生物化学辅导课件好几年都用这个

1、2021/3/231肉碱2021/3/232脂肪酸的转运2021/3/233氧化2021/3/234 酮体的生成 部位:肝细胞肝细胞 线粒体 原料:乙酰CoA 产物:乙酰乙酸、 羟丁酸、 丙酮2021/3/235 生理意义生理意义: 酮体是脂肪酸在肝脏正常代谢的中间产物酮体是脂肪酸在肝脏正常代谢的中间产物,是是肝脏输肝脏输出能源出能源的一种形式。的一种形式。 酮体分子小酮体分子小,水溶性大，易于通过血脑屏障和肌肉毛水溶性大，易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，是脑组织和肌肉组织的重要能源。细血管壁，是脑组织和肌肉组织的重要能源。 正常情况下，正常情况下，脑组织脑组织仅能利用葡萄糖作为能源，不仅能

2、利用葡萄糖作为能源，不能氧化脂肪酸。饥饿或糖供应不足时脂肪动员，肝能氧化脂肪酸。饥饿或糖供应不足时脂肪动员，肝脏将脂肪酸转化为酮体，酮体分子小，水溶性大，脏将脂肪酸转化为酮体，酮体分子小，水溶性大，易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，成为脑组织易于通过血脑屏障和肌肉毛细血管壁，成为脑组织和肌肉组织主要的能源，也因此减少了作为糖异生和肌肉组织主要的能源，也因此减少了作为糖异生原料的肌肉蛋白质的降解。原料的肌肉蛋白质的降解。2021/3/236DNA复制复制 DNA的复制机制的复制机制 DNA的半保留复制 亲代DNA分子每一条链各自作为模板,合 成一条互补链,新合成的两条链中一条是旧链，一条为新链。

3、 1958年Matthew Messelson and Franklin Stahl 用令人信服的实验证明了DNA的半保留复制机制DNA复制的起点和方向复制的起点和方向 大肠杆菌复制有一个固定的起点，向两个方向进行 复制叉和复制眼DNA复制的几种方式复制的几种方式 形、滚环式、D型、线性染色体DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶是DNA合成中起主要作用的酶，催化总反应 (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + ppi DNA 延伸的DNA DNA聚合酶I (DNA Polymerase I、PolI) DNA聚合酶催化DNA合成的共同特点 DNA聚合酶I具有 5 3聚合活性 3 5外切

4、酶活性(校阅作用 Proofreading) 5 3外切酶活性 2021/3/237DNA复制模型2021/3/238DNA半保留复制实验2021/3/239DNA聚合酶的关键特征 忠实性 催化效率 DNA聚合酶的催化活性依赖于聚合酶的持续合成能(Processivity)大肠杆菌中至少有三种DNA聚合酶 PolI、PolII、PolIIIPolI为一条多肽链,经枯草杆菌蛋白酶水解分为大片段(Klenow片段)和小片段PolIII是大肠杆菌中最重要的复制酶,由十种亚基组成，亚基决定了PolIII全酶的持续合成能力多聚酶链式反应 (PCR)切口平移 (Nick translation)DNA连接

5、酶 (DNA Ligase) T4和E.coli DNA连接酶作用机制引物和引发酶 引物通常是RNA寡核苷酸链而不是DNA。引物是由特殊的酶-引发酶 (Primase)合成的2021/3/2310DNA Ligase 的作用2021/3/2311冈崎片段和冈崎片段和DNA半不连续合成半不连续合成 复制叉上DNA合成的三种可能模型 前导链 (Leading Strand) 后随链 (Lagging Strand)拓扑异构酶拓扑异构酶 (Topoisomerase) TopoI型、TopoII型、Gyrase解旋酶解旋酶 (Helicase)SSB蛋白蛋白(Single Strand Bindin

6、g Protein)大肠杆菌染色体复制的三个过程大肠杆菌染色体复制的三个过程 起始 延伸 终止起始大肠杆菌复制起点核苷酸序列特征DnaA蛋白是复制起始的关键蛋白延伸前导链合成后随链合成引发体（Primosome)RNA引物的去除后随链模板的looping模型终止线性染色体的端粒线性染色体的端粒(telomere)和端粒酶和端粒酶(telomerase)解决了线性染色体解决了线性染色体3端短缺端短缺的问题的问题 2021/3/2312复制叉上DNA合成的三种模型2021/3/2313DNA复制叉上的蛋白质复制叉上的蛋白质2021/3/2314复制叉的三维结构复制叉的三维结构2021/3/2315

