1、第第3030、3232、3333章章 核酸和蛋白質(zhì)的核酸和蛋白質(zhì)的生物合成生物合成第一節(jié)第一節(jié)DNADNA的生物合成與修復(fù)的生物合成與修復(fù) 第二節(jié)第二節(jié)RNARNA的生物合成和加工的生物合成和加工 第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成 DNADNA的生成的生成 DNA DNADNA DNA： DNADNA復(fù)制復(fù)制 DNADNA聚合酶聚合酶 RNA DNARNA DNA： 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶RNARNA的生成的生成 DNA RNA:DNA RNA: 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 RNARNA聚合酶聚合酶 RNA RNARNA RNA： RNARNA復(fù)制復(fù)制 RNARNA復(fù)制酶復(fù)制酶第一節(jié)DNA的

2、生物合成一、DNA的復(fù)制二、RNA的逆轉(zhuǎn)錄一、DNA的復(fù)制半保留復(fù)制半保留復(fù)制復(fù)制子復(fù)制子半不連續(xù)復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制DNADNA復(fù)制體系復(fù)制體系DNADNA復(fù)制過程復(fù)制過程（一）半保留復(fù)制（一）半保留復(fù)制（二）（二） 復(fù)制子復(fù)制子復(fù)制子復(fù)制子: :基因組中能單獨進行復(fù)制的單位。每個起始點到基因組中能單獨進行復(fù)制的單位。每個起始點到終止點的區(qū)域為一個復(fù)制子。終止點的區(qū)域為一個復(fù)制子。單復(fù)制子單復(fù)制子: :一般原核生物一般原核生物DNADNA多復(fù)制子：真核生物染色體多復(fù)制子：真核生物染色體DNADNA，具有多個復(fù)制起點。，具有多個復(fù)制起點。起始點起始點(origin of replication,

3、ori, O)(origin of replication, ori, O)（復(fù)制原點）（復(fù)制原點）: : 復(fù)制子中控制復(fù)制起始的位點，富含復(fù)制子中控制復(fù)制起始的位點，富含ATAT。終止點終止點：終止復(fù)制的位點。：終止復(fù)制的位點。復(fù)制的方向：復(fù)制的方向：單向或雙向單向或雙向 （5 5 3 3 ）P516P516復(fù)制叉復(fù)制叉(生長點）生長點）單向復(fù)制單向復(fù)制雙向復(fù)制雙向復(fù)制（三）（三） DNA的半不連續(xù)復(fù)制的半不連續(xù)復(fù)制滯后鏈滯后鏈前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈引物引物RNA岡崎片段岡崎片段 （四）（四）DNA復(fù)制體系復(fù)制體系底物： dNTP (dATP, dGTP, dCTP ,dTTP)模板： 單鏈的DNA引

4、物： 寡核苷酸引物（RNA)酶和蛋白質(zhì)因子DNADNA復(fù)制中出現(xiàn)的酶復(fù)制中出現(xiàn)的酶DNADNA聚合酶聚合酶以以4 4種種dNTPdNTP為底物為底物反應(yīng)需要接受反應(yīng)需要接受DNADNA模板的指導(dǎo)模板的指導(dǎo), ,產(chǎn)物產(chǎn)物DNADNA的性質(zhì)與模板相同的性質(zhì)與模板相同反應(yīng)需有引物反應(yīng)需有引物 3 3 OHOH的核酸鏈，不能催化游離的的核酸鏈，不能催化游離的dNTPdNTP的聚合。的聚合。鏈生長方向鏈生長方向5 3 5 3 DNADNA連接酶（連接酶（ligase)ligase)解螺旋酶（解螺旋酶（helicasehelicase） DNADNA旋轉(zhuǎn)酶（拓撲異構(gòu)酶）旋轉(zhuǎn)酶（拓撲異構(gòu)酶）單鏈結(jié)合蛋白單鏈

5、結(jié)合蛋白引物合成酶引物合成酶( (引發(fā)酶，引發(fā)酶，RNARNA聚合酶，聚合酶，primase)primase) 大腸桿菌中含有大腸桿菌中含有5 5種不同的種不同的DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶涉及涉及DNADNA的錯誤傾向修復(fù)。當(dāng)?shù)腻e誤傾向修復(fù)。當(dāng)DNADNA受到嚴(yán)重受到嚴(yán)重損傷的時候，就可以誘導(dǎo)產(chǎn)生這兩個酶，損傷的時候，就可以誘導(dǎo)產(chǎn)生這兩個酶，使修復(fù)缺乏準(zhǔn)確性。出現(xiàn)高突變率。使修復(fù)缺乏準(zhǔn)確性。出現(xiàn)高突變率。P414DNADNA聚合酶聚合酶具有具有DNAD

