遺傳信息傳遞

遺傳信息傳遞第1頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DNA的生物合成(復(fù)制)DNABiosynthesis(Replication)

第1節(jié)第2頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二復(fù)制(replication)是指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復(fù)制親代DNA子代DNA第3頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二一、復(fù)制的基本規(guī)律與體系（一）DNA復(fù)制基本規(guī)律半保留復(fù)制雙向復(fù)制固定的起始點復(fù)制的半不連續(xù)性復(fù)制的高保真性第4頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1、半保留復(fù)制是DNA復(fù)制的基本特征半保留復(fù)制的概念:

以親代DNA雙鏈為模板以堿基互補方式合成子代DNA，這樣新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。第5頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA第6頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DNA半保留復(fù)制的實驗證明第7頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。半保留復(fù)制的意義:遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對的。第8頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二原核生物：?基因組是環(huán)狀DNA?只有一個復(fù)制起始點復(fù)制時，DNA從起始點(origin)向兩個方向解鏈，形成兩個延伸相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。2、雙向復(fù)制復(fù)制中的放射自顯影圖像第9頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二A.環(huán)狀雙鏈DNA及復(fù)制起始點B.復(fù)制中的兩個復(fù)制叉C.復(fù)制接近終止點(termination,ter)oriterABC第10頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二真核生物：

?染色體DNA有多個復(fù)制起始點。

?兩個起始點之間的DNA片段稱為復(fù)制子(replicon)。

?復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單位。第11頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’復(fù)制子3’第12頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3、復(fù)制的半不連續(xù)性3535解鏈方向3′5′3′3′5′前導(dǎo)鏈(leadingstrand)滯后鏈(laggingstrand)第13頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈(leadingstrand)

。復(fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為滯后鏈(laggingstrand)

。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(okazakifragment)。領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。第14頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二參與DNA復(fù)制的物質(zhì):底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；聚合酶(polymerase):

依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol；模板(template):

解開成單鏈的DNA母鏈；引物(primer):

提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其他的酶和蛋白質(zhì)因子。（二）DNA復(fù)制的體系第15頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)

(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

第16頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡稱：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性2.核酸外切酶活性第17頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′35外切酶活性:53外切酶活性:?能切除突變的DNA片段。能辨認(rèn)錯配的堿基對，并將其水解。核酸外切酶活性:

第18頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（1）原核生物的DNA聚合酶有三種DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ第19頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二延長子鏈校讀功能DNA損傷修復(fù)校讀、修復(fù)合成、延長岡崎片段、DNA損傷修復(fù)生物學(xué)功能6000－100聚合速率(核苷數(shù)/分）250120109分子量－－+5外切酶活性+++5外切酶活性+++5聚合酶活性polIIIpolIIpolIE.Coli中的DNA聚合酶第20頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（2）真核生物DNA聚合酶有五種DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。延長子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-pol

DNA-polDNA-polDNA-pol第21頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3.引物酶(primase)

：

復(fù)制起始時催化生成RNA引物的酶。4.解螺旋酶(helicase)

利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈。第22頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

5.DNA拓撲異構(gòu)酶(DNA

topoisomerase)

拓撲異構(gòu)酶作用特點既能水解、又能連接磷酸二酯鍵分類

拓撲異構(gòu)酶Ⅰ

拓撲異構(gòu)酶Ⅱ第23頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二拓撲異構(gòu)酶Ⅰ的作用切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。第24頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二拓撲異構(gòu)酶Ⅱ的作用切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進入負超螺旋狀態(tài)。第25頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護單鏈的完整性。

6.單鏈DNA結(jié)合蛋白

7.DNA連接酶

連接DNA雙鏈中的單鏈切口,連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈

。第26頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二HO5’3’3’5’DNA連接酶ATP（NAD+）AMP5’3’5’3’第27頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二需要解決兩個問題：DNA解開成單鏈，提供模板。

形成引發(fā)體，合成引物，提供3-OH末端。二、DNA復(fù)制的過程（一）復(fù)制的起始第28頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二E.coli復(fù)制起始點oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串聯(lián)重復(fù)序列

