生物化学第十一章遗传信息传递与表达11.1 新建课程目录

1、生物化学 主讲人：沈 剑第十一章 遗传信息的传递遗传的中心法则dnarna蛋白质转 录复制逆 转 录翻 译复制第一节 dna的生物合成 dna生成方式生成方式二、rna的逆转录dna复制的过程 3dna复制的特点1dna复制的体系2一、dna的复制1、dna复制的特点ab1）半保留复制dna母链母链前导链前导链随后链随后链冈崎片段冈崎片段引物引物2）半不连续复制2、dna复制的体系3. 酶： dna聚合酶 引物酶：以dna为模板的特殊的rna聚合酶 解旋酶 dna连接酶 拓补异构酶1. 模板：dna的两条链2. 原料：dntp（即datp、 datp、datp 、datp ）连接酶的功能起点起

2、点起点3、dna复制的过程两个新的dna拓扑异构酶dna聚合酶iii解螺旋酶rna引物引物酶和引发体dna聚合酶issb335355rna引物单链rna双链双链dna单链单链rnadnadna逆转录酶单链dna逆转录酶rnadnadna逆转录酶二、rna的逆转录（四）（四）dna的突变的突变是指在各种因素作用下，是指在各种因素作用下，dnadna分子中的分子中的碱基或片段发生改变，通过碱基或片段发生改变，通过dnadna的复制遗传的复制遗传给后代，表现出异常的遗传特征。给后代，表现出异常的遗传特征。突变的形式突变的形式一个或几个碱基对被置换一个或几个碱基对被置换插入一个或几个碱基对插入一个或几

3、个碱基对一个或多个碱基对缺失一个或多个碱基对缺失三、dna损伤与修复5a g c c t c a t g g c c3dna分子结构的任何异常改变都可看做是dna损伤。3t c g g a g t a c c g g53t c g g a g a c c g g5 g1、dna损伤的因素 自发因素 物理因素：紫外线、电离辐射 化学因素：亚硝酸盐 生物因素：如黄曲霉菌产生的黄曲 霉毒素。2、dna损伤修复在较长的生命活动中，dna发生损伤是不可避免的。针对dna损伤，生物体还存在着修复系统。dna损伤修复是机体纠正dna损伤，恢复dna正常结构的过程。 光修复 （人没有） 切除修复 重组修复 s

4、os修复修复的方式修复的方式示例：低波长紫外线可使dna分子相邻的tt碱基或cc碱基形成二聚体。光修复光修复切除修复切除修复重组修复重组修复55重组重组修复修复5重组修复重组修复着色性干皮病（xp）一般为常染色体隐性遗传，偶有性联隐性遗传，由于切除修复过程中的核酸内切酶缺陷造成dna修复功能异常，而使日光损伤的dna不能正常修复。第二节 rna的合成 rna生成方式生成方式二、rna的复制一、转录 一、转录（dna指导下rna的合成）3、rna转录后的加工2、rna合成过程1、转录的体系1、转录体系转录是以双链dna中的确定的一条链（模板链用于转录，编码链不用于转录）为模板，以atp、ctp、

5、gtp、utp四种核苷三磷酸为原料，在rna聚合酶催化下合成rna的过程。rna的转录从dna模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为一个转录单位。 启动子（promoter) 终止子(terminator)模板链（templatte strand）编码链(sense strand)非信息区5533不对称转录基因模板链编码链条5353大肠杆菌rna聚合酶的结构示意图核心酶(2)起始因子和模板dna结合起始和催化聚合反应？全酶( )rnarna聚合酶催化的反应聚合酶催化的反应acgacguu模板dna5353新合成rna复 制转 录模 板dna双链dna一条链中的一段原 料dntpn

6、tp引 物需要不需要酶dna聚合酶rna聚合酶产 物dnarna配 对atgcat、ugcdna 复制和转录的比较起始双链dna局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点延长阶段53rna 启动子（promoter) 终止子(terminator)5rna聚合酶5353553离开2、rna合成rna链的延伸图解rnarna链的延伸图解链的延伸图解35rna-dna杂交螺旋聚合酶的移动方向新生rna复链解链有义链模板链（反义链）延长部位原核生物中rrna前体的加工3、rna合成后加工trna前体分子的加工rnaaseprnaasefrnaaseprnaasefrnaasedrnaaseda

7、cc表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用 表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用 c、修饰：形成稀有碱 基如dh2 。b、末端添加：3端 添加cca序列。a、切除trna前体两端 多余的序列：5端 切除几到10个核苷酸。酵母菌trna前体的加工trna前体成熟trna加工真核细胞真核细胞mrnamrna的加工的加工5 “帽子”polya 3 顺反子(cistron ) m7g-5ppp-n-3 paaaaaaa-oh 5端接上一个“帽子”(cap)结构 3端添加polya“尾巴”,由rna末端核苷酸转移酶催化 剪接：剪去内含子(intron)，拼接外显子(extron)真核生物和原核

