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1、,DNA 蛋白质,复制,转 录,反（逆）转录,翻 译,RNA,复制,遗传中心法则,第三部分 基因信息的传递,DNA 复 制 要 点 一、DNA半保留复制 二、DNA复制的酶学 三、复制基本过程（端粒酶） 四、DNA损伤（突变）及其修复 五、逆转录及逆转录酶,一、DNA复制的含义： DNA分子为模板合成新的DNA分子的过程，称 为DNA复制。 二、复制的方式 半保留复制 指经复制后，子代DNA分子中一条链完整来自 亲代DNA，而另一条链则完全重新合成，且与母链 碱基互补。,DNA的半保留复制,DNA复制的酶学,一、酶 DNA聚合酶 （简称 DNA-pol，全称依赖 DNA的DNA聚合酶，DNA-
2、dependent DNA polymerase, DDDP） 主要特点：（1）催化5 3的合成方向 （2）具核酸外切酶活性 （3）底物 dNTP,真核生物DNA聚合酶, ,酶活性 5 3 聚合酶活性 3 5 外切酶活性 构成亚基数 4 4 4 2 5 分子大小（kd） 250 36-38 163-300 170 256 细胞内定位 核 核 线粒体 核 核 功能 随从链 修复 复制 领头链 校读、修 复制 （无其它 复制 复、填补 DNA-pol时）,DNA聚合酶通过其35核酸外切酶的作用发挥较正功能,二、引物 寡聚核苷酸（RNA片段） 三、模板 解开成单链的DNA母链为模板,四、其它酶类和蛋
3、白质因子 解螺旋酶（即Dna B蛋白或Rep蛋白）解开 DNA双链。 Dna A 辨认复制起始点。 Dna C 协助解螺旋酶，使其在起始点上结合 并打开双链。 DNA拓扑异构酶 理顺DNA链，即通过切断、 旋转和再连结作用，把正超螺旋变为 负螺旋。 单链结合蛋白（SSB） 稳定解开的单链DNA DNA连接酶 催化复制中两条不连续的链片段 间的磷酸二酯键形成。,解旋、解链作用,DNA复制的基本过程,起始 延长 终止,5,5,5,3,3,3,5,领头链,随从链,解链方向,不连续复制,复制叉,冈奇片段,连续复制,起始点（Ori） 复制叉与双向复制 引发体的形成 3、引物的生成,起始,复制方向（53）
4、 （不）连续复制 冈崎片段 领头链 随从链,延长,终止,引物水解 补缺 连接 端粒酶,含义：它有蛋白质和 RNA 两部分组成，是 一种特殊的反转录酶。 它以自身的 RNA 为模板，在随从链模板 DNA 的3-OH 末端延长 DNA，再以这种延长 的 DNA 为引物，继续合成随从链，直至一定长 度。,端粒酶（真核生物）,1、突变 （基因突变）的含义 指DNA分子（基因）上碱基的改变。 2、分类： 错配（点突变） DNA分子上1个碱基的变异 缺失 一个或一段核苷酸链片段的丢失 插入 原来没有的1个碱基或一段核苷酸链插入分子 重排（重组） DNA分子内发生较大片段的交换。移位的DNA片段在新位点上可
5、颠倒方向反置（倒位），也可以发生在染色体之间。,DNA损伤（突变）与修复,3、引发突变的因素 （1）物理因素：紫外线和辐射 紫外线常发生嘧啶二 聚体，致复制和转录受阻。 （2）化学因素：化学诱变剂 5-溴尿嘧啶（5-BU）、 羟胺类（NH2OH）、亚硝酸盐、烷化剂 （氮芥类）等,胸腺嘧啶,嘧啶二聚体,光修复酶,4、DNA 损伤的修复： （1）光修复通过光修复酶催化，使嘧啶二聚体解聚， 但需要光照射 （2）切除修复特异核酸内切酶、DNA-pol I和连接酶 共同完成,重 组 修 复,（3）重组修复,（4）SOS修复 细胞处危急状态的一种修复。此时可诱 导一种可催化DNA合成的特殊酶，其对碱基识辨
6、能力差，易 出错。尽管如此，还是可以提高细胞存活率。,逆转录作用指以RNA为模板合成DNA的过程。 逆转录酶 三种酶活性 （1）RNA为模板催化DNA合成 （2）水解杂化双链上RNA （3）DNA为模板催化DNA合成,逆（反）转录作用和逆（反）转录酶,起始点 多 点 单 点 速度 慢（原核的1/10） 快 引物大小 短（约10个核苷酸） 长（约数十个核苷酸） 冈奇片段 少（约100200个） 多（约10002000个） 酶 DNA聚合酶- DNA聚合酶 III 端粒酶 有 无,真核生物 原核生物,真核与原核生物复制的主要区别,转 录 以DNA为模板合成RNA的过程,称为转录。 要 点 1、RN
7、A的不对称转录 （转录的模板、酶及基本过程） 2、RNA转录后的加工修饰 3、核酶,RNA 聚 合 酶,一、RNA 聚合酶（全称依赖DNA的RNA聚合酶，DNA -dependent RNA polymerase, DDRP; 亦称转录酶） 特点：1、催化53的合成方向 2、底物为NTP 3、摸板DNA 4、不需要引物 5、产物是RNA,大肠杆菌RNA聚合酶组分及功能,二、原核生物 RNA 聚合酶,2 核心酶 ,全酶,亚基 分子量 功能, 36512 决定哪些基因被转录 150618 与转录全过程有关（催化） 155613 结合DNA模板（开链） (sigma) 70263 辨认起始点,三、真
