DNA复制转录和翻译复习

会计学1DNA复制转录和翻译复习内容提要

《分子诊断学》是供高等医学检验专业本科学生使用的教材，也可供其他医学相关专业学生及医生参考。本书主要内容分为以下几个方面：（1）基础篇：着重描述了原核生物基因组、病毒基因组、真核基因组和蛋白质组等基础理论；（2）技术篇：介绍了生物大分子的分离纯化技术、分子克隆技术、DNA测序技术、PCR技术、核酸分子杂交技术、蛋白质组研究技术和生物芯片技术等；（3）应用篇：在探讨分子诊断的基本策略与方法的基础上，详细介绍了感染性疾病的分子诊断、单基因疾病的分子诊断、多基因疾病的分子诊断、移植配型、法医学鉴定、单核苷酸多肽型分析以及生物信息学在分子诊断中的应用。第1页/共47页实验1

分子生物学基本操作与训练

；实验2感受态细胞的制备，重组质粒导入大肠杆菌及重组子筛选

；实验3重组质粒DNA的小量制备；实验4重组质粒DNA限制性内切酶的酶切与鉴定

；实验5聚合酶链反应（PCR）及琼脂糖凝胶电泳；实验6基因组DNA的提取与鉴定；相关实验课程第2页/共47页复习DNA的复制、转录和翻译

基因表达调控第3页/共47页DNA复制

概念:半保留复制,半不连续复制(前导链,后随链),冈崎片段

DNA复制的酶学

DNA聚合酶(DDDP,多功能酶)

起始阶段---获得单链模板解螺旋酶,拓扑异构酶,单链结合蛋白等第4页/共47页反转录

(reversetranscription)

以RNA为模板，合成与其互补的DNA的过程,也称逆转录

。RNADNA反转录酶第5页/共47页①RNA指导的DNA聚合酶活性（RDDP）。②核糖核酸酶H活性（RNaseH）。③DNA聚合酶活性（DDDP）。反转录酶的作用－合成cDNA：反转录酶（reversetranscriptase）

是依赖RNA的DNA聚合酶，它以RNA为模板，4种dNTP为底物，催化合成DNA，此过程称为反转录过程。反转录酶是多功能酶。第6页/共47页5335

RNA(用表示)RNA-DNA杂化分子35

RNase（核酸酶H活性)

DDDP（DNA聚合酶活性）

4种dNTP

RDDP（反转录酶）引物、4种dNTP病毒双链DNA用表示）（cDNA第二链(complementaryDNA，cDNA)与病毒RNA互补的DNA(用表示)5335

535

3反转录酶的作用第7页/共47页转录(

transcription

)生物体以DNA为模板合成RNA的过程转录RNADNA

第8页/共47页转

录

的条件：原料

:

4种NTP(ATP,

UTP,

GTP,CTP)模板

:单链DNA

酶

:RNA聚合酶其他蛋白质因子复制与转录的异同?？第9页/共47页转录起始RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域;DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板需解决两个问题：第10页/共47页

模板和RNA聚合酶的辨认、结合5335结构基因调控序列RNA-pol——启动子（promoter)RNA聚合酶识别,结合并起始转录的一段高度保守性DNA序列，称为第11页/共47页

保守序列（一致性序列）开始转录TTGACAAACTGT-35

区(Pribnowbox)结合部位，影响启动子复合物形成；TATAATPuATATTAPy-10

区1-30-5010-10-40-205335识别部位，还决定启动子强度；原核生物启动子（Sextama框）间隔区第12页/共47页

原核生物的转录起始2DNA双链解开,形成转录空泡1RNA聚合酶全酶(2)与模板结合

3

在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应–

5’-pppGpN

–OH+ppiRNApol-DNA-pppGpN-OH

pppGNTPpppGpN-OHppi起始复合物:5’-pppG-OH+

NTP第13页/共47页53DNA原核生物转录过程中的现象核糖体RNARNA聚合酶第14页/共47页

转录终止------RNA聚合酶在DNA模板上停止前进，转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来

原核生物的转录终止子（terminator）1、依赖ρ因子（Rho)

的转录终止2、不依赖ρ因子的转录终止

DNA模板上靠近终止处，有些特殊的碱基序列，转录出RNA后，RNA产物形成特殊的结构来终止转录。第15页/共47页TTGCAGCCTGACAAATCAGGCTGATGGCTGGTGACTTTTTAGTCACCAGCCTTTTT

DNA或UUUU˙˙˙˙˙˙CAAUCAA茎环结构RNA第16页/共47页5’pppG5335茎环结构使转录终止：1，使RNA聚合酶变构2，使转录复合物趋于解离，RNA产物释放RNA-pol第17页/共47页

真核生物的转录起始

也需要RNA聚合酶辨认、结合转录起点，生成起始复合物。第18页/共47页-GCGC---CAAT---TATA转录起始

TATA盒（-30～-25）

CAAT盒(-75)

