《DNA、RNA和蛋白质的生物合成演示课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DNA、RNA和蛋白质的生物合成演示课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、DNA、RNA和蛋白质的生物合成,吴菲菲 2014.11.29,复制以原来的DNA分子为模板，合成出相同分子的过程。 转录在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。 翻译在RNA的控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。,1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则,DNA的复制,1953年，Watson和Crick在DNA双螺旋结构的基础上提出了半保留复制假说： DNA在复制过程中，首先碱基之间的氢键破裂，使两条链解旋并分开，然后以碱基互补的方式，以每条单链为 模板，按单链DNA的核苷酸顺序合成
2、子链。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。,DNA的复制方式半保留复制,1958年M.Meselson和F.Stahl Radioisotope labelin（放射性同位素标记）and density gradient（密度梯度离心）centrifugation clearlydistinguishes replications of semiconservative from conservative.,半保留复制的实验证据,随从链复制时必须等待模板链解开足够长度时，才能从53合成引物后开始复制。延伸时，又要等待下一段暴露出足够长
3、的模板，才能再次合成引物而延长。,岗崎片段,复制的半不连续性,参与DNA复制的酶类和蛋白质,复制是酶催化下的核苷酸聚合过程，需要多种物质的共同参与： 底物： dNTP（ dATP、dGTP、dCTP、dTTP） 酶：DNA聚合酶 模板：解开成单链的DNA母链 引物：RNA，提供 3-OH末端 其它酶和蛋白质因子：解螺旋酶、单链结合蛋白、拓扑异构酶、引物酶、DNA连接酶等,1. 引物酶识别复制起点，引导解螺旋酶到正确位点,2. 解螺旋酶解开双螺旋,DNA的复制过程,7-12. DNA片段的合成和链的延伸,16. DNA的复制,逆转录,1970年Temin等在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA
4、聚合酶，该酶以RNA为模板，根据碱基配对原则，按照RNA的核苷酸顺序(其中U与A配对)合成DNA。这一过程与一般遗传信息流转录的方向相反，故称为反转录。,反转录酶是一种多功能酶： RNA指导的DNA聚合酶活力； 核糖核酸酶H的活力： DNA指导的DNA聚合酶活力,反转录的生物学意义,补充丰富了中心法则,解释了致癌病毒引起癌细胞产生的机制,RNA的生物合成,转录 转录（transcription）DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程。,转录过程,不对称转录：在DNA的两条多核苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链（template strand）。 DNA双链中另一条不做为模
5、板的链叫做编码链。,RNA的复制,在某些不含DNA，只含RNA的病毒和噬菌体中，其RNA既是遗传信息载体，又是信使，在感染寄主时，本身要复制。 以RNA为模板合成RNA ，由RNA复制酶催化，以RNA为模板，四种核苷三磷酸为底物，也需要Mg2+或Mn2+,蛋白质的生物合成,RNA在蛋白质生物合成中的作用,1.mRNA的功能 mRNA带有由DNA转录来的遗传信息，是蛋白质合成的模板。 2.遗传密码（genetic codes） 遗传密码：指mRNA中碱基序列和蛋白质中氨基酸序列之间的相互关系。 三联密码（triplet code）：三个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，该三核苷酸序列称为密码子（cod