反向重復(fù)序列53531.DNA解鏈第29頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DnaADnaB、DnaCDNA拓撲異構(gòu)酶引物酶SSB35352.引發(fā)體和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。第30頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3535引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶第31頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（二）復(fù)制的延長復(fù)制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

第32頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol第33頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DNA復(fù)制過程簡圖第34頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(ter)處匯合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止第35頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA連接酶隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接：第36頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二突變(mutation)：

是由遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息的改變。從分子水平來看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

DNA損傷(DNAdamage)：

泛指一切DNA結(jié)構(gòu)和功能的變化。包括各種突變類型、堿基的損傷和DNA鏈的斷裂。三、DNA的損傷與修復(fù)（一）DNA的損傷第37頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1、引起DNA損傷的因素自發(fā)性:

自然錯配率約為10-9～10-10

左右。物理因素:

如UV(ultraviolet)、各種輻射?；瘜W(xué)因素:

烷化劑、堿基類似物、以及其他一些人工合成或環(huán)境中存在的化學(xué)物質(zhì)，這些誘發(fā)突變的化學(xué)物質(zhì),稱為致癌劑。生物因素:

抗菌素類、黃曲霉素和病毒等。第38頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二物理因素：紫外線(ultraviolet,UV)、各種輻射

UV第39頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二化學(xué)因素：第40頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二錯配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)

框移(frame-shift)

2、DNA突變的類型第41頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二DNA分子上的堿基錯配稱點突變(pointmutation)發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。

轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

顛換（1）錯配點突變發(fā)生在基因的編碼區(qū)，可導(dǎo)致氨基酸改變。

第42頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（2）缺失、插入和框移缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消。插入：原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。框移突變是指三聯(lián)體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質(zhì)氨基酸排列順序發(fā)生改變。

缺失或插入都可導(dǎo)致框移突變。第43頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（3）重組或重排?？梢疬z傳、腫瘤等疾病DNA分子內(nèi)較大片段的交換，稱為重組或重排。移位的DNA可以在新位點上顛倒方向反置（倒位），也可以在染色體之間發(fā)生交換重組。

第44頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3、突變的后果（1）突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)（2）突變導(dǎo)致基因型改變（3）突變是進化、分化的分子基礎(chǔ)（4）突變導(dǎo)致死亡第45頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（二）DNA損傷的修復(fù)修復(fù)(repairing)

是對已發(fā)生分子改變的補償措施，使其回復(fù)為原有的天然狀態(tài)。光修復(fù)(lightrepairing)切除修復(fù)(excisionrepairing)重組修復(fù)(recombinationrepairing)SOS修復(fù)

修復(fù)的主要類型第46頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.光修復(fù)第47頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.切除修復(fù)是細胞內(nèi)最重要和有效的修復(fù)機制，主要由DNA-polⅠ和連接酶完成。E.coli的切除修復(fù)機制目錄第48頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3.重組修復(fù)第49頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二4.SOS修復(fù)當(dāng)DNA損傷廣泛難以繼續(xù)復(fù)制時，由此而誘發(fā)出一系列復(fù)雜的反應(yīng)。這種修復(fù)特異性低，對堿基的識別、選擇能力差。通過SOS修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細胞是可存活的。然而DNA保留的錯誤較多，導(dǎo)致較廣泛、長期的突變。第50頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.逆轉(zhuǎn)錄

(reversetranscription)在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下，以RNA為模板合成DNA的過程，又稱反轉(zhuǎn)錄。

RNADNA

逆轉(zhuǎn)錄酶四、逆轉(zhuǎn)錄（一）逆轉(zhuǎn)錄的概念第51頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.逆轉(zhuǎn)錄酶(reversetranscriptase)

從RNA病毒中發(fā)現(xiàn)，能催化以RNA為模板合成雙鏈DNA的酶，全稱為依賴RNA的DNA聚合酶。有三種活性：RNA指導(dǎo)的DNA聚合活性

RNaseH活性

DNA指導(dǎo)的DNA聚合活性第52頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象RNA模板逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈DNA（二）逆轉(zhuǎn)錄過程第53頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二分子生物學(xué)研究可應(yīng)用逆轉(zhuǎn)錄酶，作為獲取基因工程目的基因的重要方法之一，此法稱為cDNA法。