6、NA聚合酶活性，可以使聚合酶活性，可以使DNADNA鏈沿鏈沿5 5 33 方向延長，方向延長，它還具有它還具有3 3 5 5 核酸外切酶的活性，由核酸外切酶的活性，由3 3 端開始水解端開始水解DNADNA鏈；鏈；它具有它還具有它具有它還具有5 5 33 核酸外切酶的活性，由核酸外切酶的活性，由5 5 端開始水解端開始水解DNADNA鏈；鏈；5 3 核酸外切酶聚合酶3 5 核酸外切酶切除單鏈切除單鏈DNADNA的的3 3 末末端核苷酸，對雙鏈端核苷酸，對雙鏈DNADNA不起作用不起作用作用于雙鏈作用于雙鏈DNADNA的堿基的堿基配對部分，從配對部分，從5 5 端來端來水解寡核苷酸水解寡核苷酸雙

7、重校對雙重校對不是復(fù)制酶，而是修復(fù)酶不是復(fù)制酶，而是修復(fù)酶DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶是多亞基酶是多亞基酶以以dNTPdNTP為引物，從為引物，從5 5 3 3 方向合成方向合成DNADNA帶有帶有3 3 5 5 外切酶的活力，但是沒有外切酶的活力，但是沒有5 5 3 3 核酸外切酶的活力核酸外切酶的活力也是一種修復(fù)酶，而不是一種復(fù)制酶也是一種修復(fù)酶，而不是一種復(fù)制酶DNADNA聚合酶聚合酶是一個多亞基的酶（核心酶為是一個多亞基的酶（核心酶為）是是DNADNA的復(fù)制酶的復(fù)制酶在模板的指導(dǎo)下，以在模板的指導(dǎo)下，以dNTPdNTP為底物，按照為底物，按照5 5 3 3 方向聚合

8、方向聚合DNA ,DNA ,具有具有3 3 5 5 外切核酸酶的活性，但是沒有外切核酸酶的活性，但是沒有5 5 3 3 核酸外切核酸外切酶的活性。酶的活性。大腸桿菌三種大腸桿菌三種DNADNA聚合酶的性質(zhì)比較聚合酶的性質(zhì)比較DNADNA聚合酶聚合酶 DNADNA聚合酶聚合酶DNADNA聚合酶聚合酶亞基數(shù)目亞基數(shù)目1 1=7=7=10=103 3 5 5 核酸外切酶核酸外切酶+ + + +5 5 3 3 核酸外切酶核酸外切酶+ +- - -聚合速度（核苷酸聚合速度（核苷酸/ /分）分）1000-12001000-12002400240015000-6000015000-60000持續(xù)合成能力持續(xù)

9、合成能力3-2003-20015001500=500000=500000功能功能切除引物、修復(fù)切除引物、修復(fù)修復(fù)修復(fù)復(fù)制復(fù)制（五）（五） DNADNA復(fù)制過程復(fù)制過程1.1.大腸桿菌大腸桿菌 起始階段起始階段 復(fù)制的延伸復(fù)制的延伸 復(fù)制的終止復(fù)制的終止P4212 2 真核生物真核生物 與原核生物復(fù)制的區(qū)別：與原核生物復(fù)制的區(qū)別：z真核生物染色體有多個復(fù)制起點真核生物染色體有多個復(fù)制起點z真核生物的復(fù)制速度要慢于原核生物真核生物的復(fù)制速度要慢于原核生物z真核生物染色體在全部復(fù)制完成之前不再從新開始復(fù)制。真核生物染色體在全部復(fù)制完成之前不再從新開始復(fù)制。zDNA聚合酶聚合酶、二、二、DNA的修復(fù)的

