”發(fā)現(xiàn)在某些轉(zhuǎn)錄活性超強的rRNA基因的上游40和60之間的區(qū)域，富含AT的啟動子序列，可將轉(zhuǎn)錄活性提高30倍。* 如果一個基因的啟動子序列與一致序列越相近，則該啟動子的效率就

20、越高，為強啟動子；反之，就是一個弱啟動子。細菌和真核生物在轉(zhuǎn)錄上的差別細菌和真核生物在轉(zhuǎn)錄上的差別 $染色質(zhì)和核小體結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)錄有深刻的影響$真核細胞RNA聚合酶高度分工$轉(zhuǎn)錄還需要許多被稱為轉(zhuǎn)錄因子的蛋白質(zhì)的參與$啟動子以外的序列參與調(diào)節(jié)基因的轉(zhuǎn)錄$轉(zhuǎn)錄與翻譯不存在偶聯(lián)關(guān)系$轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物多為單順反子，而原核基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物多為多順反子各種順式作用元件各種順式作用元件*增強子*沉默子*絕緣子*應(yīng)答元件古菌的古菌的DNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄與復(fù)制系統(tǒng)相比，古菌似乎擁有簡版的真核轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)。無論是催化轉(zhuǎn)錄的RNA 聚合酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，還是啟動子的結(jié)構(gòu)以及轉(zhuǎn)錄的基本過程都與真核生物極為相似。然而，在基因表達的調(diào)控方面

21、，古菌與細菌接近。在啟動子的結(jié)構(gòu)上，古菌類似于真核生物由RNA 聚合酶所負責轉(zhuǎn)錄的基因，一般由三個部分組成：一是位于轉(zhuǎn)錄起點上游的TATA 盒，它由TBP 識別；二是位于TATA 盒上游的BRE，它由TFB 識別；三是位于轉(zhuǎn)錄起點的起始子元件（Inr）四、轉(zhuǎn)錄后加工四、轉(zhuǎn)錄后加工核苷酸修飾：堿基修飾和核糖修飾剪切剪接：順式剪接、反式剪接和選擇性剪接（可變剪接）添加核苷酸：加帽和加尾編輯細菌細菌mRNA前體的后加工前體的后加工在細菌，mRNA很少有后加工。但某些噬菌體mRNA會發(fā)生最簡單的剪切反應(yīng)，將一個多順反子切割成單順反子，也有某些噬菌體的mRNA需要經(jīng)過相對復(fù)雜的剪接反應(yīng)才能成熟（如T4噬

22、菌體編碼的胸苷酸合酶）。真核細胞真核細胞mRNA前體的后加工前體的后加工*加工形式 1) 5-端 = 加帽 2) 3-端 = 加尾 3) 內(nèi)部 = 剪接 4) 內(nèi)部=甲基化 5) 編碼區(qū)=編輯*后加工機制加帽和甲基化加帽和甲基化 *帽子結(jié)構(gòu)*加帽反應(yīng)：共轉(zhuǎn)錄*功能mRNA前體的剪接前體的剪接剪接這種后加工方式是在發(fā)現(xiàn)基因斷裂的現(xiàn)象后確定的。1977年，由Phillip Sharp和Richard Roberts領(lǐng)導(dǎo)兩個實驗小組幾乎同時在腺病毒的晚期表達基因中發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)基因斷裂現(xiàn)象。進一步研究表明，基因斷裂是真核細胞及其病毒的基因組中的普遍現(xiàn)象，在高等生物的基因組中，只有很少的蛋白質(zhì)基因是連續(xù)的