以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄合成的與mRNA堿基序列互補的DNA鏈。

2.試管內(nèi)合成cDNA:cDNAcomplementaryDNA逆轉(zhuǎn)錄酶

AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ堿水解

TTTT第54頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（三）逆轉(zhuǎn)錄研究的意義

逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學(xué)研究中的重大發(fā)現(xiàn)。

逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。對逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀(jì)初已注意到的病毒致癌理論。

第55頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二RNA的生物合成(轉(zhuǎn)錄)RNABiosynthesis(Transcription)

第2節(jié)第56頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二轉(zhuǎn)錄(transcription)是生物體以DNA為模板合成RNA的過程。

轉(zhuǎn)錄RNADNA

第57頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈同時作為模板，都復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄（不對稱轉(zhuǎn)錄）原料dNTPNTP酶類DNA聚合酶RNA聚合酶配對A-T,G-CA-U,A-T,G-C引物RNA或DNA引物3ˊ-OH無合成產(chǎn)物子代雙鏈DNAmRNAtRNArRNA轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別

第58頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1、轉(zhuǎn)錄模板

DNA分子上轉(zhuǎn)錄出RNA的區(qū)段，稱為結(jié)構(gòu)基因(structuralgene)。DNA雙鏈中按堿基配對規(guī)律能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的一股單鏈，稱為模板鏈(templatestrand)，也稱作有意義鏈或Watson鏈。相對的另一股單鏈?zhǔn)蔷幋a鏈(codingstrand)，也稱為反義鏈或Crick鏈。

一、轉(zhuǎn)錄的基本規(guī)律與體系（一）不對稱轉(zhuǎn)錄第59頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二不對稱轉(zhuǎn)錄第60頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（二）轉(zhuǎn)錄的體系1、原料：

4種核糖核苷酸（ATP、GTP、UTP和CTP）

，Mg2+和Mn2+2、模板3、RNA聚合酶4、其他酶和蛋白因子第61頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二原核生物RNA聚合酶組分及功能亞基酶分子中的數(shù)目相對分子量功能α236512決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄β1150618與轉(zhuǎn)錄全過程有關(guān)（催化）β′1155613結(jié)合DNA模板（開鏈）σ170263辨認(rèn)起始點第62頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二核心酶(coreenzyme)全酶(holoenzyme)第63頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)的結(jié)合

第64頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二真核生物RNA聚合酶種類、分布及功能種類ⅠⅡⅢ分布核仁核質(zhì)核質(zhì)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45SrRNA（rRNA前體）hnRNA（mRNA

的前體）5SrRNA、tRNA前體、snRNA對α-鵝膏蕈堿的反應(yīng)耐受極敏感中度敏感第65頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二二、轉(zhuǎn)錄的過程（原核生物的轉(zhuǎn)錄過程）分為三個階段:

起始(initiation)

延長(elongation)

終止(termination)第66頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（一）轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始需解決兩個問題：RNA聚合酶必須準(zhǔn)確地結(jié)合在轉(zhuǎn)錄模板的起始區(qū)域。DNA雙鏈解開，使其中的一條鏈作為轉(zhuǎn)錄的模板。第67頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.DNA雙鏈解開1.RNA聚合酶全酶(2)與模板結(jié)合

3.在RNA聚合酶作用下發(fā)生第一次聚合反應(yīng)，形成轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH3轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物:5-pppG-OH+

NTP5-pppGpN

-OH3+ppi轉(zhuǎn)錄起始過程第68頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.亞基脫落，RNA–pol聚合酶核心酶變構(gòu)，與模板結(jié)合松弛，沿著DNA模板前移；

2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP)n

+

NTP(NMP)n+1

+PPi（二）轉(zhuǎn)錄的延長第69頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

轉(zhuǎn)錄空泡（transcriptionbubble）： 在轉(zhuǎn)錄延長過程中，由局部打開的DNA雙鏈、RNA聚合酶核心酶及新生成的RNA三者結(jié)合在一起的復(fù)合體，為空泡狀結(jié)構(gòu)，又稱轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。第70頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二非依賴Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止依賴Rho(ρ)因子的轉(zhuǎn)錄終止指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA鏈從轉(zhuǎn)錄復(fù)合物上脫落下來。分類（三）轉(zhuǎn)錄的終止第71頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.不依賴

Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止終止區(qū)富含GC堿基重復(fù)序列，使新合成的RNA鏈形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，阻止RNA聚合酶的滑動，RNA鏈的延伸即終止。第72頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`

RNA5TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT...3DNAUUUU...…UUUU...…5`UUGCAGCCUGACAAAUCAGGCUGAUGGCUGGUGACUUUUUAGUCACCAGCCUUUUU...3`近終止區(qū)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物形成發(fā)夾(hairpin)結(jié)構(gòu)是非依賴ρ因子終止的普遍現(xiàn)象。第73頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

因子能結(jié)合RNA，與polyC的結(jié)合力最強；因子還有ATP酶和解螺旋酶的活性。

2.依賴

Rho因子的轉(zhuǎn)錄終止第74頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

第75頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（一）mRNA的加工修飾1.前體mRNA在5’-末端加入“帽”結(jié)構(gòu)大多數(shù)真核mRNA的5’-末端有7-甲基鳥嘌呤的帽結(jié)構(gòu)。這個真核mRNA加工過程的起始步驟由兩種酶，加帽酶和甲基轉(zhuǎn)移酶催化完成。

三、轉(zhuǎn)錄后的加工修飾第76頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二帽子結(jié)構(gòu)第77頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二帽子結(jié)構(gòu)的意義：可以使mRNA免遭核酸酶的攻擊；也能與帽結(jié)合蛋白質(zhì)復(fù)合體(cap-bindingcomplexofprotein)結(jié)合，并參與mRNA和核糖體的結(jié)合，啟動蛋白質(zhì)的生物合成。第78頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.3’端加上聚腺苷酸尾巴真核生物mRNA中polyA的出現(xiàn)是不依賴于DNA模板的。加入polyA之前，先由核酸外切酶切去3’末端一些過剩的核苷酸，然后加入polyA。3’端修飾也是在細胞核中，在剪接之前進行的。polyA的有無與長短，是維持mRNA作為翻譯模板的活性，以及增加mRNA本身的穩(wěn)定性。第79頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二真核生物結(jié)構(gòu)基因，由若干個編碼區(qū)和非編碼區(qū)互相間隔開但又連續(xù)鑲嵌而成，去除非編碼區(qū)再連接后，可翻譯出由連續(xù)氨基酸組成的完整蛋白質(zhì)，這些基因稱為斷裂基因。

（1）斷裂基因(splitegene)3.hnRNA剪接第80頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（2）外顯子(exon)和內(nèi)含子(intron)外顯子：在斷裂基因及其初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物上出現(xiàn)，并表達為成熟RNA的核酸序列。內(nèi)含子：隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列。第81頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二雞卵清蛋白斷裂基因hnRNA首、尾修飾hnRNA剪接成熟的mRNA雞卵清蛋白基因及其轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后修飾第82頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二4.化學(xué)修飾5.RNA的編輯第83頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二tRNA前體RNApolⅢTGGCNNAGTGCGGTTCGANNCCDNA（二）tRNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾第84頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二RNAaseP、內(nèi)切酶第85頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二tRNA核苷酸轉(zhuǎn)移酶第86頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二堿基修飾（2）還原反應(yīng)如：UDHU

（3）核苷內(nèi)的轉(zhuǎn)位反應(yīng)如：Uψ（4）脫氨反應(yīng)如：AI

如：AAm（1）甲基化（1）（1）（3）（2）（4）第87頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（三）rRNA轉(zhuǎn)錄后的加工修飾第88頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質(zhì)的生物合成(翻譯)ProteinBiosynthesis(Translation)第3節(jié)第89頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

蛋白質(zhì)的生物合成過程就是將mRNA分子中由堿基序列組成的遺傳信息，通過遺傳密碼破譯的方式轉(zhuǎn)變成為蛋白質(zhì)中的氨基酸排列順序，因而稱為翻譯（translation)。第90頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二20種氨基酸(AA)作為原料酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF

ATP、GTP、無機離子參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)包括

三種RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白體RNA）tRNA（transferRNA,轉(zhuǎn)移RNA）一、蛋白質(zhì)生物合成體系第91頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