7、RNA引物通过引物通过PolI53外切酶活性除去外切酶活性除去2021/3/2316DNA复制时滞后链的模板成环模型复制时滞后链的模板成环模型2021/3/2317细菌复制叉上引发体的作用细菌复制叉上引发体的作用2021/3/2318线性染色体线性染色体DNADNA端粒结构及端粒酶作用端粒结构及端粒酶作用2021/3/2319Polymerase Chain Reaction (PCR) 2021/3/2320Principle of PCR2021/3/2321Principle - PCR components DNA template, which contains the region

8、 of the DNA fragment to be amplified One pair of primer, which determine the beginning and end of the region to be amplified DNA-Polymerase, which catalysis the region to be amplified dNTPs, from which the DNA-Polymerase builds the new DNA Buffer, which provides a suitable chemical environment for t

9、he DNA-Polymerase Mg2+ , activate the DNA-Polymerase2021/3/2322Principle-Procedure qThe PCR process consists of a series of twenty to thirty cycles.qThree steps in one circle: Melting Annealing Elongation2021/3/2323Principle of PCR2021/3/2324ProcedureMelting temperature & time93 94 for 30s 1 min;Hig

10、her T affect polymerase activityAnnealing temperature & time30 60 for 30s 1 min;Elongation temperature & time70 75 (common 72 ) for 1 2 min;Higher T affect primer / template complexCycle Depend on the temple concentration; 30-40 cyclesIncubation : reform the secondary structure2021/3/2325切口平移切口平移202

11、1/3/2326DNA损伤修复损伤修复化学诱变因素化学诱变因素 烷化剂、亚硝酸、嵌入剂物理诱变因素物理诱变因素 电离辐射(UV、X射线、射线) ; 链断裂、交联、环打开紫外照射引起嘧啶二聚体的形成紫外照射引起嘧啶二聚体的形成修复机制修复机制 光复活(光复活酶) 切除修复 通过N-糖苷酶识别并切除错误碱基 uvrABC核酸酶 错配修复 重组修复 SOS修复细胞修复系统缺损与癌症有一定关系细胞修复系统缺损与癌症有一定关系 切除修复缺损 着色性干皮病(Xeroderma Pigmentosum Xp) 错配修复缺损 遗传性非息肉结肠癌(Hereditary Nonpolyposis Colorect

12、al Cancer HPCC)2021/3/2327DNADNA的损伤与修复的损伤与修复 一、一、DNADNA的损伤（突变）的损伤（突变） 由自发的或环境的因素引起由自发的或环境的因素引起DNADNA一级结一级结构的任何异常的改变称为构的任何异常的改变称为DNADNA的损伤的损伤, ,也称为突变（也称为突变（mutationmutation）。）。 常见的常见的DNADNA的损伤包括碱基脱落、碱基的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联修饰、交联, ,链的断裂，重组等。链的断裂，重组等。 2021/3/2328（一）引起突变的因素（一）引起突变的因素: :1 1自发因素自发因素: : (1)(1)自

13、发脱碱基自发脱碱基: :由于由于N-N-糖苷键的自发糖苷键的自发断裂断裂, ,引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。每日引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。每日可达近万个核苷酸残基。可达近万个核苷酸残基。 (2)(2)自发脱氨基：胞嘧啶自发脱氨基可自发脱氨基：胞嘧啶自发脱氨基可生成尿嘧啶生成尿嘧啶, ,腺嘌呤自发脱氨基可生成次腺嘌呤自发脱氨基可生成次黄嘌呤。每日可达几十到几百个核苷酸黄嘌呤。每日可达几十到几百个核苷酸残基。残基。 (3)(3)复制错配：由于复制时碱基配对错复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤，发生频率较低。误引起的损伤，发生频率较低。 2021/3/2329 2 2物理因素物理因素: : 由紫