6、on）。,密码子的重要性质 密码子间无间隔 密码子不重叠； 密码子的简并性； 密码子的摆动性； 密码的通用性； 防错系统,遗传密码,终止密码子 UAA、UGA、UAG 起始密码子 AUG、GUG,2. tRNA的功能 tRNA起运输氨基酸的作用,反密码子（anticodon）： tRNA识别mRNA上的密码子的机构，可根据碱基配对规律识别相应的密码子。,3.rRNA与核糖体 rRNA与多种蛋白质组成核糖体，核糖体是蛋白质合成的加工厂。,蛋白质生物合成过程,蛋白质的合成需要近300种生物大分子参与，由ATP、GTP提供能量。 蛋白质生物合成方向：由多肽链的氨基端开始，向羧基端方向逐步延伸。 合成
7、过程分为： 氨基酸的活化与转移准备阶段 肽链合成的起始 肽链的延长 肽链的终止,1.氨基酸的活化与转移,tRNA携带并转运氨基酸，氨基酸的结合位点是tRNA3-末端的-CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨酰-tRNA合成酶的催化下合成氨基酰-tRNA。,氨酰-tRNA合成酶具有绝对专一性，对氨基酸、tRNA两种底物都能高度特异性地识别。,2. 肽链合成的起始,mRNA上的起始密码子多为：AUG 少数为：GUG 原核细胞以fMet- tRNAf为起点； 真核细胞以Met- tRNA为起点,SD序列：细菌mRNA翻译起始密码AUG的上游813个核苷酸之前有49个核苷酸 组成的富含嘌呤的序列。这一序列
8、以AGGA为核心，称之为SD序列。该序列与30s小亚基上16srRNA 3-端富含嘧啶序列结合，稳固了mRNA与小亚基的结合。因此又称为核蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS）。,甲酰甲硫氨酰tRNA的合成,mRNA-30S-IF3IF1复合物 30S起始复合物 （30S-mRNA-fMet-tRNAf-GTP-IF1-IF2） 70S起始复合物 （70S-mRNA-fMet-tRNAf ）,原核生物起始复合物的生成,真核生物翻译起始的特点 1. 核蛋白体是80S (40S + 60S) 2. 起始因子种类多 3. 起始tRNA的Met不需甲酰化 4. 帽子结合
9、蛋白(CBP)促使mRNA与核蛋 白体小亚基结合 5. 起始tRNA先与核蛋白体小亚基结合， 然后再结合mRNA,3.肽链的延长 又称核蛋白体循环 (ribosomal cycle)， 每次循环包括： 进位(entrance) 成肽(peptide bond formation) 移位(translocation) 需要延长因子(EF)： 原核：EF-T(EF-Tu，EF-Ts)、EF-G 真核：EF-1、EF-2,（一）进位 氨基酰-tRNA根据遗传密码的指引， 在GTP和EF-T的协助下，进入核蛋白体 的A位。,（二）成肽 转肽酶催化肽键的形成。,（三）转位 tRNA脱落的同时，核蛋白体向
10、mRNA的 3-端移动一个密码子的距离。由EF-G中的 转位酶催化，此步骤需1个GTP。,进位、成肽、转位重复进行，肽链则不 断延长。 在肽链延长过程中，除第一个肽键形成 时, P位上是fMet-tRNA外，以后P位上总是肽酰-tRNA, A位总是新进位的氨基酰-tRNA，这就是P位和A位名称的由来。P位是转出肽酰基，又叫“给位”，A位是接受肽酰基，叫“受位”。,4.肽链合成的终止 1. RF与终止密码辨认结合 2. 肽链与tRNA分离 3. tRNA、mRNA及RF从核蛋白体脱落,蛋白质合成后的靶向输运,蛋白质靶向运输（ protein targeting）:蛋白质合成后需定向地转运到其执行功能的目标地点。靶向输送是对分泌性蛋白质而言。,分泌性蛋白质（ secretory proteins ）：穿过合成所在的细胞到其它组织细胞去的蛋白质，可统称为分泌性蛋白质。例如各种肽类激素、各种血浆蛋白、凝血因子、抗体等。,蛋白质生物合成的抑制剂,1.四环素能与原核细胞核糖体上的30S亚基结合，阻断氨酰tRNA结合到A位。 2.氯霉素能与原核细胞70S核糖体结合，抑制肽基转移酶所起的反应。,3.链霉素、卡那霉素能与原核细胞核糖体上的30S亚基结合，导致tRNA的反密码子错读。 4.嘌呤酶素能与核糖体的A位结合，妨碍氨酰tRNA结合到A位。,
