核酸與蛋白質(zhì)的生物合成

關(guān)于核酸與蛋白質(zhì)的生物合成

單擊畫面繼續(xù)DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與父母非常相象？基因就是指DNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能RNA的特定核苷酸序列。第2頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)DNA的生物合成一、DNA復(fù)制方式二、參與DNA復(fù)制的因子三、DNA復(fù)制過程四、逆轉(zhuǎn)錄五、DNA損傷的修復(fù)單擊畫面繼續(xù)第3頁,共91頁，2024年2月25日，星期天一、DNA的復(fù)制方式單擊畫面繼續(xù)

半保留復(fù)制(semiconservativereplication)----在DNA復(fù)制過程中，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為單鏈，分別以DNA雙螺旋中的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對的原則合成兩條新的互補(bǔ)鏈。這樣新合成的DNA雙鏈中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過來的，另一股單鏈完全重新合成。第4頁,共91頁，2024年2月25日，星期天DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

單擊畫面繼續(xù)第5頁,共91頁，2024年2月25日，星期天二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物

dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶I、II、III3.模板單鏈的DNA母鏈4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶

單擊畫面繼續(xù)第6頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性單擊畫面繼續(xù)第7頁,共91頁，2024年2月25日，星期天5′至3′的聚合活性（5′→3′）單擊畫面繼續(xù)第8頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

核酸外切酶活性

3′→5′外切酶活性5′→3′外切酶活性單擊畫面繼續(xù)第9頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）既能水解，又能打斷堿基互補(bǔ)配對的氫鍵拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈

（三）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）維持模板處于單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物

單擊畫面繼續(xù)第10頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接單擊畫面繼續(xù)第11頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三、DNA的復(fù)制過程（一）復(fù)制的起始單擊畫面繼續(xù)（二）復(fù)制的延伸

（三）復(fù)制的終止

第12頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

1.DNA復(fù)制的起點

原核生物從一個固定的起始點開始，同時向兩個方向進(jìn)行的，稱為雙向復(fù)制單擊畫面繼續(xù)θ復(fù)制原核生物DNA的復(fù)制（一）復(fù)制的起始第13頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

2.復(fù)制叉的形成復(fù)制叉----復(fù)制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)。單擊畫面繼續(xù)第14頁,共91頁，2024年2月25日，星期天3.起始的過程打開DNA超螺鏈打開雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成單擊畫面繼續(xù)第15頁,共91頁，2024年2月25日，星期天DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA雙鏈′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第16頁,共91頁，2024年2月25日，星期天拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開超螺旋?！?′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第17頁,共91頁，2024年2月25日，星期天拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程解鏈酶解開DNA雙螺旋′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第18頁,共91頁，2024年2月25日，星期天拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)DNA復(fù)制起始的過程第19頁,共91頁，2024年2月25日，星期天拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程引物酶合成引物′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第20頁,共91頁，2024年2月25日，星期天二、DNA復(fù)制的延伸單擊畫面繼續(xù)1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個脫氧核苷酸加到引物的3′-OH上，開始新生鏈的合成過程。AG

T

AC

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DNA聚合酶ACGACGTT引物第21頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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AC

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A

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AGCGACGGTTTT

組成

DNA的脫氧核糖核苷酸一個個連接起來單擊畫面繼續(xù)3′,5′-磷酸二酯鍵引物第22頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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AC

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GCGACGGTTTTA單擊畫面繼續(xù)引物第23頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGTTGTTA單擊畫面繼續(xù)引物第24頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGTGTTAA單擊畫面繼續(xù)引物第25頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGTTAAT單擊畫面繼續(xù)引物第26頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGTTAATA單擊畫面繼續(xù)引物第27頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGCGGTTAATAT單擊畫面繼續(xù)引物第28頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GGCGGTTAATATC單擊畫面繼續(xù)引物第29頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GGCGGTTAATATCDNA模板鏈單擊畫面繼續(xù)DNA新鏈引物第30頁,共91頁，2024年2月25日，星期天單擊畫面繼續(xù)DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子顯微鏡看到了DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在與DNA復(fù)制叉上其中的一股。后來就把這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。第31頁,共91頁，2024年2月25日，星期天3.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3單擊畫面繼續(xù)半不連續(xù)復(fù)制

DNA復(fù)制時,一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的,另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的,稱為半不連續(xù)復(fù)制。第32頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。單擊畫面繼續(xù)第33頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共91頁，2024年2月25日，星期天領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物課堂小結(jié)第35頁,共91頁，2024年2月25日，星期天四、逆轉(zhuǎn)錄1、逆轉(zhuǎn)錄：是以RNA為模板合成DNA的過程。2、逆轉(zhuǎn)錄酶：是一種以RNA為模板的DNA聚合酶。沒有3’5’外切酶的活性，所以沒有校對功能，逆轉(zhuǎn)錄的錯配率高。第36頁,共91頁，2024年2月25日，星期天五、DNA的損傷修復(fù)突變可分為：自發(fā)突變、人工誘變突變的意義突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)只有基因型改變的突變致死性的突變突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)DNA

的損傷也稱突變，是指DNA分子上堿基的改變。第37頁,共91頁，2024年2月25日，星期天二、引發(fā)突變的因素

誘變因素及突變類型第38頁,共91頁，2024年2月25日，星期天三、突變分子改變的類型錯配（點突變）一個堿基改變?nèi)笔А⒉迦牒涂蛞仆蛔兤尾迦牖蛉笔е嘏泡^大片段重組或重排第39頁,共91頁，2024年2月25日，星期天四、損傷的修復(fù)損傷--復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變光修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)第40頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（一）光修復(fù)紫外光照射可使相鄰的兩個T形成二聚體