14、外线、电离辐射、由紫外线、电离辐射、X X射线等引起的射线等引起的DNADNA损伤。损伤。其中其中, ,X X射线和电离辐射常常引起射线和电离辐射常常引起DNADNA链的断裂链的断裂, ,而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TTTT，TCTC，CCCC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。碍。 2021/3/2330UV照射形成嘧啶二聚体2021/3/2331 3 3化学因素化学因素: : (1)(1)脱氨剂脱氨剂: :如亚硝酸与亚硝酸盐如亚硝酸

15、与亚硝酸盐, ,可加可加速速C C脱氨基生成脱氨基生成U U, ,A A脱氨基生成脱氨基生成I I。 2021/3/2332 (2)(2)烷基化剂烷基化剂: :这是一类带有活性烷基的这是一类带有活性烷基的化合物化合物, ,可提供甲基或其他烷基可提供甲基或其他烷基, ,引起碱基引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。的交联。 (3)DNA(3)DNA加合剂加合剂: :如苯并芘，在体内代谢如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。损伤。 (4)(4)碱基类似物碱基类似物: :如如5-FU5-FU

16、，6-MP6-MP等，可掺等，可掺入到入到DNADNA分子中引起损伤或突变。分子中引起损伤或突变。 (5)(5)断链剂：如过氧化物，含巯基化合断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等，可引起物等，可引起DNADNA链的断裂。链的断裂。 2021/3/2333（二）（二）DNADNA突变的类型突变的类型: : 转换转换相同类型碱基的取代。相同类型碱基的取代。 颠换颠换不同类型碱基的取代。不同类型碱基的取代。 点突变点突变 插入插入增加一个碱基。增加一个碱基。 缺失缺失减少一个碱基。减少一个碱基。 插入插入 增加一段顺序。增加一段顺序。 缺失缺失 减少一段顺序。减少一段顺序。 复突变复突变 倒位倒位 一

17、段碱基顺序发生颠倒。一段碱基顺序发生颠倒。 移移位位 一段碱基顺序的位置发生改变。一段碱基顺序的位置发生改变。 重排重排 一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。一段碱基顺序与另一段碱基顺序发生交换。 2021/3/2334碱基的转换碱基的转换2021/3/2335（三）三）DNADNA突变的效应突变的效应: : 1 1同义突变同义突变: :基因突变导致基因突变导致mRNAmRNA暗码子第三位暗码子第三位碱基的改变但不引起暗码子意义的改变碱基的改变但不引起暗码子意义的改变, ,其翻译其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变产物中的氨基酸残基顺序不变, ,但有时可引起翻但有时可引起翻译效率降低。译效率降低

18、。 2 2误义突变误义突变: :基因突变导致基因突变导致mRNAmRNA暗码子碱基被暗码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。基顺序发生改变。 3 3无义突变：基因突变导致无义突变：基因突变导致mRNAmRNA暗码子碱基暗码子碱基被置换而改变成终止暗码子，引起多肽链合成的被置换而改变成终止暗码子，引起多肽链合成的终止。终止。 4 4移码突变：基因突变导致移码突变：基因突变导致mRNAmRNA暗码子碱基暗码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。发生改变。 2021/

19、3/2336二、二、DNADNA损伤的修复损伤的修复 DNADNA损伤的修复方式可分为直接修复损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。和取代修复两大类。 光复活光复活 直接修复直接修复 转甲基作用转甲基作用 直接连接直接连接 无差错修复无差错修复 切除修复切除修复 取代修复取代修复 重组修复重组修复 有差错倾向修复有差错倾向修复 SOS SOS 修复修复 2021/3/2337（一）直接修复（一）直接修复: : 1 1光复活光复活: :（light repairinglight repairing）: : 这是一种广泛存在的修复作这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复任何嘧用。光复活

20、能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。其修复过啶二聚体的损伤。其修复过程为：光复活酶（程为：光复活酶（photo-photo-lyase)lyase)识别嘧啶二聚体并与识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物之结合形成复合物在在300300600nm600nm可见光照射下可见光照射下, ,酶获得酶获得能量能量, ,将嘧啶二聚体的丁酰环将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全修复打开，使之完全修复光复光复活酶从活酶从DNADNA上解离。上解离。 2021/3/2338光复活光复活2021/3/2339 2 2转甲基作用转甲基作用: : 在转甲基酶的催化下在转甲基酶的催化下, ,将将DNADNA上的被修饰上的被修饰的

