關(guān)于生物代謝中遺傳信息的轉(zhuǎn)換與傳遞第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五1、掌握遺傳信息流動的中心法則、DNA復(fù)制的方式；2、熟悉參與DNA復(fù)制的主要酶類；3、RNA生物合成的特點、熟悉RNA的加工與修飾；4、DNA損傷及其修復(fù)機制；學(xué)習(xí)目標第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五中心法則

DNARNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制翻譯翻譯未經(jīng)證實的假想途徑第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)DNA的生物合成第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五一、DNA的復(fù)制方式——半保留復(fù)制第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五半保留復(fù)制：子代DNA分子一條為親代鏈，另一條鏈則是新合成的半保留復(fù)制的意義:

復(fù)制的這種方式可保證親代的遺傳特征完整無誤的傳遞給子代，體現(xiàn)了遺傳的保守性。第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、DNA復(fù)制的一般過程第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五

原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、

dCTP、dTTP)

模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA。引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中，DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物。三、與DNA復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五1.解旋解鏈酶（1）拓撲異構(gòu)酶（解超螺旋酶）（2）解鏈酶（解螺旋酶）（3）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護單鏈不被核酸酶降解。解開DNA的超螺旋。解開堿基對之間的氫鍵，形成2股單鏈。第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物。實質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。2.引物合成酶（引發(fā)酶）第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3.DNA聚合酶在端有RNA(或DNA)的前提下，延長DNA子鏈。4.DNA連接酶在隨后鏈復(fù)制過程中，將不連續(xù)的DNA子鏈片段連接。第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五四、總結(jié)DNA復(fù)制過程1.復(fù)制的起始（1）DNA解旋、解鏈，形成復(fù)制叉：拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶及單鏈SSB結(jié)合蛋白（2）RNA引物合成：依賴于單鏈模板，由引物酶催化合成一小段RNA引物（3）特點：原核環(huán)形DNA通常只有一個起點，雙向復(fù)制；真核線性DNA通多個起始點，形成多個復(fù)制叉第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2.復(fù)制的延長（1）子鏈延長：引物合成后，由DNA聚合酶催化，在引物3’-OH末端逐一添加與模板鏈對應(yīng)互補的脫氧核苷三磷酸（2）半不連續(xù)合成：領(lǐng)頭鏈：鏈的延長方向與解鏈方向相同，為連續(xù)合成隨從鏈：鏈的延長方向與解鏈方向相反，為不連續(xù)合成（產(chǎn)生岡崎片段）第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3.復(fù)制的終止（1）水解引物及填補空隙：岡崎片段合成后，由PolI水解去除RNA引物，并填補留下的空隙。（2）連接酶連接岡崎片段形成完整雙鏈DNA分子：空隙填補后DNA片段與片段之間一個缺口由DNA連接酶催化連接，從而產(chǎn)生完整的雙鏈DNA分子第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五DNA的損傷：DNA在復(fù)制時產(chǎn)生錯配、病毒基因整合；某些物化因子如紫外光、電離輻射和化學(xué)誘變等，破壞DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。從而影響DNA的復(fù)制，并使DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯也跟著變化，因而表現(xiàn)出異常的特征。其主要形式：一個或幾個堿基被置換插入一個或幾個堿基一個或多個堿基對缺失DNA的損傷的修復(fù)——

四種修復(fù)途徑:光復(fù)活、切除修復(fù)、復(fù)組修復(fù)和誘導(dǎo)修復(fù)（亦稱暗修復(fù)）。五、DNA的損傷修復(fù)第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)RNA的生物合成一、概念轉(zhuǎn)錄：以DNA的一條鏈為模板在RNA聚合酶催化下，按照堿基配對原則，合成一條與DNA鏈的一定區(qū)段互補的RNA鏈的過程稱為轉(zhuǎn)錄。以四種核糖核苷三磷酸酸（NTP）為底物，形成3、5-磷酸二酯鍵相連接。轉(zhuǎn)錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二、RNA聚合酶大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基αββ’σ

組成，σ因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與β’βα分離，沒有σ、亞基的酶稱為核心酶——只催化鏈的延長，對起始無作用。第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五五種亞基的功能分別為：

α亞基：與啟動子結(jié)合功能。

β亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。

亞基：在全酶中存在，功能不清楚。

β’亞基：與DNA模板結(jié)合功能。

σ亞基：識別起始位點。

特點：反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、Mg2+促進聚合反應(yīng)。RNA聚合酶不需要引物，合成方向53。第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五1.起始位點的識別σ亞基起著識別DNA分子上的起始信號（啟動子——指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列）的作用。AACTGTATATTATTGACATATAAT+1轉(zhuǎn)錄起始點5’3’3’5’35序列