10、修復(fù)由于染色體由于染色體DNA在生命過程中占有至高無上的地位，在生命過程中占有至高無上的地位，DNA的復(fù)制的準(zhǔn)確性以及的復(fù)制的準(zhǔn)確性以及DNA日常保養(yǎng)中的損傷修復(fù)日常保養(yǎng)中的損傷修復(fù)就有著特別重要的意義。下表是大腸桿菌中的就有著特別重要的意義。下表是大腸桿菌中的DNA修修復(fù)系統(tǒng)：復(fù)系統(tǒng)：DNA修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)系統(tǒng)功能功能錯配修復(fù)錯配修復(fù)恢復(fù)錯配恢復(fù)錯配切除修復(fù)（堿基、核苷酸）切除修復(fù)（堿基、核苷酸）切除突變的堿基和核苷酸片段切除突變的堿基和核苷酸片段重組修復(fù)重組修復(fù)復(fù)制后的修復(fù)復(fù)制后的修復(fù)DNA直接修復(fù)直接修復(fù)修復(fù)嘧啶二體修復(fù)嘧啶二體SOS系統(tǒng)系統(tǒng)DNA的修復(fù)，導(dǎo)致變異的修復(fù)，導(dǎo)致變異1. DNA

11、的突變的突變DNA的突變分為兩大類：單堿基改變和的突變分為兩大類：單堿基改變和DNA結(jié)構(gòu)畸變。結(jié)構(gòu)畸變。單堿基改變。如下圖：單堿基改變。如下圖：2022-6-1021胞嘧啶氧化脫氨胞嘧啶氧化脫氨CA復(fù)制錯誤復(fù)制錯誤DNA結(jié)構(gòu)畸變結(jié)構(gòu)畸變嘧啶二聚體嘧啶二聚體鳥嘌呤甲基化鳥嘌呤甲基化腺嘌呤脫嘌呤作用腺嘌呤脫嘌呤作用2022-6-1022上：上：G G甲基化。下：甲基化。下：A A脫嘌呤脫嘌呤左：嘧啶二聚體左：嘧啶二聚體23錯配修復(fù)錯配修復(fù)切除修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)重組修復(fù)DNA直接修復(fù)直接修復(fù)SOS系統(tǒng)系統(tǒng)2. DNA修復(fù)系統(tǒng)修復(fù)系統(tǒng)錯配修復(fù)對錯配修復(fù)對DNA復(fù)制忠實性的貢復(fù)制忠實性的貢獻力達獻力達

12、102-103，DNA子鏈中的錯子鏈中的錯配幾乎完全都被配幾乎完全都被修正，充分反映修正，充分反映了母鏈的重要性。了母鏈的重要性。2022-6-1025錯配修復(fù)錯配修復(fù)一旦在一旦在DNA復(fù)制過程中發(fā)生錯配，復(fù)制過程中發(fā)生錯配，通過該系統(tǒng)幾乎能完全修正。該通過該系統(tǒng)幾乎能完全修正。該系統(tǒng)對系統(tǒng)對DNA復(fù)制忠實性貢獻很大。復(fù)制忠實性貢獻很大。修復(fù)過程：修復(fù)過程： 識別錯配，識別錯配， 復(fù)合物的形成，甲基化及非甲復(fù)合物的形成，甲基化及非甲基化鏈的切開，基化鏈的切開， DNA外切酶切除含錯配的部外切酶切除含錯配的部分分DNA鏈，鏈， DNA聚合酶聚合酶III合成新鏈。合成新鏈。糖苷水解酶糖苷水解酶能特

13、異性識別常見的能特異性識別常見的DNA損傷（如胞嘧啶或損傷（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨?；a(chǎn)物）并將受損害堿基切除。去掉堿基腺嘌呤去氨?；a(chǎn)物）并將受損害堿基切除。去掉堿基后的核苷酸被稱為后的核苷酸被稱為AP位點位點。DNA分子中一旦產(chǎn)生了分子中一旦產(chǎn)生了AP位點，位點，AP核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶就會把受就會把受損核苷酸的損核苷酸的糖苷糖苷-磷酸鍵磷酸鍵切開，并移去包括切開，并移去包括AP位點核苷酸位點核苷酸在內(nèi)的小片段在內(nèi)的小片段DNA，由，由DNA聚合酶聚合酶合成新的片段，最合成新的片段，最終由終由DNA連接酶連接酶把兩者連成新的被修復(fù)的把兩者連成新的被修復(fù)的DNA鏈鏈堿基堿基切除修復(fù)切除修復(fù)(b

14、ase-excision repair)。2022-6-1029切除修復(fù)切除修復(fù) 切除修復(fù)分為兩種：切除修復(fù)分為兩種：v 堿基切除修復(fù)堿基切除修復(fù) 形成去形成去AP位點位點 AP核酸內(nèi)切酶切除受損片段核酸內(nèi)切酶切除受損片段 DNA聚合酶聚合酶I和和DNA連接酶修連接酶修復(fù)復(fù)DNA鏈鏈v 核苷酸切除修復(fù)核苷酸切除修復(fù) DNA切割酶切割移去切割酶切割移去12-13個個核苷酸（原核）或核苷酸（原核）或27-29個核個核苷酸（真核）的單鏈苷酸（真核）的單鏈DNA，再由再由DNA聚合酶和聚合酶和DNA連接連接酶修復(fù)酶修復(fù)DNA鏈鏈2022-6-1032（三）重組修復(fù)（三）重組修復(fù)又被稱為又被稱為“復(fù)制后

15、修復(fù)復(fù)制后修復(fù)”，修，修復(fù)的對象是子代復(fù)的對象是子代DNA。損傷的損傷的DNA先進行復(fù)制，在子先進行復(fù)制，在子代代DNA損傷互補的部位出現(xiàn)缺損傷互補的部位出現(xiàn)缺口，通過分子間重組，將另一口，通過分子間重組，將另一個子代完好的片段移至缺口處，個子代完好的片段移至缺口處，再填補重組產(chǎn)生的缺口。再填補重組產(chǎn)生的缺口。模板上的傷疤始終留著。只能模板上的傷疤始終留著。只能隨著重組修復(fù)次數(shù)隨著重組修復(fù)次數(shù)，傷疤占的，傷疤占的比例比例。（四）（四）DNA的直接修復(fù)的直接修復(fù) 生物體內(nèi)還存在多種生物體內(nèi)還存在多種DNA損傷以后直接修復(fù)損傷以后直接修復(fù)(direct repair)，不需要切除堿基或核苷酸不需要

16、切除堿基或核苷酸的機制。的機制。1、在在DNA光解酶光解酶(Photolyase)的作用下把在光下或經(jīng)紫外光的作用下把在光下或經(jīng)紫外光照射形成的環(huán)丁烷胸腺照射形成的環(huán)丁烷胸腺嘧啶二體嘧啶二體及及6-4光化物光化物(6-4photoproduct)還原成為單體的過程。還原成為單體的過程。2、使、使06-甲基鳥嘌呤甲基鳥嘌呤脫甲基化的脫甲基化的甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶，以防止形成以防止形成G-T配對。配對。DNA光解酶光解酶2022-6-1036（五）（五）SOS反應(yīng)反應(yīng) SOS反應(yīng)是細胞反應(yīng)是細胞DNA受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的經(jīng)受到損傷或復(fù)制系統(tǒng)受到抑制的經(jīng)濟狀況下，細胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急

17、措施。濟狀況下，細胞為求生存而產(chǎn)生的一種應(yīng)急措施。 SOS反應(yīng)包括誘導(dǎo)反應(yīng)包括誘導(dǎo)DNA損傷的修復(fù)、誘變效應(yīng)、細胞分損傷的修復(fù)、誘變效應(yīng)、細胞分裂的抑制等。裂的抑制等。 SOS反應(yīng)廣泛存在于原核和真核生物中，可產(chǎn)生兩方面反應(yīng)廣泛存在于原核和真核生物中，可產(chǎn)生兩方面的作用：的作用：DNA的修復(fù)、的修復(fù)、DNA的變異。的變異。二、二、RNARNA的逆轉(zhuǎn)錄（的逆轉(zhuǎn)錄（RNARNADNADNA）X以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA的過程叫做的過程叫做逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄。X逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase, RT)(reverse transcriptase, RT)

18、是個多功能酶：是個多功能酶：逆轉(zhuǎn)錄活性：逆轉(zhuǎn)錄活性： cDNA:cDNA:合成出的相應(yīng)于一定合成出的相應(yīng)于一定mRNAmRNA的互補的互補DNADNA。RNase H RNase H 活性：活性：DNADNA聚合酶活性：聚合酶活性： X常用的逆轉(zhuǎn)錄酶有兩種：常用的逆轉(zhuǎn)錄酶有兩種：來自鳥類成髓細胞瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒稱為來自鳥類成髓細胞瘤逆轉(zhuǎn)錄病毒稱為AMV-RTAMV-RT；來自鼠白血病毒稱為來自鼠白血病毒稱為MMLV-RTMMLV-RT。XRTRT的發(fā)現(xiàn)對于遺傳工程技術(shù)起了很大的推動作用，它已成為一種重要的工具的發(fā)現(xiàn)對于遺傳工程技術(shù)起了很大的推動作用，它已成為一種重要的工具酶。用組織細胞提取酶。用組