21、甲基去除。此时的甲基去除。此时, ,转甲基酶自身被甲基转甲基酶自身被甲基化而失活。化而失活。 3 3直接连接直接连接: : DNADNA断裂形成的缺口，可以在断裂形成的缺口，可以在DNADNA连接酶连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。的催化下，直接进行连接而封闭缺口。 2021/3/2340（二）取代修复二）取代修复: : 1 1切除修复切除修复(excision repairing)(excision repairing): : 这也是一种广泛存在的修复机制这也是一种广泛存在的修复机制, ,可适用可适用于多种于多种DNADNA损伤的修复。该修复机制可以损伤的修复。该修复机制可以分别由两种

22、不同的酶来发动分别由两种不同的酶来发动, ,一种是核酸一种是核酸内切酶，另一种是内切酶，另一种是DNADNA糖苷酶。糖苷酶。 2021/3/23412021/3/2342 2 2重组修复重组修复(recombination (recombination repairing)repairing): : 这是这是DNADNA的复制的复制过程中所采用的过程中所采用的一种有差错的修一种有差错的修复方式。复方式。 2021/3/2343 3 3SOSSOS修复修复: : 这是一种在这是一种在DNADNA分子受到较大范围损伤分子受到较大范围损伤并且使复制受到抑制时出现的修复机制并且使复制受到抑制时出现的修

23、复机制, ,以以SOSSOS借喻细胞处于危急状态。借喻细胞处于危急状态。 DNADNA分子受到长片段高密度损伤分子受到长片段高密度损伤, ,使使DNADNA复制过程在损伤部位受到抑制。复制过程在损伤部位受到抑制。 损伤诱导一种特异性较低的新的损伤诱导一种特异性较低的新的DNADNA聚聚合酶，以及重组酶等的产生。合酶，以及重组酶等的产生。 由这些特异性较低的酶继续催化损伤部由这些特异性较低的酶继续催化损伤部位位DNADNA的复制，复制完成后，保留许多错的复制，复制完成后，保留许多错误的碱基，从而造成突变。误的碱基，从而造成突变。 2021/3/2344RNA合成和加工由RNA聚合酶催化的反应NT

24、P(NMP)n RNA聚合酶 (NMP)n+1 + PPi RNA 延伸的RNADNA是RNA合成的模板 1961年S.Spiegelman用分子杂交方法证明了DNA与RNA之间的对应关系原核生物中的转录 E.coli中由一种RNA聚合酶催化所有RNA的合成 E.coli的RNA聚合酶全酶由核心酶(2、亚基)和亚基组成 E.coli中有多种不同亚基;亚基在决定RNA聚合酶起始转录中起关键作用 DNA两条链中有一条被转录为RNA(模板链与非模板链) E.coli的启动子(Promoter) DNA上与转录起始相关,RNA聚合酶与之专一结 合并起始转录的核苷酸顺序 2021/3/2345启动子上的

25、两个保守顺序 -10区(Pribnow box) 5 TATAAT 3 -35区 5 TTGACA 3 足迹法(Footprinting)提供了RNA聚合酶与启动子之间相互作用的信息并用于确定作用位点的核苷酸顺序原核生物RNA合成的三个阶段: 起始、延伸、终止起始、延伸、终止 起始起始: 不同亚基可以辨别不同的启动子,具有调控不同基因转录起始的作用, 以适应环境变化及生物生长发育不同阶段的需求。 RNA起始核苷酸是pppG或pppA 封闭复合物和开放复合物的形成 延伸延伸: 核心酶负责RNA的延伸 RNA的延伸方向5 3 终止终止: 终止子结构 不需因子的终止 需因子的终止原核生物RNA合成的

26、抑制剂 利福霉素 放线菌素D2021/3/2346 就某一确定活化基因的转录就某一确定活化基因的转录,只能以只能以DNA双链的一条双链的一条链作为模板链作为模板,这种现象称为这种现象称为不对称转录不对称转录（asymmetric transcription）。）。v 不对称转录不对称转录:两重含义两重含义: 一是指双链一是指双链DNA只有一股单链只有一股单链用作模板。用作模板。 二是指同一单链上可以二是指同一单链上可以交错出现交错出现模板链和编码链。模板链和编码链。2021/3/2347 DNA双链在转录过程中只有一条链中的其中某一活双链在转录过程中只有一条链中的其中某一活化基因片段起作用化基

