第三節(jié)分子生物學(xué)的中心法則

TheCentralDogmaofMolecularBiology1)中心法則總述2)DNA自我復(fù)制3)從DNA到RNA(轉(zhuǎn)錄)4)遺傳密碼5)從RNA到蛋白質(zhì)(翻譯)6)基因一、中心法則簡(jiǎn)介T(mén)heCentralDogmaofMolecularBiology二、DNA復(fù)制

DNAReplicatingItselfReplication，復(fù)制：在親代DNA雙鏈的每一條鏈上按堿基配對(duì)而準(zhǔn)確地形成一條新的互補(bǔ)鏈，結(jié)果生成兩個(gè)與親代鏈相同的DNA雙鏈。DNA復(fù)制示意圖DNA的半保留復(fù)制在DNA復(fù)制時(shí)，親代DNA的雙螺旋先解旋，然后以每條鏈為模板，按照堿基配對(duì)原則，在這兩條鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈。在每一個(gè)新形成的雙螺旋中，一條鏈?zhǔn)菑挠H代DNA來(lái)的，另一條是新形成的。3’5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’leadingstrand(synthesizedcontinuously)laggingstrand(synthesizeddiscontinuously)EachreplicationforkhasaleadingandalaggingstrandTheleadingandlaggingstrandarrowsshowthedirectionofDNAchainelongationina5’to3’directionThesmallDNApiecesonthelaggingstrandarecalled

Okazakifragments(100-1000basesinlength)replicationforkreplicationforkDNA的半不連續(xù)復(fù)制RNAprimer5’3’3’5’3’5’directionofleadingstrandsynthesisdirectionoflaggingstrandsynthesisreplicationfork5’3’5’3’MovementofthereplicationforkMovementofthereplicationforkRNAprimerOkazakifragmentRNAprimer5’復(fù)制體(replicon)在DNA復(fù)制過(guò)過(guò)程中，，由眾多多的酶和和蛋白質(zhì)質(zhì)參與DNA的的復(fù)制作作用。復(fù)制體的的基本活活動(dòng)包括括：1）雙鏈鏈的解開(kāi)開(kāi)；2）RNA引物物的合成成；3）DNA鏈的的延長(zhǎng)；；4）切除除RNA引物，，填補(bǔ)缺缺口，連連接DNA片段段；5）切除除和修復(fù)復(fù)錯(cuò)配堿堿基。三、轉(zhuǎn)錄錄Transcription:makinganRNAcopyofaDNAsequenceTranscription，轉(zhuǎn)錄錄：以DNA為為模板，，按堿基基配對(duì)將將其中所所含的遺遺傳信息息傳給RNA，，形成一一條與DNA鏈鏈互補(bǔ)的的mRNA鏈的的過(guò)程。。編碼鏈，，有義鏈鏈模板鏈，，無(wú)義鏈鏈TranscriptionofasegmentofDNAtoformamoleculeofRNA.1）RNA聚合合酶與DNA模模板的結(jié)結(jié)合2）起始始3）延長(zhǎng)長(zhǎng)4）終止止TranscriptionRNApolymerase,RNA聚聚合酶closedpromotercomplex,封封閉的啟啟動(dòng)子復(fù)復(fù)合物openpromotercomplex,開(kāi)放的的啟動(dòng)子子復(fù)合物物initiationelongationterminationRNAproductRNAchainsaresynthesizedina5’’to3’’directionProkaryoticRNApolymerasestructureRNApolymeraseofE.coliisamultisubunitproteinSubunitNumberRolea2uncertainb1formsphosphodiesterbondsb1bindsDNAtemplates1recognizespromoterandfacilitatesinitiationa2bb’sa2bb’+sholoenzymecorepolymerasesigmafactorRNApolymeraseholoenzyme(+sfactor)closedpromotercomplex(moderatelystable)thesigmasubunitbindstothe-10regiononceinitiationtakesplace,RNApolymerasedoesnotneedveryhighaffinityforthepromotersigmafactordissociatesfromthecorepolymeraseafterafewelongationreactionselongationtakesplacewiththecoreRNApolymeraseopenpromotercomplex(highlystable)theholoenzymehasveryhighaffinityforpromoterregionsbecauseofsigmafactorssigmacanre-bindothercoreenzymesThesigmacycless四、遺傳傳密碼TheGeneticCode:TranslationofRNAcodeintoprotein三聯(lián)體密密碼子的的特點(diǎn)：：1）方向向性2）無(wú)標(biāo)標(biāo)點(diǎn)性3）簡(jiǎn)并并性4）通用用性5）擺動(dòng)動(dòng)性起始密碼碼子：ATG。。終止（無(wú)無(wú)義）密密碼子：：UAAUGAUAG。同義密碼碼子：編碼同一一個(gè)氨基基酸的的幾個(gè)密密碼子。。五、翻譯譯TranslationistheprocessofconvertingthemRNAcodonsequencesintoanaminoacidsequence.Translation，翻翻譯：在在RNA控制下下，根據(jù)據(jù)核酸鏈鏈上每三三個(gè)核苷苷酸決定定一個(gè)氨氨基酸的的三聯(lián)體體密碼規(guī)規(guī)則，合合成出具具有特定定氨基酸酸順序的的蛋白質(zhì)質(zhì)肽鏈的的過(guò)程。。ProteinSynthesisandProteinProcessinga).RNAstructureb).Proteinsynthesisi).Initiationofproteinsynthesisii).Peptidebondformation;peptidyltransferaseiii).ElongationandterminationRNA類(lèi)型結(jié)構(gòu)作用mRNA信使RNA單鏈；原核生物的mRNA為多順?lè)醋?，真核生物的為單順?lè)醋?。DNA原始遺傳信息的直接接受者；合成蛋白質(zhì)直接模板。tRNA轉(zhuǎn)運(yùn)RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)是三葉草型結(jié)構(gòu)；三級(jí)結(jié)構(gòu)為倒L型結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸到核糖體上；通過(guò)反密碼子識(shí)別mRNA上的密碼子。rRNA核糖體RNA16S(smallribosomalsubunit)23S(largeribosomalsubunit)5S(largeribosomalsubunit)含量大，維持核糖體的空間結(jié)構(gòu)；使mRNA和tRNA結(jié)合在適當(dāng)位置；識(shí)別mRNA上的啟動(dòng)和終止信號(hào)。核糖體是是蛋白質(zhì)質(zhì)生物合合成的場(chǎng)場(chǎng)所；mRNA是合成成的模板板；tRNA是模板板與“合合成原料料”氨基基酸之間間的接合合體。mRNArRNA原核生物物的核糖糖體為70S，，由50S和30S的的大小亞亞基組成成；真核生物物的核糖糖體為80S，，由60S和40S的的大小亞亞基組成成。rRNA是構(gòu)成成核糖體體的骨架架。16S(smallribosomalsubunit)23S(largeribosomalsubunit)5S(largeribosomalsubunit)RibosomestructureAPPPPPPPPP-sitepeptidyltRNAsiteA-siteaminoacyltRNAsitemRNA5’Smallsubunit(40S)Largesubunit(60S)RibosomewithboundtRNAsandmRNAThemodeloftRNA.a.a.+tRNA+ATP氨酰-tRNA+AMP+PPi氨酰-tRNA合成酶酶氨酰-tRNA合成酶酶能識(shí)別別tRNA，并并催化反反應(yīng)。對(duì)L-氨氨基酸有有極高的的專(zhuān)一性性，每種種氨基酸酸都有一一個(gè)專(zhuān)一一的酶。。氨酰-tRNA合成酶酶的高度度專(zhuān)一性性，防止止在蛋白白質(zhì)合成成時(shí)錯(cuò)誤誤的氨基基酸摻入入多肽。。TertiarystructureSecondarystructuretRNAProteinsynthesis起始延長(zhǎng)終止一個(gè)新生生肽鏈的的誕生，，除了必必須有mRNA模板，，tRNA及核核糖體外外，還需需要許多多蛋白因因子。如，起始因子子(IF)，延長(zhǎng)因子子(EF)和終止因子子(RF)等的參與與。肽鏈合成成的方向向是N->C,mRNA信號(hào)被被轉(zhuǎn)譯的的方向是是5`->3`。