23、（如組蛋白和干擾素），但在低等的真核生物，斷裂基因卻不多見。不同斷裂基因含有的內(nèi)含子數(shù)目不一定相同，同樣內(nèi)含子大小也會有差別。一般說來，一個典型的真核生物蛋白質(zhì)的基因由10% 的外顯子序列和90%的內(nèi)含子序列組成。 mRNA前體的剪接機制前體的剪接機制 *mRNA前體的剪接是高度精確的。其精確性一方面取決于位于外顯子和內(nèi)含子交界處的剪接信號（可以將其視為內(nèi)因），另外一方面取決于5種被稱為snRNP的核糖核酸蛋白質(zhì)復(fù)合物（可以將其視為外因）。*剪接反應(yīng)的“內(nèi)因”剪接信號*剪接反應(yīng)的“外因”snRNP和剪接因子*剪接反應(yīng)兩次轉(zhuǎn)酯反應(yīng)rRNA前體的后加工前體的后加工*細菌-剪切、修剪和修飾*真核生物

24、 1)剪切、修剪和修飾 （需要snoRNA） 2)剪接 （某些真核生物，如四膜蟲）tRNA前體的后加工前體的后加工*細菌 1) 剪切和修剪 2) 修飾 3) 添加CCA (如何需要)*真核生物 1) 剪切和修剪 2) 修飾 3) 添加CCA 4) 剪接(某些真核生物)參與翻譯的主要生物大分子翻譯的一般特征細菌與真核生物的蛋白質(zhì)合成比較翻譯的抑制劑核糖體的分類與組成核糖體的分類與組成 核糖體的主要功能定位核糖體的主要功能定位nA部位氨酰tRNA結(jié)合部位，也稱為受體部位；nP部位肽酰tRNA結(jié)合部位；nE部位空載tRNA臨時結(jié)合的部位；n肽酰轉(zhuǎn)移酶活性部位催化肽鍵形成的部位，其本質(zhì)是核酶；nmRN

25、A結(jié)合部位；n多肽鏈離開通道正在延伸的多肽鏈離開核糖體的通道；n一些可溶性蛋白質(zhì)因子（起始因子、延伸因子和終止因子）的結(jié)合部位。核糖體的三維結(jié)構(gòu)模型和主要的功能部位核糖體的三維結(jié)構(gòu)模型和主要的功能部位真核細胞多聚核糖體的結(jié)構(gòu)真核細胞多聚核糖體的結(jié)構(gòu)細菌多順反子細菌多順反子mRNA和真核生物單順反子和真核生物單順反子mRNA的翻譯的翻譯 輔助蛋白因子輔助蛋白因子蛋白質(zhì)合成的每一步都需要一些特殊的可溶性的蛋白質(zhì)因子的參與，包括起始因子（IF）、延伸因子（EF）、釋放因子（RF）和核糖體循環(huán)因子（RRF），它們分別參與肽鏈合成的起始、延伸、肽鏈釋放和核糖體循環(huán)。其中的某些蛋白質(zhì)因子為小G蛋白。 蛋白

26、質(zhì)生物合成的一般特征蛋白質(zhì)生物合成的一般特征nmRNA、tRNA和核糖體起相同的作用n翻譯的極性：閱讀mRNA的方向都是從5端3端，多肽鏈生長的方向總是從N-端C-端。n三聯(lián)體密碼 n正確的氨基酸的參入取決于mRNA上的密碼子與tRNA上的反密碼子之間的相互作用，與tRNA所攜帶的氨基酸無關(guān) n密碼子與反密碼子的相互識別遵守擺動規(guī)則標準的遺傳密碼表標準的遺傳密碼表 遺傳密碼的主要性質(zhì)遺傳密碼的主要性質(zhì)n簡并與兼職n密碼子的選定不是隨機的n通用和例外n不重疊n無標點n同一種氨基酸的不同密碼子使用的頻率不盡相同擺動規(guī)則擺動規(guī)則該規(guī)則的內(nèi)容是：密碼子在與反密碼子之間進行堿基配對的時候，前兩對堿基嚴格