1961年，Nirenberg

證明了mRNA的模板作用。

1.mRNA（一）RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用第92頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

mRNA是遺傳信息的攜帶者遺傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子（cistron）。原核細胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為多順反子（polycistron）。真核生物一個mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順反子（singlecistron）。

第93頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

mRNA結(jié)構(gòu)簡圖第94頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

mRNA上存在遺傳密碼mRNA分子上從5至3方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為三聯(lián)體密碼(tripletcoden)。起始密碼(initiationcoden):AUG終止密碼(terminationcoden):UAA，UAG，UGA第95頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二第一個核苷酸第二個核苷酸第三個核苷酸（5′-端）UCAG（3′-端）

UUUU苯丙UCU絲UAU酪UGU半胱UUUC苯丙UCC絲UAC酪UGC半胱CUUA亮UCA絲UAA終止UGA終止AUUG亮UCG絲UAG終止UGG色C

CCUU亮CCU脯CAU組CGU精UCUC亮CCC脯CAC組CGC精CCUA亮CCA脯CAA谷胺CGA精ACUG亮CCG脯CAG谷胺CGG精GAAUU異亮ACU蘇AAU天胺AGU絲UAUC異亮ACC蘇AAC天胺AGC絲CAUA異亮ACA蘇AAA賴AGA精AAUG蛋ACG蘇AAG賴AGG精GGGUU纈GCU丙GAU天GGU甘UGUC纈GCC丙GAC天GGC甘CGUA纈GCA丙GAA谷GGA甘AGUG纈GCG丙GAG谷GGG甘G遺傳密碼表第96頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二1.簡并性遺傳密碼的特點遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸有2~4個或多至6個密碼子為之編碼。第97頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二

密碼子簡并性的生物學(xué)意義：減少有害突變。遺傳密碼的特異性主要取決于前兩位堿基。

GCU

ACU

GCC

ACC

GCA

ACA

GCG

ACGAlaThr第98頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.連續(xù)性編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間隔也無重疊。

基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變。

第99頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3.擺動性

tRNA上反密碼子的第1位堿基與mRNA密碼子的第3位堿基配對時，可以在一定范圍內(nèi)變動，即并不嚴(yán)格遵循堿基配對規(guī)律，這一現(xiàn)象稱為擺動性。密碼子、反密碼子配對的擺動現(xiàn)象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U,C,AA,GU,CUG第100頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二擺動配對U第101頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二4.通用性蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒體、植物細胞的葉綠體。密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。

第102頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二5.方向性mRNA中起始密碼子位于mRNA鏈的5′-端，終止密碼子位于3′-端。翻譯時從起始密碼子開始，沿5′→3′

方向進行，直到終止密碼子為止，與此相應(yīng)多肽鏈的合成從N端向C端延伸。第103頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二反密碼環(huán)氨基酸臂

tRNA在翻譯過程中起接合體（adaptor）作用，又是氨基酸的運載體。2.tRNA與氨基酸活化第104頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二原核生物：fMet-tRNAifMet真核生物：Met-tRNAiMet（1）起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA第105頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（2）氨基酸的活化氨基酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

第106頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3.核蛋白體是多肽鏈合成的場所第107頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二原核生物核蛋白體結(jié)構(gòu)模式P位：肽酰位(peptidylsite)A位：氨基酰位(aminoacylsite)E位：排出位(exitsite)第108頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二（二）參與蛋白質(zhì)合成的原料20種編碼氨基酸。三種RNAATP或GTP提供能源Mg2+和K+第109頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性。（三）參與蛋白質(zhì)合成的酶類1.氨基酰-tRNA合成酶第110頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二2.轉(zhuǎn)肽酶

存在于核糖體大亞基上，是組成核糖體的蛋白質(zhì)成分之一，作用是使“P”位上肽?；?tRNA的肽酰基轉(zhuǎn)移至“A”位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基與氨基結(jié)合形成肽鍵，延長肽鏈。第111頁，共128頁，2023年，2月20日，星期二3.轉(zhuǎn)位酶

轉(zhuǎn)位酶能結(jié)合水解1分子GTP，催化核蛋白體向mRNA核糖體向mRNA的3′-端移動一個密碼子的距離，使下一個密