Sextama框10序列Pribnow框三、RNA轉(zhuǎn)錄的過程第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2.轉(zhuǎn)錄起始

RNA聚合酶全酶掃描解鏈區(qū)，找到起始點，然后結(jié)合第一個核苷三磷酸。加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP，很少是CTP，不用UTP。因子僅與起始有關(guān)，RNA的合成一旦開始，便被釋放E-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3.RNA鏈的延伸DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶與DNA結(jié)合比較松弛，可沿DNA模板移動，并按模板順序選擇下一個核苷酸，將核苷三磷酸加到生長的RNA鏈的3’-OH端，催化形成磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄延伸方向從5’

3’第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五4.轉(zhuǎn)錄終止需要ρ因子（終止因子，協(xié)助RNA聚合酶識別終止信號）幫助，ρ因子能與RNA聚合酶結(jié)合但不是酶的組分，它的作用是阻止RNA聚合酶向前移動。不依賴于ρ因子。強終止子序列有兩個明顯的特征：（1）在終止點之前具有一段富含G-C的回文區(qū)域。（2）富含G-C的區(qū)域之后是一連串的dA堿基序列，它們轉(zhuǎn)錄的RNA鏈的末端為一連串U（連續(xù)6個）。弱終止子：缺少回文結(jié)構(gòu)強終止子：有回文結(jié)構(gòu)第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五新合成的RNA分子中典型的回文結(jié)構(gòu)（發(fā)夾結(jié)構(gòu)）第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五四、RNA的轉(zhuǎn)錄后加工mRNA前體的加工tRNA前體的加工rRNA前體的加工第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過程中從DNA轉(zhuǎn)移到mRNA，再由mRNA將這種遺傳信息表達為蛋白質(zhì)中氨基酸順序的過程叫做翻譯。合成體系：20種氨基酸,mRNA、tRNA、核蛋白體、酶和因子,以及無機離子、ATP、GTP合成方向：N→C端。一.概述第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五1.rRNA

與蛋白質(zhì)一起構(gòu)成核糖體——蛋白質(zhì)合成“工廠”核糖體結(jié)構(gòu)組成核糖體的基本功能結(jié)合mRNA，在mRNA上選擇適當?shù)膮^(qū)域開始翻譯密碼子（mRNA）和反密碼子（tRNA）的正確配對肽鍵的形成

存在核糖體可游離存在，真核中，也可同內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合，形成粗糙的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。原核中，與mRNA形成串狀——多核糖體參與蛋白質(zhì)合成的三類RNA及核糖體第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五原核生物核糖體組成真核生物核糖體組成第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五2.tRNA

結(jié)合氨基酸：一種氨基酸有幾種tRNA攜帶，結(jié)合需要ATP供能,氨基酸結(jié)合在tRNA3‘-CCA的位置。反密碼子：每種tRNA的反密碼子，決定了所帶氨基酸能準確的在mRNA上對號入座。反密碼子與mRNA的第三個核苷酸配對時，不嚴格遵從堿基配對原則

第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3.mRNA攜帶著DNA的遺傳信息，是多肽鏈的合成模板。在原核細胞內(nèi)，存在時間短，在轉(zhuǎn)錄的同時翻譯在真核細胞內(nèi)，較穩(wěn)定蛋白質(zhì)合成時，mRNA結(jié)合于核糖體小亞基上，大亞基結(jié)合帶氨基酸的tRNA，tRNA的反密碼子與mRNA密碼子配對，ATP供能，合成蛋白質(zhì)。第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五二遺傳密碼為一個氨基酸編碼進入蛋白質(zhì)多肽鏈特定線性位置的三個核苷酸單位稱為密碼子或三聯(lián)體密碼。密碼子的發(fā)現(xiàn)

統(tǒng)計學(xué)方法人工合成僅由一種核苷酸組成的多聚核苷酸，推測由哪一種氨基酸合成的多肽核糖體結(jié)合試驗1965年，Nirenberg用polyu加入C14標記的20種aa,僅有苯丙氨酸的寡肽,UUU=苯丙氨酸,用此法破譯了全部密碼，編出遺傳密碼表。第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五遺傳密碼第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五遺傳密碼子的特點無標點、不重疊

密碼子是不重疊的，每個三聯(lián)體中的三個核苷酸只編碼一個氨基酸，核苷酸不重疊使用噬菌體x174中某些基因之間有重疊現(xiàn)象簡并(degeneracy)