8、生物转录的差别真核生物和原核生物转录的差别dna核核糖体新生蛋白质真核生物原核生物mrna前体转运加工mrnamrna 真核生物中转录与复制在不同的区域 rna聚合酶不相同 启动子不同 转录后rna加工修饰不同a. 负链的合成b. 正链的合成病毒的正链复制中间体复制中间体新合成的正链新合成的负链负链二、rna指导下rna的合成(rna的复制)dnarna蛋白质转录翻译储存信息最终产物mrna（模板）第三节第三节 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成遗传信息表达一、蛋白质的生物合成体系二、蛋白质的生物合成过程一、蛋白质的生物合成体系蛋白质的生物合成是在酶的参与下，以氨基酸为原料，mrna为直接模板，

9、trna为运载工具，在核糖体上共同协调完成。rnarna在蛋白质生物合成中的作用在蛋白质生物合成中的作用参与蛋白质生物合成的参与蛋白质生物合成的rna：mrnatrnarrna1、mrna的作用模板mrna分子中从5 3 方向每3个相邻的核苷酸为一组形成三联体，为一个遗传密码，也称密码子。a g c c u c a u g g c c密码子密码子密码子密码子mrna53第一位核苷酸第三位核苷酸第二位核苷酸ucaguuuu苯丙氨酸ucu丝氨酸uau酪氨酸ugu半胱氨酸uuucuccuacugccuua亮氨酸ucauaa终止密码uga终止密码auugucguagugg色氨酸gccuu亮氨酸ccu脯

10、氨酸cau组氨酸cgu精氨酸ucucccccaccgcccuaccacaa谷氨酰胺cgaacugccgcagcgggaauu异亮氨酸acu苏氨酸aau天冬酰胺agu丝氨酸uaucaccaacagccauaacaaaa赖氨酸aga精氨酸aaug甲硫氨酸acgaagaggggguu缬氨酸gcu丙氨酸gau天冬氨酸ggu甘氨酸ugucgccgacggccguagcagaa谷氨酸ggaaguggcggaggggg遗传密码的特点:1、连续性、方向性5a g c c u c a u g g c cmrna3丙氨酸丝氨酸组氨酸甘氨酸a g c g c u c a u g g c cmrna53脯氨酸丝氨酸甲

11、硫氨酸丙氨酸2、密码的简并性氨基酸氨基酸密码子数目密码子数目氨基酸氨基酸密码子数目密码子数目丙氨酸4亮氨酸6精氨酸6赖氨酸2天冬酰胺2甲硫氨酸1天冬氨酸2苯丙氨酸2半胱氨酸2脯氨酸4谷氨酰胺2丝氨酸6谷氨酸2苏氨酸4甘氨酸4色氨酸1组氨酸2酪氨酸2异亮氨酸3缬氨酸43、密码的通用性4、摇摆性2、trna的作用转运氨基酸的工具trna和氨基酸的结合是有特异性的，trna氨基酸臂3末端cca-oh可与氨基酸以共价键结合。533、rrna的作用rrna与蛋白质结合构成核糖体，是蛋白质生物合成的场所。ap1、氨基酸的活化与转运2、肽链的生成3、肽链合成后的加工和修饰二、蛋白质的生物合成过程氨基酸+tr

12、na氨基酰-trnaatpamp+ppi1、氨基酸的活化与转运氨基酰-trna合成酶2、肽链的生成起始延长终止起始3、大亚基结合2、起始trna结合1、mrna就位延长2、转肽3、移位1、氨基酰trna结合终止1.n-端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除2.部分肽段的水解切除3.氨基酸残基的修饰4.新生肽链的折叠5.亚基的聚合6.辅基连接3、肽链合成后的加工和修饰 基因工程亦称遗传工程，即利用dna重组技术的方法，把dna作为组件，在细胞外将一种外源dna（目的基因）和载体dna重新组合连接（重组），最后将重组体转入宿主细胞，使外源基因dna在宿主细胞中，随细胞的繁殖而增殖（cloning，克隆），或最后得到表达，最终获得基因表达产物或改变生物原有的遗传性状。第四节第四节 genetic engineeringgenetic engineering克隆羊多利的诞生克隆羊多利的诞生胚胎羊乳腺上皮细胞（提供dna）母羊除去细胞核的卵母细胞（受体）体外融合植入受体母羊1、体外基因重组、体外基因重组 l 目的基因的制备目的基因的制备l载体的构建：质粒或载体的构建：质粒或噬菌体噬