27、因片段起作用,该链称该链称模板链模板链（template strand）,又称又称有意义链或有意义链或Watson链链;与其互补的链称为与其互补的链称为编码链编码链（coding strand），又称反义链或），又称反义链或Crick链。链。转录模板转录模板转录生成的转录生成的RNA链与编码链的碱基序列相似链与编码链的碱基序列相似,以以U取代取代T2021/3/2348二、二、RNA聚合酶聚合酶(DNA dependent RNA polymerase, DDRP, RNA-pol)v原核生物的原核生物的RNA 聚合酶聚合酶 大肠杆菌（大肠杆菌（E.coli）RNA 聚合酶聚合酶:4种亚基种亚

28、基 、 、 、 组成的五聚体蛋白质组成的五聚体蛋白质,分子量分子量480 kD。 亚基亚基 分子量分子量 功能功能 36512 决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 150618 与转录全过程有关（催化）与转录全过程有关（催化） 155613 结合结合DNA模板（开链）模板（开链） 70263 辨认起始点辨认起始点2021/3/2349 核心酶（核心酶（core enzyme） : 2 能催化能催化NTP按模板的指引合成按模板的指引合成RNA,在转录延长全过在转录延长全过程中均起作用程中均起作用 全酶（全酶（holoenzyme）: 2 ,即即 亚基亚基 + 核心酶核心酶 亚基的功能是辨认转录

29、起始点亚基的功能是辨认转录起始点,转录起始阶段需要全酶转录起始阶段需要全酶2021/3/2350v真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶 真核生物的真核生物的RNA聚合酶聚合酶 种类种类 I II III 转录产物转录产物 45s-rRNA hnRNA 5s-rRNA、tRNA、snRNA对鹅膏蕈碱对鹅膏蕈碱 耐受耐受 极敏感极敏感 中度敏感中度敏感的反应的反应2021/3/2351v模板与酶的辨认结合模板与酶的辨认结合 每一转录区段可视为一个转录单位每一转录区段可视为一个转录单位,称为操纵子。操纵子包称为操纵子。操纵子包括若干个结构基因及其上游的调控序列（原核生物）。调控序括若干个结构基因及

30、其上游的调控序列（原核生物）。调控序列中的启动子（列中的启动子（promotor）是）是RNA聚合酶结合模板聚合酶结合模板DNA的部位的部位,也是控制转录的关键部位。也是控制转录的关键部位。 启动子（启动子（promotor）: 指指RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段聚合酶识别、结合并开始转录的一段 DNA序列。序列。原核生物启动子序列按功能的不同可分为三个部位原核生物启动子序列按功能的不同可分为三个部位,即起始部即起始部位、结合部位、识别部位。位、结合部位、识别部位。 操纵子（操纵子（operon）:2021/3/2352起始部位起始部位: 指指DNA分子上开始转录的作用位点分子上开始转

31、录的作用位点,该位点有与该位点有与转录生成转录生成RNA链的第一个核苷酸互补的碱基链的第一个核苷酸互补的碱基,该碱基的该碱基的序号为序号为+1。识别部位识别部位: RNA 聚合酶聚合酶 亚基的识别部位。亚基的识别部位。 中心部位在中心部位在35bp35bp处处, ,该序列的碱基富含该序列的碱基富含TTGACATTGACA。2021/3/2353结合部位结合部位: 是是DNADNA分子上与分子上与RNARNA聚合酶的核心酶结合的部位聚合酶的核心酶结合的部位, ,其长其长度为度为7bp7bp, ,中心部位在中心部位在10bp10bp处，碱基序列具有高度保守性，处，碱基序列具有高度保守性，富含富含T

32、ATAATTATAAT序列，故称之为序列，故称之为 TATA TATA盒（盒（TATA boxTATA box），又称），又称普里布诺序列（普里布诺序列（Pribnow boxPribnow box）。该序列中富含）。该序列中富含ATAT碱基，碱基，维持双链结合的氢键相对较弱，导致该处双链维持双链结合的氢键相对较弱，导致该处双链DNADNA易发生易发生解链，有利于解链，有利于RNARNA聚合酶的结合。聚合酶的结合。2021/3/2354顺式作用元件顺式作用元件:真核生物编码基因两侧的真核生物编码基因两侧的DNA序列序列,可影响可影响自身基因的表达活性自身基因的表达活性,通常是非编码序列，包括启

