生物化学讲义第九章基因信息的传递

1、.PAGE ：.；PAGE 9第九章 基因信息的传送【目的和要求】1. 掌握DNA的复制的定义及特征。2熟习参与DNA复制的酶及DNA复制过程。3掌握引发DNA损伤的要素和损伤的类型及修复。4掌握逆转录的定义，转录的定义及特点。5熟习转录的过程和转录后的加工。6掌握参与蛋白质生物合成的物质及遗传密码的定义及特点。7掌握；，熟习蛋白质生物合成的过程8. 了解蛋白质生物合成与医学的关系【本章重难点】1. DNA复制的定义、特征及过程。2转录的定义、特点及过程，转录后的加工。3遗传密码的定义、特点及三类RNA在蛋白质生物合成中作用。4蛋白质生物合成的过程。学习内容第一节 DNA的生物合成第二节 RN

2、A的的生物合成第三节 蛋白质的生物合成第一节 DNA的生物合成一、DNA的复制：以亲代DNA为模板合成子代DNA，将遗传信息准确地复制到子代DNA分子上的过程。遗传中心法那么： 1DNA复制的特征1半保管复制2半不延续复制 3有特定的起始点4双向复制2参与DNA复制的物质1模板：DNA的两股链。2底物：四种dNTP即dATP、dTTP、dCTP、dGTP。3引物：RNA.。4DNA聚合酶：真核生物有五种：DNA聚合酶、；原核生物的DNA聚合酶有：pol、pol、pol三类。 原核生物DNA聚合酶性质和功能比较 pol pol pol分子量 109000 120000 40000053聚协作用

3、35核酸外切酶作用 53核酸外切酶作用 主要功能 校读、填补空隙 ？ 复制酶 切除引物5引物酶：一种RNA聚合酶。能以DNA为模板，识别DNA复制的起始点，催化一段引物RNA的合成。引物以氢键与模板结合。6解链和解旋酶类： 拓扑异构酶：有内切酶、衔接酶功能，分为酶、酶。酶又称蛋白 可切开一股链，不需耗费ATP。 酶又称旋转酶 在耗费ATP的作用下，可切断双链，且分开双链。解链酶解开一个碱基对，耗费2个分子ATP。作用在复制叉处，可沿模板随复制叉伸展53而挪动。单链结合蛋白SSB 稳定解开的单链DNA，阻止复性和维护单链部分不被核酸酶水解。7DNA衔接酶催化以氢键结合于模板DNA的两个DNA片段

4、经过磷酸二酯键衔接起来。在DNA复制、修复和基因工程中起作用。 参与DNA复制酶的主要作用 作 用 分 子 量万引物酶 合成RNA引物 6解链酶 解开DNA双链 6.5SSB 稳定已解开的单链 7.4拓扑酶 抑制解链中的打结缠绕 40 拓扑转型 拓扑酶 切断DNA中的一股链，在解旋中不致打 结，又可封锁切口，使DNA变为松弛态。pol 真正的复制酶 55pol 填补引物遗留空隙 10.9DNA衔接酶 衔接5P和3OH末端 7.43复制的过程1复制的起始拓扑异构酶将正超螺旋转变为负超螺旋；解链酶耗费ATP将氢键打断把DNA由双链变为单链。SSB与单链DNA结合，起稳定单链防止核酸酶水解的作用。引

5、物酶以解开的DNA单链为模板，以dNTP为原料，按53方向催化引物RNA的生成十几个数十个核苷酸链等。随从链不延续，需多次合成引物。2复制的延伸在引物RNA上延伸DNA链 在DNApol催化下，以四种dNTP为原料、按碱基配对的原那么、在引物3-OH端开场，沿53方向逐个参与脱氧核苷酸，使DNA链得以延伸。复制的不延续性 模板DNA 的两股单链：一条链的方向与解链方向一样，子链DNA可沿53方向延续合成，这条链称前导链；而另一条链与解链方向相反，不能顺着解链方向延续延伸，必需等待模板链解出足够长度，复制才干开场并延伸，这些不延续的片断称冈崎片断，这条链称随从链。3复制的终止 在DNA合成的片段

6、内，由DNA聚合酶I外切酶活性切除RNA引物，致使各片段之间构成空隙，然后由DNA聚合酶I的聚合酶活性催化填补空隙，最后由DNA衔接酶将这些片段再衔接起来，成为一条长链。DNA的损伤与修复1引发DNA损伤的要素：紫外线的照射碱基和核苷酸的类似物的作用3抗菌素及其类似物的作用2基因突变的后果及类型后果：致死；功能缺失；改动基因型；进化类型：点突变；复突变3损伤的修复 1光修复2切除修复3重组修复4SOS修复 其中切除修复是人体细胞内DNA的主要修复机制。逆转录1概念：逆转录又称为反转录，是RNA指点下的DNA合成作用，即以RNA为模板，由dNTP聚合生成DNA的作用，遗传信息的流动呈逆方向进展，