8、核生物RNA聚合酶,真核生物RNA聚合酶分类,种类 I II III,转录产物 45S-rRNA hnRNA 5SRNA，tRNA snRNA 对鹅膏覃碱的反应 耐受 极敏感 中度敏感,一、不对称转录 两层含义：（1）在DNA双链分子上，仅一股链可转录 （2）模板链非永远在同一条单链上,模 板,为结构基因 （编码链、反义链）,为有意义链（模板链）,不对称转录,3,3,5,5,（箭头表示转录产物生成方向）,二、模板链（有意义链）和编码链（反义链） 模板链：指DNA分子中可转录成 RNA的一股链。 编码链：其特点是除用T代替RNA分子中U外，其余都相同。,DNA模板、转录产物、RNA繁荣核苷酸序列
9、， 以及翻译产物肽的氨基酸序列,T,T,T,U,U,U,三、酶与模板的辩认结合 1、转录起始点开始转录的位点，常标以 +1 2、结合部位约为7个碱基长度，其中心位于上 游- 10 bp处被称为 10区或 Pribnow 盒(TATA盒）。该 区具高度保守性，并易解链。 3、识别部位RNA聚合酶亚基识别的部位，约 含6个碱基长度，其中心位于上游 - 35 bp处被称为 35 区。,启动序列(原核）,启动子（真核） 顺式作用元件,TGTTGACA,TATAAT,3 5,5 3,DNA,编码链 模板链,- 35 区,- 10 区,+ 1,5 McGPPP,转录起始部位,启动子,基因转录区,RNA产物
10、,NH2,翻译开始,转录开始,四、基本过程 1、转录起始 原核生物需要依赖 因子辨认转录起始点， 被辨认的DNA区段处-35区特定序列。 真核生物转录起始也需要RNApol对起始区 上游DNA序列做辨认和结合，并生成起始复合物， 但其上游DNA序列（统称为顺式作用元件）不象 原核生物那样典型。,2、延长 在RNA聚合酶催化下，按 53 方向合成 5，3-磷酸二酯键。酶-DNA-RNA形成转录复合物。 3、终止 原核生物有两种机制： （1）依赖 因子（Rho factor）的转录终止可识别来自RNA产物的终止信号，而不是来自DNA摸板。 （2）非依赖 因子的转录终止终止子特点是RNA产物具有发夹
11、结构（茎-环结构）和一段富含polyU片段。 真核生物的转录终止是与转录后修饰密切相关的：,5,AAA.AAA,TTATTT,AATAAA,GTGCGC,5,3,DNA,转录终止,RNA聚合酶,AAUAAA,RNase,修饰点,hnRNA,真核生物的转录终止及加尾修饰,（一）真核生物mRNA的转录后的修饰 1、加帽（5端） 2、加尾poly A（3端） 3、剪接断裂基因、外显子和内含子,切除,连接,帽,poly A,转录后的修饰,概念：真核生物结构基因含若干个编码区 （即外显子）被非编码区（即内含子）互相隔开， 但又连续镶嵌而成，故被称为断裂基因。 （二）tRNA的转录后加工 加工修饰包括：剪
12、接（去除内含子） 甲基化（生成甲基嘌呤） 还原反应（生成DHU） 核苷内转位反应（形成） 脱氢反应（产生I） 加-CCA-OH,（三）rRNA的转录后加工 加工修饰包括： 1、原核生物 16 S 23 S 30 S 5 S 2、真核生物 18 S 5.8 S 45 S 28 S 5 S,3、核酶（ribozeme） 由RNA发挥催化作用的酶称为核酶，其 本质是RNA,复 制 转 录 模板 两股链 模板链（有意义链） 原料 dNTP NTP 配对 A - T , G - C A - U , G - C 聚合酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 产物 半保留DNA 三种RNA,转录与复制的区别,要 点
13、参加蛋白质生物合成的物质 遗传密码 蛋白质生物合成过程和合成后的加工修饰 蛋白质生物合成的干扰和抑制,翻 译,概 念： 指核酸中储存的遗传信息，通过遗传密码解读的 手段转变为蛋白质的氨基酸排列顺序的过程。 参与蛋白质生物合成的物质： mRNA 模板 tRNA 运载体 核蛋白体 装配场所,一、mRNA是翻译直接模板 遗传密码的特点： （1）连续性 （2）简并性 除Trp和Met外，一种氨基酸可有多个密 码（2-6个）；且其1，2位碱基大多相同，第三位碱基可不同。 例如： Ser UCU UCC UCA UCG 偏爱性,5 3,（3）摆动性,tRNA反密码的第一位碱基 I U C mRNA密码的第三位碱基 A , C , U A , G C , G , U,（4）通用性 起始密码：AUG；终止密码：UAA、UAG、UGA,二、合成场所 核糖体（核蛋白体）的组成 三、氨基酸活化 氨基酰-tRNA （一）氨基酰-tRNA合成酶 特点：1、绝对转一性（对底物氨基酸和tRNA都有 高度特异性） 2、具有校正活性（实际为水解酯键催化活性） （二）二步反应 氨基酸 + ATP-E 氨基酰-AMP-E + Ppi