幾種密碼子對應(yīng)于相同一種氨基酸。這些密碼子為同義密碼子通用性絕大多數(shù)密碼子對各種生物都適用，某些線粒體中遺傳密碼有例外終止信號

UAG、UAA、UGA起始信號

AUG（真核中起始為Met、原核中起始為fMet,翻譯中間為Met）和氨酸的密碼子(GUG)(極少出現(xiàn)）第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五三、蛋白質(zhì)生物合成過程以mRNA為模板，氨基酸經(jīng)活化獲得的氨酰tRNA為原料，GTP、ATP供能，在核糖體中完成。1.氨基酸的活化形成活化酯－氨基酰-tRNA。氨基酰-tRNA的形成是一個兩步反應(yīng)過程：第一步是氨基酸與ATP作用,形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；第二步是氨基?；D(zhuǎn)移到tRNA的3'-OH端上,形成氨基酰-tRNA。第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五氨基酸活化圖示第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五

氨基酰-tRNA合成酶氨基酸+ATP+tRNA+H2O

氨基酰-tRNA+AMP+PPi氨基酰-tRNA合成酶具有高度的專一性。每一種氨基酰-tRNA合成酶只能識別一種相應(yīng)的tRNA。tRNA分子能接受相應(yīng)的氨基酸,決定于它特有的堿基順序,而這種堿基順序能夠被氨基酰-tRNA合成酶所識別。氨基酸活化的總反應(yīng)式是：第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五氨基酸的活化第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五氨基酰-tRNA通過反密碼臂上的三聯(lián)體反密碼子識別mRNA上相應(yīng)的遺傳密碼，并將所攜帶的氨基酸按mRNA遺傳密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。肽鏈的合成過程（以原核為例）起始延伸終止與釋放2.在核糖體上合成肽鏈第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五肽鏈合成的起始起始密碼的識別首先辨認出mRNA鏈上的起始點（AUG），核糖體小亞基上的16SrRNA和mRNA的SD序列（位于起始位點上游4－13個核苷酸）結(jié)合N－甲酰甲硫氨酸－tRNA的活化形成起始復(fù)合物的形成第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五肽鏈的延長進位（氨酰tRNA進入A位點）參與因子：延長因子EFTu（Tu）、EFTs（Ts）、GTP、氨酰tRNA肽鏈的形成肽?；鶑腜位點轉(zhuǎn)移到A位點，形成新的肽鏈移位（translocase）在移位因子（移位酶）EF－G的作用下，核糖體沿mRNA（5’-3’）作相對移動，使原來在A位點的肽酰－tRNA回到P位點第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五核糖體移動方向P位點A位點第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五進位核糖體移位肽鏈的形成第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五延長過程中肽鏈的生成肽基轉(zhuǎn)移酶第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五肽鏈的延伸過程第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五肽鏈合成的終止與釋放識別mRNA的終止密碼子，水解所合成肽鏈與tRNA間的酯鍵，釋放肽鏈R1識別UAA、UAGR2識別UAA、UGAR3影響肽鏈的釋放速度RR幫助P位點的tRNA殘基脫落，而后核糖體脫落第46頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質(zhì)合成過程小結(jié)肽鏈合成方向NC（同位素證明）以mRNA的5’-3’方向閱讀遺傳密碼該合成過程是一個耗能過程

肽鏈的起始需要5ATP，延長時只需4ATP，合成一個n肽所需能量4×n＋1ATP，原核生物中，肽鏈的終止不需GTP，則合成n肽所需能量3×n＋1第47頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五3、肽鏈合成后的“加工處理”N端改造

fMet的切除信號肽（能透膜，進行蛋白質(zhì)的錨定）的切除氨基酸的修飾/改造

肽鏈內(nèi)或肽鏈間的二硫鍵的形成、乙?；?、甲基化氨基酸殘基的修飾4.糖基化（Asp、Ser、Thr、Asn）5.酶切一段肽鏈

(如：胰島素)6.高級結(jié)構(gòu)的形成形成正確的結(jié)構(gòu)7.錨定（定位）第48頁，共51頁，2023年，2月20日，星期五練習(xí)題一、選擇題

1.DNA上某段堿基順序為5’-ACTAGTCAG-3’，轉(zhuǎn)錄后的上相應(yīng)的堿基順序為：（）

A、5’-TGATCAGTC-3’

B、5’-UGAUCAGUC-3’

C、5’-CUGACUAGU-3’

D、5’-CTGACTAGT-3’

2.參與轉(zhuǎn)錄的酶是（）

A、依賴DNA的RNA聚合酶B、依賴DNA的DNA聚合酶C、依賴RNA的DNA聚合酶D、依賴RNA的RNA聚合酶

3.RNA病毒的復(fù)制由下列酶中的哪一個催化進行?（）

A、RNA聚合酶B、