光修復(fù)酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需300-600μm波長的光。第41頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（二）切除修復(fù)參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ,DNA連接酶第42頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

（三）重組修復(fù)重組蛋白RecA，polⅠ，連接酶參與損傷會保留下去第43頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（四）SOS修復(fù)DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。通過SOS修復(fù)，復(fù)制有可能繼續(xù)，細(xì)胞有可能存活，但SOS修復(fù)機(jī)制的特異性低，對堿基的識別、選擇能力差、錯誤多。

第44頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)RNA的生物合成單擊畫面繼續(xù)定義：RNA的生物合成就是轉(zhuǎn)錄，即以DNA為模板，在依賴于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4種NTP（ATP、CTP、GTP和UTP為原料，合成RNA的過程。合成部位：細(xì)胞核合成原料：四種NTP第45頁,共91頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的相似點：都是酶促的核苷酸聚合過程都以DNA為模板都需依賴DNA的聚合酶聚合過程都是核苷酸之間生成磷酸二酯鍵5，至3，方向延伸遵從堿基互補(bǔ)配對規(guī)律第46頁,共91頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄特點：1、轉(zhuǎn)錄單位：啟動子：轉(zhuǎn)錄過程中RNA聚合酶結(jié)合的

DNA區(qū)段的特定部位終止子:

第47頁,共91頁，2024年2月25日，星期天2、不對稱轉(zhuǎn)錄：兩條DNA鏈不同時進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。編碼鏈或有意義鏈；模板鏈或反意義鏈第48頁,共91頁，2024年2月25日，星期天3、RNA聚合酶：全酶：有αα‘ββ’σ5個亞基組成作用識別啟動子，引發(fā)RNA的合成。

核心酶：不含σ亞基，延長RNA第49頁,共91頁，2024年2月25日，星期天轉(zhuǎn)錄過程：轉(zhuǎn)錄的起始：RNA的延長：5′3′識別解鏈磷酸二酯鍵的形成（ATP、GTP）轉(zhuǎn)錄的終止：遇到終止子，RNA鏈停止延長，核心酶脫離，新RNA釋放。第50頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第52頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第53頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個個連接起來細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第54頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

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A

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GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第55頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

TA

A

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GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第56頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第57頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

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A

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GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第58頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第59頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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A

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GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第60頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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A

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GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第61頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第62頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成單擊畫面繼續(xù)第63頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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AC

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A

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UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA單擊畫面繼續(xù)第64頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AG

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UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA單擊畫面繼續(xù)第65頁,共91頁，2024年2月25日，星期天復(fù)制與轉(zhuǎn)錄的不同點：

復(fù)制轉(zhuǎn)錄模板兩股鏈均復(fù)制模板鏈轉(zhuǎn)錄原料dNTPNTP酶DNA聚合酶RNA聚合酶產(chǎn)物子代雙鏈單鏈配對

（不對稱）第66頁,共91頁，2024年2月25日，星期天

第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）在細(xì)胞質(zhì)中,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。單擊畫面繼續(xù)第67頁,共91頁，2024年2月25日，星期天RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用：一、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼：指排列在DNA或mRNA鏈上為蛋白質(zhì)氨基酸編碼的核苷酸序列。

密碼子：在mRNA分子中從5’3’方向，以AUG開始，每三個堿基組成一組稱為三聯(lián)體，每個三聯(lián)體代表一種氨基酸，所以稱之為密碼子。第68頁,共91頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAmRNA（模板）

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基單擊畫面繼續(xù)第69頁,共91頁，2024年2月25日，星期天密碼子的性質(zhì)：1、簡并性(終止密碼子UAA,UAG,UGA)2、兼職性（起始密碼子AUG,GUG）3、密碼子的連續(xù)性4、通用性與例外（或半通用性）5、閱讀方向與mRNA編碼方向一致第70頁,共91頁，2024年2月25日，星期天tRNA與解碼系統(tǒng)第71頁,共91頁，2024年2月25日，星期天1、tRNA的特殊位點氨基酸結(jié)合位點反密碼子位點2、氨酰－轉(zhuǎn)移RNA合成酶3、tRNA反密碼子的搖擺性質(zhì)第72頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AAUACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA)（運(yùn)載工具）

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）單擊畫面繼續(xù)第73頁,共91頁，2024年2月25日，星期天AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸

反密碼子單擊畫面繼續(xù)第74頁,共91頁，2024年2月25日，星期天核糖體與蛋白質(zhì)的合成場所1、核糖體的結(jié)構(gòu)2、核糖體的功能部位第75頁,共91頁，2024年2月25日，星期天1、核糖體的化學(xué)結(jié)構(gòu)2、功能部位

mRNA的結(jié)合部位

氨酰－轉(zhuǎn)移RNA接受部位（A位點）肽基－轉(zhuǎn)移RNA結(jié)合部位（P位點）形成肽鍵的部位第76頁,共91頁，2024年2月25日，星期天一、氨基酸的活化氨基酸＋tRNA+ATP氨基酰tRNA合成酶氨基酰－tRNAAMP＋PPI氨基酰tRNA合成酶對氨基酸和tRNA有特意性第77頁,共91頁，2024年2月25日，星期天肽鏈合成過程：（一）起始：1、形成30S起始復(fù)合物2、形成70S起始復(fù)合物是指mRNA和起始氨基酰tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物的過程第78頁,共91頁，2024年2月25日，星期天第79頁,共91頁，2024年2月25日，星期天（二）肽鏈的延長：1、進(jìn)位2、肽鍵的形成3、移位需延伸因子EF-Tu和GTP的協(xié)助第80頁,共91頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中的mRNA

與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)第81頁,共91頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)第82頁,共91頁，2024年2月25日，星期天UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置.單擊畫面繼續(xù)第83頁,共91頁，2024年2月