7、所以称逆转录作用。在致癌的RNA病毒中，有逆转录酶的存在。2逆转录酶有三种作用：RNA指点的DNA合成反响；RNA的水解反响；DNA指点的DNA合成。3逆转录过程：以病毒基因RNA为模板，在反转录酶的作用下，先合成一条与模板RNA互补的DNA单链，产物与模板构成DNA-RNA杂交分子。然后，以新合成的DNA单链为模板，合成另一条互补的DNA链，构成双链DNA分子，方向53。反转录合成的DNA分子，一旦整合到宿主染色体基因组中，可导致宿主细胞癌变。 端粒酶类似于逆转录酶：由RNA和蛋白质组成，该酶利用本身RNA为模板，催化染色体DNA端区的合成，防止染色体缩短。4逆转录病毒：是一类RNA病毒，因

8、含逆转录酶而得名。人类免疫缺陷病毒HIV也是一种逆转录病毒，因它的感染导致艾滋病。第二节 RNA的生物合成不对称转录1转录的模板1转录的不对称性：1DNA分子双链上只需一股可以转录。可转录生成RNA的一个链称模板链；相对的一股不能转录生成RNA的链称编码链。2不同基因的模板链可在DNA分子的不同链上。2酶与模板的结合 在原核生物，多数转录起始区有5TATAATPu序列，因富含AT，解链温度低，编码链与模板链易分别，有利于RNA聚合酶发扬作用2RNA聚合酶1原核生物RNA聚合酶 有全酶2和中心酶2两种方式。亚基决议转录的特异性，亚基与转录全过程有关，亚基结合DNA模板上，识别转录起始点，活细胞的

9、转录起始需求全酶，但至转录延伸阶段，仅需求中心酶。受抗结核菌药物利福平或利福霉素的特异性抑制。2真核生物RNA聚合酶 有三种分别是：、。RNA聚合酶的转录产物是45SrRNS,RNA聚合酶转录产物是hnRNA，RNA聚合酶转录产物是5SrRNA、tRNA、snRNA。鹅膏覃碱是真核生物RNA聚合酶的特异性抑制剂。3转录的特点1不对称性2延续性3单向性4有特定的起始和终止位点转录的过程RNA转录过程可分为三个阶段：起始、延伸和终止。1起始：因子识别DNA的启始点，全酶与启动子结合， DNA双链分子部分发生构象变化和构造松散，解开1020个碱基对构成转录空泡。以四种三磷酸核苷为原料NTP，按碱基互

10、补原那么，首先生成四磷酸二核苷(pppGpN-OH)。RNA聚合酶全酶DNApppGpN-OH构造称为转录起始复合物。亚基从复合物零落，RNA聚合酶构象改动，构成中心酶，与模板结合松弛，按35方向沿DNA模板链向前挪动，并以四种NTP为原料，按5-3方向合成RNA链。2延伸：酶DNARNA复合物称转录复合物。由于模板的DNA双链比新合成的DNA-RNA杂化双链构造稳定，故DNA双螺旋的力把RNA排斥在外，仅保管较短的新合成RNA链与DNA模板链互补结合，从5端开场的大部分RNA链那么伸展出转录空泡外，转录后的DNA随即重新成为双螺旋。3终止：当中心酶挪动到DNA模板的转录终止部位时，转录终止。

11、转录终止的机理有两种机制。一是，在原核细胞中有一种因子，它可识别并结合转录终止信号，使中心酶停顿挪动，导RNA聚合反响停顿；二是，转录终止部位有特殊的碱基序列，即一段GC富集区、随后是一段AT富集区。在GC富集区内组成一段反向反复序列，转录至此生成的RNA在相应序列中构成了发卡构造，使RNA pol脱离模板而终止转录。转录后的加工转录后生成的是RNA前体，即未成熟RNA。RNA前体不具有生物学活性，还需求在酶的作用下加工后才干成为有活性的成熟的RNA。RNA加工部位主要在细胞内及少数在胞浆中进展。各种RNA的加工过程有本人的特点，但加工的类型主要有以下几种：剪切和剪接；末端添加核苷酸；化学修饰