27、遵守標準的堿基配對規(guī)則，第三對堿基則具有一定的自由度。但并非任何堿基之間都可以配對，當反密碼子第一位堿基是A或C者，只能識別一種密碼子；第一位堿基是G或U者，則能識別兩種密碼子；第一位堿基是I者，則能識別三種密碼子。擺動規(guī)則的意義在于使得在翻譯的過程中，tRNA和mRNA更容易分離。擺動規(guī)則擺動規(guī)則反密碼子第一個堿基密碼子第三個堿基ACGUIUGC、UA、GA、C、U起始密碼子的識別起始密碼子的識別細菌翻譯系統(tǒng)起始密碼子的識別主要是依賴于mRNA 5端的SD序列與16S rRNA3端的反SD序列之間的互補配對。SD序列位于起始密碼子上游約7個堿基的區(qū)域，由45個堿基組成，富含嘌呤堿基，它是由J

28、ohn Shine和Lynn Dalgarno在1974年，通過比較多種原核細胞蛋白質(zhì)mRNA的5端核苷酸序列之后總結(jié)出來的。在16S rRNA 3端有一段富含嘧啶堿基的序列，可以和SD序列互補配對，因而被稱為反SD序列。許多實驗證明，正是SD序列與反SD序列的互補關(guān)系，才使得位于mRNA 的SD序列下游的第一個AUG用作起始密碼子。 SD序列和反序列和反SD序列序列多肽鏈合成的延伸多肽鏈合成的延伸每添加一個氨基酸需要三步反應(yīng)進位、轉(zhuǎn)肽和移位，每參入一個氨基酸需要消耗4個GTP 三步反應(yīng)循環(huán)多次，循環(huán)的次數(shù)取決于mRNA上的密碼子的數(shù)目 原核生物和真核生物在延伸循環(huán)上非常相似 快：15-20個

29、氨基酸/秒 精確：每參入10 000氨基酸出現(xiàn)1個錯誤真核生物的細胞質(zhì)翻譯系真核生物的細胞質(zhì)翻譯系統(tǒng)與細菌翻譯系統(tǒng)的差別統(tǒng)與細菌翻譯系統(tǒng)的差別n核糖體的沉降系數(shù)為80S，比原核系統(tǒng)大；nmRNA模板的結(jié)構(gòu)差別很大，通常是單順反子，有帽子和尾巴，但沒有SD序列；n轉(zhuǎn)錄和翻譯在時空上分離，分別發(fā)生在細胞核和細胞質(zhì)，兩者不存在偶聯(lián)關(guān)系；n起始tRNA不進行甲?；膊荒苓M行甲?；?；n只能使用AUG為起始密碼子，而且識別起始密碼子的機制也完全不同（核糖體掃描機制）；n起始階段不僅消耗GTP，還消耗ATP；n起始因子的種類和結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜；n肽鏈延伸的速度低于細菌，大概是每秒鐘參入2個氨基酸；n只有2種釋

30、放因子；n對抑制劑的敏感性不同。古菌的翻譯系統(tǒng)古菌的翻譯系統(tǒng)古菌的翻譯與真核生物也十分相似。這表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）核糖體大小與細菌一樣，但構(gòu)成核糖體的rRNA和蛋白質(zhì)與真核生物的親緣關(guān)系更密切。（2）參與翻譯各個階段的輔助蛋白質(zhì)因子的數(shù)目以及結(jié)構(gòu)的同源性接近真核生物，但各種因子的組成傾向于由單個亞基組成，而不像真核生物由多個亞基組成。在翻譯終止階段，細菌需要RRF，但古菌和真核生物都不需要RRF。（3）第一個參入的氨基酸和真核生物一樣，都是甲硫氨酸，而不是細菌的甲酰甲硫氨酸。（4）對抑制劑，特別是對抗生素的敏感性相似。然而，古菌的翻譯系統(tǒng)與細菌也有某些特征很相似。例如：沒有5.8S rRNA，mRNA無帽子結(jié)構(gòu)，多為多順反子，有SD序列，翻譯與轉(zhuǎn)錄是偶聯(lián)的。 翻譯的抑制劑翻譯的抑制劑細菌翻譯系統(tǒng)的抑制劑：大多數(shù)