33、动子、通常是非编码序列，包括启动子、增强子、沉默子增强子、沉默子反式作用因子反式作用因子:与顺式作用元件结合而调控基因转录的蛋与顺式作用元件结合而调控基因转录的蛋白质因子，常被称为转录调节因子或转录因子。白质因子，常被称为转录调节因子或转录因子。在反式作用因子中，直接或间接结合在反式作用因子中，直接或间接结合RNA聚合酶的，则聚合酶的，则称为转录因子（称为转录因子（transcription factor,TF）。研究地较）。研究地较深入，种类较多的是深入，种类较多的是TF II。2021/3/2355RNA转录延伸期转录泡模型转录延伸期转录泡模型2021/3/2356转录终止转录终止 终止子

34、终止子:在模板在模板DNA分子上所转录的分子上所转录的RNA行将结束时行将结束时,会出现带会出现带有终止信号的序列有终止信号的序列,称为终止子（称为终止子（terminator）。）。1.非依赖非依赖Rho的转录终止子的转录终止子2.依赖依赖Rho的转录终止子的转录终止子 终止因子终止因子:协助协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子为蛋白质聚合酶识别终止信号的辅助因子为蛋白质,称为终止因子。称为终止因子。大肠杆菌大肠杆菌E.coli存在两类终止子存在两类终止子2021/3/2357终止子结构终止子结构2021/3/2358不依赖不依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止2021/3/2359依赖

35、依赖Rho因子的转录终止因子的转录终止2021/3/2360RNA转录的转录的抑制剂抑制剂2021/3/2361真核生物RNA的合成与加工真核生物RNA聚合酶 真核生物中有三种RNA聚合酶 (RNA聚合酶I、II、III),每一种RNA聚合酶转录不同的RNA产物并与专一的启动子结合RNA聚合酶II识别的启动子 启动子的基本特征 称为转录因子的特殊蛋白质与启动子的相互作用RNA聚合酶III识别的启动子在基因内 (爪蟾5s rRNA基因)真核生物RNA前体加工 加帽 (Cap0、CapI、CapII三种帽子结构) 加尾 (AAUAAA是加尾信号) 甲基化 (m6A)2021/3/2362真核生物三

36、种真核生物三种RNA聚合酶的比较聚合酶的比较2021/3/2363v 5-端帽的形成端帽的形成 mRNA的帽子结构（的帽子结构（GpppmG）是在）是在5-端形成的。端形成的。转录产物第一个核苷酸往往是转录产物第一个核苷酸往往是5-三磷酸鸟苷三磷酸鸟苷pppG。 mRNA成熟过程中成熟过程中,先由磷酸酶把先由磷酸酶把5-pppG水解水解,生成生成5-ppG或或5-pG。然后，。然后， 5-端与另一三磷酸鸟端与另一三磷酸鸟苷（苷（pppG）反应，生成三磷酸双鸟苷。在甲基化酶的作）反应，生成三磷酸双鸟苷。在甲基化酶的作用下，第一或第二个鸟嘌呤碱基发生甲基化，形成帽子结用下，第一或第二个鸟嘌呤碱基发

37、生甲基化，形成帽子结构。构。mRNA的转录后加工的转录后加工加冒、加尾、剪接加冒、加尾、剪接2021/3/2364三种帽结构三种帽结构2021/3/2365帽子结构的功能帽子结构的功能: 帽子结构是前体帽子结构是前体mRNA在细胞核内的稳定因素在细胞核内的稳定因素,也是也是mRNA在细胞质内的稳定因素在细胞质内的稳定因素,没有帽子结构的转录产没有帽子结构的转录产物很快被核酸酶水解。物很快被核酸酶水解。 帽子结构可以促进蛋白质生物合成起始复合物的生成帽子结构可以促进蛋白质生物合成起始复合物的生成,因此提高了翻译强度。因此提高了翻译强度。2021/3/2366v 3-端尾巴的形成端尾巴的形成 真核