12、；RNA编辑1mRNA前体的加工： 剪接：去除内含子部分，再将外显子部分衔接起来。5末端加“帽，甲基三磷酸双鸟苷mGpppmG。3末端加尾：mRNA前体分子3末端在多聚A聚合酶的催化下，由ATP聚合构成多聚A尾。化学修饰：mRNA中含有少量稀有碱基是经转录后化学修饰构成的如碱基被甲化。RNA编辑：某些mRNA转录后还需插入、删除和取代某些核苷酸残基，才具有翻译功能，并改动了原有DNA模板上的遗传信息。2tRNA前体的加工：tRNA前体在酶的作用下，先切除5与3末端多余的核苷酸，再去除内含子进展剪接；其3末端加-CCA以及碱基的化学修饰，如某些碱基的甲基化；U加氢复原为DHU。3rRNA前体的加

13、工：染色体DNA中rRNA基由于多拷贝，这些rRNA基因纵向串联并反复陈列。反复单位之间由非转录的间隔区将其分开。某些间隔区的转录产物为tRNA。原核生物rRNA的前体30S，在RNase及核酸酶的作用下，切除间隔区序列，产生成熟的16S、23S、5SrRNA及成熟的tRNA；16SrRNA上某些碱基被甲基化。真核生物的5SrRNA自成体系进展加工，但加工甚少；45S rRNA前体包括58S、28S和18SrRNA，45SrRNA在核酸酶的几次剪切下产生相应成熟的几种rRNA分子；并在加工过程中使分子进展广泛地甲基化。 第三节 蛋白质的生物合成参与蛋白质生物合成的物质合成原料：20种氨基酸；酶

14、及蛋白因子1氨基酰tRNA合成酶2转肽酶3蛋白因子：起始因子IF；延伸因子EF；释放因子RFRNAmRNA：mRNA分子中，每三个相连的核苷酸决议一个氨基酸，三个核苷酸组成的三联体称为一个“遗传密码。起始密码AUG，终止密码UAG、UAA、UGA。遗传密码的特性：延续性；简并性；方向性；通用性；摆动性tRNA：以氨基酰tRNA的方式活化氨基酸；经过其反密码子与mRNA密码子的对应结合来确定氨基酸的转运位置rRNA：与多种蛋白质共同构成核糖体；核糖体是多肽链合成的场所；参与蛋白质生物合成的各种成分，最终均需结合在核糖体上，再将氨基酸按特定的顺序聚合成多肽链供能物质及无机离子：合成过程中需ATP或

15、GTP提供能源，并需Mg+、K+蛋白质生物合成的过程翻译1氨基酸的活化与转运rRNA参与构成核蛋白体，核蛋白体是蛋白质合成的场所。核蛋白体包括大、小两个亚基，小亚基可与mRNA结合，大亚基有给位P位、受位A位和排出位E位，可接受氨基酰-tRNA转运进入。：氨基酸与相应tRNA在氨基酰-tRNA合成酶的催化下，生成氨基酰-tRNA，再转运到核蛋白体大亚基的给位和受位。2“核糖体循环：肽链合成的起始、延伸和终止过程1起始阶段：在起始因子的作用下，mRNA、核蛋白体小亚基、甲硫氨酰-tRNA和核蛋白体大亚基构成起始复合体。2延伸阶段：氨基酰-tRNA按照mRNA的密码子序列把相应的氨基酸转运到核蛋白

16、体中，在延伸因子、GTP、Mg2+和K+的参与下，“进位-成肽-转位延续进展，氨基酸经过肽键结合构成多肽。3终止阶段：合成到mRNA终止密码时，释放因子识别终止密码进入受位，促进肽链C端与tRNA3-羟基酯键的水解，释放出多肽链，mRNA也从核蛋白体释放出来。三、翻译后的加工多数多肽链合成后需经过一定的加工、修饰，才干转变成具有特定生物学功能的蛋白质加工修饰的方法：切除N端起始的氨基酸； 构成二硫键；肽段的水解；氨基酸侧链的修饰；辅基的结合及亚基的聚合等。四、蛋白质生物合成与医学：分子病；抗生素对蛋白质生物合成的影响【小结要点】一、DNA的复制DNA复制的定义及特征参与DNA复制的物质及过程起始、延伸、终止DNA的损伤与修复：引发损伤的要素、损伤的类型及修复逆转录转录1转录的定义及特点2转录的模板，RNA聚合酶，转录的过程起始、延伸、终止转录后mRNA、tRNA和rRNA的加工蛋白质的生物合成1参与蛋白质生物合成的物质：遗传密码的定义及特点三类RNA在蛋白质生物合成中作用2蛋白质生物合成的过程翻译：核糖体循环3翻译后的加工【教学思索】1学生普遍反