GC盒(-90)基因

增强子(enhancer)增强转录效率RNA聚合酶II启动子第19页/共47页DTATAABDNATATAFE

RNA聚合酶与模板DNA的结合需一系列转录因子(TF)的参与。RNA聚合酶第20页/共47页真核生物的转录终止——和转录后加工密切相关5’------AAUAAA-5’------AAUAAA--Poly(A)mRNA核酸酶-GUGUGUGAATAAAGTGTGTG转录终止的修饰点5’5’3’3’RNA-pol第21页/共47页真核生物的转录后加工内含子（intron）和外显子（exon）第22页/共47页

蛋白质的生物合成

——

翻译第23页/共47页翻译（translation）是指以新生的mRNA为模板，把核苷酸的三联体遗传密码翻译成氨基酸序列，合成多肽链的过程，是基因表达的最终目的。第24页/共47页蛋白质生物合成体系模板：mRNA

原料：20种编码氨基酸氨基酸运载体：tRNA

场所：核蛋白体酶：氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶蛋白质因子：起始因子（initiationfactors,IF;eIF）延长因子（elongationfactors,EF）释放因子（releasefactors,RF）核蛋白体释放因子（ribosomalreleasefactors,RRF）第25页/共47页一、mRNA是翻译的直接模板

开放阅读框架（openreadingframe,ORF）

mRNA从5’→3’方向，从起始密码到终止密码的序列，称为一个开放阅读框架。

遗传密码（geneticcodon）开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体，决定一个氨基酸，称为遗传密码。第26页/共47页遗传密码的特点（一）遗传密码的连续性（commaless）（二）简并性（degeneracy）（三）摆动性（wobble）（四）通用性（universal）（五）偏爱性第27页/共47页AUGUGAUAAUAG第28页/共47页二、核蛋白体是肽链合成的场所

核蛋白体由大、小亚基组成，每个亚基含有不同的蛋白质和rRNA，原核生物和真核生物又各有不同。第29页/共47页SD序列（Shine-Dalgarno)

原核生物特有的、位于mRNA上起始密码子上游的一段富含嘌呤（AGGA)碱基的短序列，是mRNA与核糖体小亚基结合位点，直接影响翻译效率，又称为核蛋白体结合位点（ribosomalbindingsite，RBS）。。

第30页/共47页

基因表达调控（controlofgeneexpression）基因表达的开启或关闭以及基因活性的增加或减弱等，受着调节和控制。

基因表达(geneexpression)--通过转录及翻译产生蛋白质产物，或转录后直接产生RNA产物的过程。基因表达调控第31页/共47页顺式作用元件（cis-actingelement）

－特异DNA序列

可调节转录的DNA片段。－－非编码序列；包括启动子、增强子、终止子、沉默子等。反式作用因子（trans-actingfactor）－蛋白质与顺式作用元件直接或间接相互作用，能调节基因转录活性的蛋白质因子。

包括转录因子，RNA聚合酶等。第32页/共47页反式作用因子（trans-actingfactor）

激活蛋白(activatorprotein）促进转录；阻遏蛋白(repressorprotein)

抑制转录；

RNA聚合酶

直接识别并结合启动子，解开DNA双螺旋，催化合成转录产物；

第33页/共47页第二节原核生物基因转录调节原核基因转录调节特点操纵子模型的普遍性操纵子—一个转录单位RNA聚合酶对转录起始的调节调节蛋白对转录起始的调节第34页/共47页操纵子（operon）：

原核生物的一段DNA序列，由几个串联排列的功能相关的结构基因，加上调控序列组成的一个完整的连续的功能单位。乳糖操纵子

P：启动子O：操纵基因Z：β-半乳糖苷酶基因Y：通透酶基因A：乙酰基转移酶基因结构基因调控序列第35页/共47页细菌对乳糖的利用及其相关的酶:

乳糖(在通透酶作用下进入细菌内）

β半乳糖苷酶（细菌中少量存在）

异乳糖

β半乳糖苷酶（细菌中少量存在）

葡萄糖+半乳糖

β半乳糖苷酶（细菌中少量存在）转乙酰基酶--乙酰半乳糖第36页/共47页乳糖操纵子－细菌以葡萄糖为能量来源葡萄糖充分时（优先利用）：

与葡萄糖代谢有关的酶基因---表达

与其他糖代谢有关的酶基因---关闭葡萄糖耗尽时，乳糖存在：

与乳糖代谢有关的酶基因

---表达

与葡萄糖代谢有关的酶基因---关闭第37页/共47页阻遏蛋白的负调控(negativecontrolofrepressor)

无乳糖(nolactose):lac操纵子处于阻遏状态(repression)第38页/共47页乳糖代谢基因表达调控图解：(没有乳糖时)

I

Ｐ

Ｏ

lacZ

lacY

lacA

调节基因启动子操纵基因结构基因RNA聚合酶mRNA转录翻译阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因转录受阻．阻遏蛋白第39页/共47页有乳糖(presenceoflactose)lac操纵子被诱导(derepression,induction)诱导剂(inducer):异乳糖、半乳糖、