38、生物的成熟的真核生物的成熟的mRNA 3-端通常都有端通常都有100200个个腺苷酸残基腺苷酸残基,构成多聚腺苷酸（构成多聚腺苷酸（polyA）尾巴。尾巴。 加尾过程是在核内进行的。加工过程先由核酸外切酶加尾过程是在核内进行的。加工过程先由核酸外切酶切去切去3-末端一些过剩的核苷酸末端一些过剩的核苷酸,然后由多聚腺苷酸酶催化然后由多聚腺苷酸酶催化,以以ATP为底物，在为底物，在mRNA 3-末端逐个加入腺苷酸，形成末端逐个加入腺苷酸，形成poly尾。尾。3-末端切除信号是末端切除信号是3-端一段保守序列端一段保守序列AAUAAA。功能功能:1. mRNA由细胞核进入细胞质所必需的形式由细胞核进

39、入细胞质所必需的形式 2. 大大提高了大大提高了mRNA在细胞质中的稳定性在细胞质中的稳定性2021/3/2367 断裂基因（断裂基因（splite gene） 真核生物的结构基因真核生物的结构基因,由若干个编码由若干个编码 区和非编码区相区和非编码区相互隔开但又连续镶嵌而成互隔开但又连续镶嵌而成,编码一个由连续氨基酸组成的完编码一个由连续氨基酸组成的完整蛋白质，因此称为断裂基因。整蛋白质，因此称为断裂基因。 外显子（外显子（exon): 结构基因中有表达活性的编码区。结构基因中有表达活性的编码区。内含子（内含子（intron):结构基因中无表达活性的非编码区。结构基因中无表达活性的非编码区。

40、vmRNA的剪接的剪接2021/3/2368 hnRNA （hetero-nuclear RNA, hnRNA） 核内出现的转录初级产物核内出现的转录初级产物,分子量往往比在胞浆内出现分子量往往比在胞浆内出现的成熟的成熟mRNA大几倍大几倍,甚至数十倍，核内的初级甚至数十倍，核内的初级mRNA称为称为杂化核杂化核RNA。 snRNA（small nuclear RNA, snRNA） 核内的小型核内的小型RNA。碱基数在。碱基数在100300bp范围。范围。snRNA和和核内的蛋白质组成核糖核酸蛋白体核内的蛋白质组成核糖核酸蛋白体,称为并接体（称为并接体（splicesome）,并接体结合在并

41、接体结合在hnRNA的内含子区段，并把内含子弯曲使两端的内含子区段，并把内含子弯曲使两端（ 5 和和3端相互靠近端相互靠近 ），利于剪接过程的进行。），利于剪接过程的进行。2021/3/2369真核生物基因是断裂基因真核生物基因是断裂基因(split gene) 外显子(exon)与内含子(intron)内含子的剪接方式 GroupI型和II型内含子剪接 1982年Cech等发现具有自我剪接功能的RNA(Ribozyme) GroupIII型内含子剪接 剪接需要称为SnRNP(Small nuclear Ribonucleoprotein)的作用;剪接在剪接体 (Spliceosome)中进行

42、 GroupIV 剪接反应需要ATP和核酸内切酶 tRNA前体加工不同剪接模式使单个基因产生不同功能的蛋白质异常剪接引起疾病 (-地中海贫血)2021/3/2370tRNA的前体加工的前体加工2021/3/2371tRNA转录后加工还包括各种稀有碱基的生成转录后加工还包括各种稀有碱基的生成 甲基化甲基化:AmA GmG 还原反应还原反应:UDHU 核苷内的转位反应核苷内的转位反应:U 脱氨反应：脱氨反应：AI 3-端加上端加上CCA-OH2021/3/2372反转录反转录 RNA指导的DNA聚合酶是反转录酶 反转录现象的发现是对中心法则的发展 某些反转录病毒引起癌症或AIDS2021/3/23

43、73翻译（翻译（translation） 是指以新生的是指以新生的mRNA为模板为模板,把核苷酸的三联体遗传密把核苷酸的三联体遗传密码翻译成氨基酸序列码翻译成氨基酸序列,合成多肽链的过程，是基因表达的最合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。终目的。2021/3/2374v 参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 模板模板: mRNA 原料原料:20种编码氨基酸种编码氨基酸 氨基酸运载体氨基酸运载体:tRNA 场所：核蛋白体场所：核蛋白体 酶：氨基酰酶：氨基酰-tRNA合成酶、合成酶、 转肽酶转肽酶 蛋白质因子：起始因子（蛋白质因子：起始因子（in