19、織細胞提取mRNAmRNA，在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，合成出，在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，合成出cDNAcDNA，由此可構(gòu)建，由此可構(gòu)建出出cDNAcDNA文庫，從中篩選特異的目的基因，這是在基因工程技術(shù)中最常用的獲文庫，從中篩選特異的目的基因，這是在基因工程技術(shù)中最常用的獲得目的基因的方法。得目的基因的方法。P493第二節(jié)第二節(jié) RNA的生物合成和加工的生物合成和加工RNARNA復(fù)制復(fù)制 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 一、RNA的復(fù)制RNARNA復(fù)制酶復(fù)制酶以病毒以病毒RNARNA做模板，再由做模板，再由4 4種核苷三磷酸和鎂離子存在的種核苷三磷酸和鎂離子存在的時候合成與模板性質(zhì)相同的時候合成與模板性質(zhì)相同的RNARNA二、

20、轉(zhuǎn)錄二、轉(zhuǎn)錄以以DNADNA為模板，按堿基配對原則把為模板，按堿基配對原則把DNADNA的序列信息抄錄給的序列信息抄錄給RNARNA，在，在RNARNA聚合酶的參與下合成聚合酶的參與下合成RNARNA鏈。鏈。RNARNA聚合酶聚合酶無無3 3 55外切酶活性，不需引物；需外切酶活性，不需引物；需DNADNA模板，以模板，以NTPNTP（ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP）為底物，）為底物， RNARNA鏈生長方向：鏈生長方向：53 53 轉(zhuǎn)錄過程：轉(zhuǎn)錄過程： 模板識別、轉(zhuǎn)錄的起始、轉(zhuǎn)錄的延伸、轉(zhuǎn)錄終止模板識別、轉(zhuǎn)錄的起始、轉(zhuǎn)錄的延伸、轉(zhuǎn)錄終止 核心酶（核心酶（2 ）全酶全酶

21、 亞基亞基P557P557頁頁模板識別：模板識別：RNARNA聚合酶在聚合酶在亞基引導(dǎo)下亞基引導(dǎo)下結(jié)合到結(jié)合到啟動子啟動子上上 雙鏈雙鏈DNADNA解開解開轉(zhuǎn)錄的起始：在模板上合成最初轉(zhuǎn)錄的起始：在模板上合成最初RNARNA（2-9bp2-9bp）轉(zhuǎn)錄的延伸：核心酶向前移動，轉(zhuǎn)錄的延伸：核心酶向前移動，RNARNA鏈鏈延長延長轉(zhuǎn)錄終止：轉(zhuǎn)錄終止： 聚合酶達到聚合酶達到轉(zhuǎn)錄終點轉(zhuǎn)錄終點RNARNA和聚合酶從和聚合酶從DNADNA上脫落上脫落啟動子啟動子指指RNARNA聚合酶識別、聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNADNA序列序列. .RNARNA聚合酶起始轉(zhuǎn)錄需要聚合酶起始

22、轉(zhuǎn)錄需要的輔助因子為的輔助因子為轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄因子。提供轉(zhuǎn)錄停止信號的提供轉(zhuǎn)錄停止信號的DNADNA序列稱為序列稱為終止子終止子，協(xié)助協(xié)助RNARNA聚合酶識別終聚合酶識別終止信號的輔助因子為止信號的輔助因子為終終止因子止因子. .三、RNA轉(zhuǎn)錄后的加工570頁1. 1.原核生物中原核生物中RNARNA的加工的加工2.2.真核生物中真核生物中RNARNA加工加工1. 1.原核生物中原核生物中RNARNA的加工的加工 (1)(1)rRNArRNA前體的加工：前體的加工：甲基化修飾甲基化修飾核酸內(nèi)切酶消化核酸內(nèi)切酶消化 核酸外切酶消化核酸外切酶消化 (2)(2)tRNAtRNA前體的加工：前體的加工

23、：核酸內(nèi)切酶在核酸內(nèi)切酶在tRNAtRNA的兩端切開的兩端切開核酸外切酶從核酸外切酶從33端逐個切除附加序列，進行修剪端逐個切除附加序列，進行修剪在在tRNAtRNA的的33端加上端加上CCACCAOHOH核苷的修飾核苷的修飾（3 3）m mRNARNA前體的加工：前體的加工： 大多不需加工，一經(jīng)轉(zhuǎn)錄即可翻譯，但也有少數(shù)需將多順反子加工成較小單位。大多不需加工，一經(jīng)轉(zhuǎn)錄即可翻譯，但也有少數(shù)需將多順反子加工成較小單位。原核生物原核生物rRNArRNA前體的加工前體的加工RNase、RNase E 切割切割甲基化修飾甲基化修飾外切酶切割外切酶切割核酸內(nèi)切酶在核酸內(nèi)切酶在tRNA的兩端切開的兩端切開