ProteinSynthesismRNA5’cap40SsubunitMeIF2AUGInitiatortRNAboundtothesmallribosomalsubunitwiththeeukaryoticinitiationfactor-2(eIF2)Initiationofproteinsynthesis:mRNAbindingThesmallsubunitfindsthe5’capandscansdownthemRNAtothefirstAUGcodonmRNA5’40SsubunitMeIF2AUGtheinitiationcodonisrecognizedeIF2dissociatesfromthecomplexthelargeribosomalsubunitbinds60SsubunitmRNA5’MAUGaminoacyltRNAbindstheA-sitefirstpeptidebondisformedinitiationiscompleteGCCAmRNA5’MAUGGCCA氨酰-tRNANH2CH3-S-CH2-CH2-CHO=CPeptidebondformationpeptidebondformationiscatalyzedbypeptidyltransferase(肽肽基轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移酶酶)peptidebondformationresultsinashiftofthenascentpeptidefromtheP-sitetotheA-siteNH2CH3-S-CH2-CH2-CHO=COtRNANH2CH3-CHO=COtRNANCP-siteA-siteOHtRNANHCH3-CHO=COtRNAP-siteA-sitePUCAPPPPPUCAGCAGGGUAGAPPPPElongationGCAGGGUAGfollowingpeptidebondformationtheunchargedtRNAdissociatesfromtheP-sitetheribosomeshiftsonecodonalongthemRNA,movingpeptidyltRNAfromtheA-sitetotheP-site;thistranslocationrequirestheelongationfactorEF2thenextaminoacyltRNAthenbindswithintheA-site;thistRNAbindingrequirestheelongationfactorEF1EF1EF2energyforelongationisprovidedbythehydrolysisoftwoGTPs:onefortranslocationoneforaminoacyltRNAbindingPUCAGCAGGGUAGPPPPTerminationwhentranslationreachesthestopcodon,areleasefactor(RF)bindswithintheA-site,recognizingthestopcodonreleasefactorcatalyzesthehydrolysisofthecompletedpolypeptidefromthepeptidyltRNA,andtheentirecomplexdissociatesRFPUCAGCAGGGUAGPPPPPPP六基因GeneGene基基因，遺傳功功能的單位。。它是一種DNA序列，，在有些病毒毒中則是一種種RNA序列列，它編碼功功能性蛋白質(zhì)質(zhì)或RNA分分子。Genome基因組，，染色體組，，一個(gè)生物體體、細(xì)胞器或或病毒的整套套基因；例如如，細(xì)胞核基基因組，葉綠綠體基因組，，噬菌體基因因組。內(nèi)含子外顯子DNA雙螺旋旋DNA是英文(DeoxyribonucleicAcid)的縮寫(xiě)，，中文譯為脫脫氧核糖核酸酸，是生物的的基本遺傳物物質(zhì)。DNA分子是雙鏈的的螺旋分子。。每一條鏈的基基本組成單位位為核苷酸，，由堿基、脫脫氧核糖和磷磷酸基團(tuán)三部部分組成。共共有4種不同同的堿基：腺嘌呤（A）、鳥(niǎo)嘌呤（（G）、胸腺嘧啶啶（T）和胞嘧啶（（C）。分子生物學(xué)基基本知識(shí)復(fù)習(xí)習(xí)分子生物學(xué)基基本知識(shí)復(fù)習(xí)習(xí)基因遺傳功能的單單位，它是一一段編碼蛋白白質(zhì)或RNA分子的DNA序列。蛋白質(zhì)執(zhí)行生物功能能的最重要的的生物大分子子之一，它是是單鏈狀分子子，由20種不同的氨基基酸組成。分子生物學(xué)基基本知識(shí)復(fù)習(xí)習(xí)中心法則遺傳信息由DNA通過(guò)mRNA向蛋白質(zhì)流動(dòng)動(dòng)。轉(zhuǎn)錄

翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄折疊DNADNARNAcDNA新生肽蛋白質(zhì)基因表達(dá)按基因編碼的的信息在生物物體內(nèi)合成蛋蛋白質(zhì)的過(guò)程程七、基因表表達(dá)調(diào)控1、基因表達(dá)達(dá)調(diào)控的層次次染色質(zhì)水平上上的調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平上的的表達(dá)調(diào)控轉(zhuǎn)錄后調(diào)控翻譯水平上的的調(diào)控蛋白質(zhì)合成后后加工2、原核基因因調(diào)控——轉(zhuǎn)錄和和翻譯在同一一時(shí)間和空間間內(nèi)發(fā)生—