44、itiation factors, IF;eIF） 延长因子（延长因子（elongation factors, EF） 释放因子（释放因子（release factors, RF） 核蛋白体释放因子（核蛋白体释放因子（ribosomal release factors, RRF）2021/3/2375v mRNA是翻译的直接模板是翻译的直接模板 开放阅读框架（开放阅读框架（open reading frame ,ORF） mRNA从从5 3方向方向,从起始密码到终止密码从起始密码到终止密码的序列的序列,称为一个开放阅读框架。称为一个开放阅读框架。 遗传密码（遗传密码（genetic codon

45、） 开放阅读框架内每开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体个碱基组成的三联体,决定一个决定一个氨基酸氨基酸,称为遗传密码。称为遗传密码。2021/3/2376 遗传密码的特点遗传密码的特点（一）遗传密码的连续性（一）遗传密码的连续性（commaless）（二）简并性（二）简并性（degeneracy）（三）摆动性（三）摆动性（wobble）（四）通用性（四）通用性（universal）2021/3/2377AUGUGAUAAUAG2021/3/2378密码的摆动性密码的摆动性 mRNA上的密码子与上的密码子与tRNA上的反密码子相互辨认上的反密码子相互辨认,大大多数情况下是遵从碱基配对规律的。但

46、也可出现不严格的配多数情况下是遵从碱基配对规律的。但也可出现不严格的配对对,这种现象就是遗传密码的摆动性。这种现象就是遗传密码的摆动性。tRNA分子上有相当多分子上有相当多的稀有碱基，其中次黄嘌呤（的稀有碱基，其中次黄嘌呤（insosine，I）常出现于反密）常出现于反密码子第一位，是最常见的摆动现象。码子第一位，是最常见的摆动现象。2021/3/2379v 核蛋白体是肽链合成的场所核蛋白体是肽链合成的场所 核蛋白体由大、小亚基组成核蛋白体由大、小亚基组成,每个亚基含有不同的蛋每个亚基含有不同的蛋白质和白质和rRNA,原核生物和真核生物又各有不同。原核生物和真核生物又各有不同。30S60S40

47、S50S70S80S2021/3/2380v tRNA和氨基酰和氨基酰-tRNA（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶 tRNA携带并转运氨基酸携带并转运氨基酸,氨基酸的结合位点是氨基酸的结合位点是tRNA3-末端的末端的-CCA-OH。氨基酸和。氨基酸和tRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA合成酶合成酶（ aminoacyl-tRNA synthetase）的催化下合成氨基酰）的催化下合成氨基酰-tRNA（aminoacyl-tRNA Aacyl-tRNA）。）。 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有绝对专一性合成酶具有绝对专一性,对氨基酸、对氨基酸、tRNA两种底物都能高度特异性地识别。两

48、种底物都能高度特异性地识别。氨基酸氨基酸+ATP+tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA+AMP+ppi Mg2+氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶2021/3/2381 起始密码子起始密码子AUG同时编码甲硫氨酸同时编码甲硫氨酸;原核生物的起始密码原核生物的起始密码只能辨认甲酰化的甲硫氨酸只能辨认甲酰化的甲硫氨酸, 即即N-甲酰甲硫氨酸甲酰甲硫氨酸(fmet)2021/3/2382蛋白质的生物合成过程蛋白质的生物合成过程 翻译过程分为三个阶段翻译过程分为三个阶段 一、翻译的起始一、翻译的起始 二、翻译的延长二、翻译的延长 三、翻译的终止三、翻译的终止2021/3/2383一、翻译的起始一、翻译的起始 翻译起始是把带有甲硫氨酸（原核生物为甲酰甲硫翻译起始是把带有甲硫氨酸（原核生物为甲酰甲硫氨酸）的起始氨酸）的起始tRNA连同连同mRNA结合到核蛋白体上结合到核蛋白体上,生成翻生成翻译起始复合物（译起始复合物（translational initiation complex）。）。2021/3/23844. 核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合原核生物起始复合物的生成原核生物起始复合物的生成1. 核蛋白体亚基的分离核蛋白体亚基的分离2. mRNA在