24、核酸外切酶從核酸外切酶從3端逐個切除附加序列，進行修剪端逐個切除附加序列，進行修剪ACC核苷酰轉(zhuǎn)移酶在核苷酰轉(zhuǎn)移酶在tRNA的的3端加上端加上CCAOH核苷的修飾核苷的修飾（一） tRNA的高級結(jié)構(gòu)1.tRNA的二級結(jié)構(gòu)共同特征：三葉草型結(jié)構(gòu)共同特征：三葉草型結(jié)構(gòu)五部分：五部分： 氨基酸接受臂：接受活化氨基酸氨基酸接受臂：接受活化氨基酸 二氫尿嘧啶環(huán)：與氨甲酰二氫尿嘧啶環(huán)：與氨甲酰tRNAtRNA合成酶的結(jié)合有關(guān)合成酶的結(jié)合有關(guān) 反密碼環(huán)：反密碼子可以識別信使反密碼環(huán)：反密碼子可以識別信使RNARNA中的密碼子中的密碼子 額外環(huán)：是分類的指標(biāo)額外環(huán)：是分類的指標(biāo) TC TC 環(huán)：與核糖體的結(jié)合

25、有關(guān)環(huán)：與核糖體的結(jié)合有關(guān)3.稀有堿基： 5-甲基胞嘧啶( m5C ) 1-甲基腺嘌呤( m1A ) 次黃嘌呤 ( I ) 二氫尿嘧啶 ( D ) 假尿嘧啶 ( )2.2.真核生物中真核生物中RNARNA的加工的加工vrRNArRNA前體的加工前體的加工: :vtRNAtRNA前體的加工：前體的加工：vmRNAmRNA前體（前體（hnRNA)hnRNA)的加工的加工 5 5 端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu)端形成特殊的帽子結(jié)構(gòu) 在在3 3 端切斷并加上一個端切斷并加上一個poly(A)poly(A)的尾巴；的尾巴； RNARNA的拼接、的拼接、編輯編輯和再編碼和再編碼 mRNAmRNA內(nèi)部甲基化內(nèi)部甲基化

26、一、遺傳密碼一、遺傳密碼二、蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)二、蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)三、翻譯的步驟三、翻譯的步驟四、蛋白質(zhì)的運輸及翻譯后修飾四、蛋白質(zhì)的運輸及翻譯后修飾第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成1.1.遺傳密碼遺傳密碼編碼氨基酸的核苷酸序列。反映的是核酸中的編碼氨基酸的核苷酸序列。反映的是核酸中的核苷酸殘基核苷酸殘基序列與蛋白質(zhì)序列與蛋白質(zhì)中的中的氨基酸殘基氨基酸殘基序列之間的對應(yīng)關(guān)系。序列之間的對應(yīng)關(guān)系?；締挝粸槿?lián)體密碼子基本單位為三聯(lián)體密碼子通用遺傳密碼表通用遺傳密碼表一、遺傳密碼一、遺傳密碼 P5012.2.遺傳密碼的基本特性遺傳密碼的基本特性密碼的簡并性密碼的簡并性 密碼的變

27、偶性密碼的變偶性密碼子通用性和變異性密碼子通用性和變異性密碼的無標(biāo)點性、無重疊性密碼的無標(biāo)點性、無重疊性密碼具有防錯系統(tǒng)密碼具有防錯系統(tǒng)密碼的簡并性密碼的簡并性同一種氨基酸有兩個或者更多的密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。同一種氨基酸有兩個或者更多的密碼子的現(xiàn)象稱為密碼子的簡并性。對應(yīng)于同一種氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼。對應(yīng)于同一種氨基酸的不同密碼子稱為同義密碼。意義意義mRNA mRNA 上上 密碼子密碼子專一性取決于前兩位堿基，且與專一性取決于前兩位堿基，且與tRNA tRNA 上上 反密碼子反密碼子配對配對是嚴(yán)格的，第三位堿基可有一定的變動，此現(xiàn)象稱。是嚴(yán)格的，第三位堿基可有一定的變動

28、，此現(xiàn)象稱。密碼的變偶性密碼的變偶性UAAGUA密碼子通用性和變異性密碼子通用性和變異性密碼子的通用性是指各種低等和高等動物，包括病毒細菌和真密碼子的通用性是指各種低等和高等動物，包括病毒細菌和真核生物，公用一套遺傳密碼。核生物，公用一套遺傳密碼。變異性：線粒體變異性：線粒體DNADNA以及一些生物中的編碼違背了遺傳密碼的以及一些生物中的編碼違背了遺傳密碼的通用性通用性 密碼子密碼子通常情況下可編碼的通常情況下可編碼的線粒體線粒體DNADNA所編碼的所編碼的UGAUGA終止信號終止信號色氨酸色氨酸AUAAUA異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸AGAAGA精氨酸精氨酸終止信號終止信號AGGAGG精

29、氨酸精氨酸終止信號終止信號mRNAmRNA是蛋白質(zhì)合成的模板是蛋白質(zhì)合成的模板 tRNAtRNA轉(zhuǎn)運活化的氨基酸至轉(zhuǎn)運活化的氨基酸至mRNAmRNA模板上模板上核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠二、蛋白質(zhì)合成的分子基礎(chǔ)2 tRNA2 tRNA轉(zhuǎn)運活化的氨基酸至轉(zhuǎn)運活化的氨基酸至mRNAmRNA模板上模板上 氨基酸接受臂：接受活化氨基酸氨基酸接受臂：接受活化氨基酸 二氫尿嘧啶環(huán)：與氨酰二氫尿嘧啶環(huán)：與氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶的結(jié)合有關(guān)的結(jié)合有關(guān) 反密碼環(huán)：反密碼子可以識別信使反密碼環(huán)：反密碼子可以識別信使RNARNA中的密碼子中的密碼子 額外環(huán)：是分類的指標(biāo)額外環(huán)：是分類的

30、指標(biāo) TC TC 環(huán)：與核糖體的結(jié)合有關(guān)環(huán)：與核糖體的結(jié)合有關(guān) 書寫：書寫：tRNA Phe3553Phe12312 3氨基酸接受臂氨基酸接受臂3 核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠核糖體由大、小兩個亞基組成核糖體由大、小兩個亞基組成( (蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)和rRNA)rRNA) 原核生物：原核生物：30S 50S 真核生物：真核生物：40S 60Sz 有容納有容納mRNAmRNA的通道的通道z A A位（氨酰基位點）位（氨?；稽c）、P P位（肽酰基位點）位（肽?；稽c）z 能結(jié)合起始、延長及終止因子等。能結(jié)合起始、延長及終止因子等。z 有轉(zhuǎn)肽酶活性，催化肽鍵形成有轉(zhuǎn)肽酶活性，催化肽鍵形成多核糖體在一條在

31、一條mRNAmRNA鏈上常結(jié)合有多個核糖體，鏈上常結(jié)合有多個核糖體，呈串珠狀排列，同時進行多肽鏈的合成。呈串珠狀排列，同時進行多肽鏈的合成。三、翻譯的步驟三、翻譯的步驟1.1.氨酰氨酰-tRNA-tRNA的形成的形成2.2.在核糖體上合成蛋白質(zhì)在核糖體上合成蛋白質(zhì)z mRNA上的閱讀方向：從上的閱讀方向：從mRNA的的5端端3端進行。端進行。z 肽鏈延伸的方向：從肽鏈延伸的方向：從N端端C端端+n 氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶n 氨基酸氨基酸 + ATP + + ATP + tRNAtRNA 氨酰氨酰- -tRNAtRNA + AMP + + AMP + PPiPPin 氨基酸氨基酸

32、+ ATP + ATP 氨酰氨酰-AMP + -AMP + PPiPPin 氨酰氨酰-AMP + -AMP + tRNAtRNA 氨酰氨酰- - tRNAtRNA + AMP + AMP1. 1. 氨酰氨酰-tRNA-tRNA的形成的形成2. 2. 在核糖體上合成蛋白質(zhì)在核糖體上合成蛋白質(zhì)起始：起始復(fù)合物起始：起始復(fù)合物的形成，在起始密碼處開始。的形成，在起始密碼處開始。延長：進位、轉(zhuǎn)肽、移位延長：進位、轉(zhuǎn)肽、移位終止：到終止密碼釋放肽鏈。終止：到終止密碼釋放肽鏈。全程總結(jié)原核生物翻譯起始復(fù)合物形成原核生物翻譯起始復(fù)合物形成IF-1IF-1、IF-2IF-2、IF-3IF-3（initiati

33、on factorinitiation factor，IFIF）zIF-1IF-1：促進小亞基與：促進小亞基與mRNAmRNA結(jié)合，結(jié)合在結(jié)合，結(jié)合在A A位點，阻止氨酰位點，阻止氨酰- -tRNAtRNA進入進入zIF-2IF-2：促進小亞基與：促進小亞基與fMet-tRNAfMet-tRNA結(jié)合結(jié)合zIF-3IF-3：促進：促進30S30S與與50S50S分開，促進小亞基結(jié)合分開，促進小亞基結(jié)合mRNAmRNA過程過程z核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；zmRNAmRNA在小亞基定位結(jié)合；在小亞基定位結(jié)合；z起始氨酰起始氨酰-tRNA-tRNA的結(jié)合；的結(jié)合； z核蛋白體大亞基結(jié)

34、合。核蛋白體大亞基結(jié)合。IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi 核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；mRNAmRNA在小亞基定位結(jié)合；在小亞基定位結(jié)合；起始氨酰起始氨酰-tRNA-tRNA的結(jié)合；的結(jié)合； 核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體大亞基結(jié)合。過程過程:真核生物翻譯起始復(fù)合物形成真核生物翻譯起始復(fù)合物形成需要更多的蛋白因子（需要更多的蛋白因子（eIFeIF）參與）參與肽鏈合成延長肽鏈合成延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，每次循環(huán)增加一個氨基酸：在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，每次循環(huán)增加一個氨基酸：z 進位進位z 轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽z 移位移位延伸過程所需蛋白因子

35、稱為延長因子延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongation factor, EF)z 原核生物：原核生物：EF-EF-TuTu： 促進氨基酰促進氨基酰- -tRNAtRNA進入進入A A位位 EF-TsEF-Ts： 負責(zé)催化負責(zé)催化EF-EF-TuTu-GTP-GTP形成形成 EF-GEF-G： 轉(zhuǎn)位酶活性，促進轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-mRNA-肽酰肽酰- -tRNAtRNA由由A A位移到位移到P P位位z 真核生物：真核生物：EF-1 EF-1 、EF-2 EF-2 肽酰轉(zhuǎn)移酶肽酰轉(zhuǎn)移酶a a 進位進位根據(jù)根據(jù)mRNAmRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨酰下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相

36、應(yīng)氨酰-tRNA-tRNA進入核蛋白體進入核蛋白體A A位。位。涉及到的延伸因子：涉及到的延伸因子：EF-TuEF-Tu、EF-TsEF-TsTu TsGTPGDPA U G53TuTsGTPb b 轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽是由是由肽酰轉(zhuǎn)移酶肽酰轉(zhuǎn)移酶催化的肽鍵形成過程。催化的肽鍵形成過程。P位的位的tRNAimet的酰基與的?；cA位上的位上的AA-tRNA的氨基形成肽鍵。的氨基形成肽鍵。 P位 A位c c 移位移位延長因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶( translocase )活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進核蛋白體向mRNA的3側(cè)移動 。延長因子延長因子EF-GEF-G有移位酶活性，可結(jié)合并水解有移位酶活性，

37、可結(jié)合并水解1 1分子分子GTPGTP，促進，促進核蛋白體核蛋白體向向mRNAmRNA的的3 3 側(cè)側(cè)移動移動fMetA U G53fMetTuGTP進進位位移移位位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽真核生物延長過程真核生物延長過程終止需要釋放因子（需要釋放因子（release factorrelease factor，RFRF）在在mRNAmRNA上識別終止密碼子上識別終止密碼子水解所合成的肽鏈與水解所合成的肽鏈與tRNAtRNA間的酯鍵而釋放出新生的蛋白質(zhì)。間的酯鍵而釋放出新生的蛋白質(zhì)。u起始：起始復(fù)合物起始：起始復(fù)合物的形成，在起始密碼處開始。的形成，在起始密碼處開始。IF-1IF-1：促進小亞基與：促進小亞基與mRNAmRNA結(jié)合，結(jié)合在結(jié)合，結(jié)合在A A位點，阻止氨酰位點，阻止氨酰- -tRNAtRNA進入進入IF-2IF-2：促進小亞基與：促進小亞基與fMet-tRNAfMet-tRNA結(jié)合結(jié)合IF-3IF-3：促進：促進30S