第三部分 復制轉(zhuǎn)錄和翻譯

1、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 翻譯翻譯 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn) 錄錄 復制復制 復制復制 DNA RNA DNA復制復制把親代的遺傳把親代的遺傳 信息忠實地傳遞給子代。信息忠實地傳遞給子代。 在子代通過在子代通過轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄傳遞給傳遞給 RNA，再通過，再通過翻譯翻譯生成生成Pr 來表現(xiàn)生命活動。來表現(xiàn)生命活動。 1 1、DNADNA的半保留復制的半保留復制 2 2、DNADNA復制的起點與方向復制的起點與方向 3 3、DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制 4 4、DNADNA復制的分子基礎(chǔ)復制的分子基礎(chǔ) 5 5、DNADNA復制的復制的過程過程 6 6、DNADNA復制的復制的忠實性忠實性 7 7、真核生物復制

2、（、真核生物復制（端粒酶端粒酶） D N A 的的 復復 制制 DNADNA的半保留復制的半保留復制 DNA在復制時，兩條鏈解在復制時，兩條鏈解 開分別作為模板，在開分別作為模板，在DNA 聚合酶聚合酶的催化下的催化下按堿基互按堿基互 補的原則補的原則合成兩條與模板合成兩條與模板 鏈互補的新鏈，以組成新鏈互補的新鏈，以組成新 的的DNA分子。分子。由于子代由于子代 DNA分子中一條鏈來自親分子中一條鏈來自親 代，另一條鏈是新合成的，代，另一條鏈是新合成的， 這種復制方式稱為半保留這種復制方式稱為半保留 復制。復制。 DNA復制的復制的起始、方向起始、方向（5 3) 環(huán)狀環(huán)狀 DNA復制時復制時

3、 所形成的所形成的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 起始點起始點 復制叉的推進復制叉的推進 復制叉復制叉 起始點起始點 起始點起始點 起始點起始點 復制叉復制叉 復制叉復制叉 未復制未復制DNADNA 單向復制單向復制 雙向復制雙向復制 真核細胞真核細胞DNADNA多個起點復制多個起點復制（5 3 ) 起起 點點 起起 點點 起起 點點 起起 點點 起起 點點 起起 點點 復制起始點、復制子與復制叉（動畫演示）復制起始點、復制子與復制叉（動畫演示） 以以35方向的親代方向的親代DNA鏈作模板的子代鏈在復制時基鏈作模板的子代鏈在復制時基 本上是本上是連續(xù)連續(xù)進行的，其子代鏈的聚合方向為進行的，其子代鏈的聚合方向為5 3

4、，這，這 一條鏈被稱為一條鏈被稱為前導鏈前導鏈(leading strand)。 以以53方向的親代方向的親代DNA鏈為模板的子代鏈在復制時則鏈為模板的子代鏈在復制時則 是是不連續(xù)不連續(xù)的，其鏈的聚合方向也是的，其鏈的聚合方向也是5 3 ，這條鏈被稱，這條鏈被稱 為為后隨后隨/滯后鏈滯后鏈(lagging strand)。 前導鏈連續(xù)復制而后隨鏈不連續(xù)復制，就是復制的前導鏈連續(xù)復制而后隨鏈不連續(xù)復制，就是復制的半不半不 連續(xù)性連續(xù)性。 DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制 兩條子鏈的合成方向都是兩條子鏈的合成方向都是5353 后隨鏈是不連續(xù)合成的，后隨鏈是不連續(xù)合成的，DNA在復制時，由在

5、復制時，由后隨鏈后隨鏈 所形成的一些子代所形成的一些子代DNA不連續(xù)的短片段不連續(xù)的短片段稱為稱為岡崎片岡崎片 段段(Okazaki fragment)。 岡崎片段的大小，在原核生物中約為岡崎片段的大小，在原核生物中約為10002000個個 核苷酸，而在真核生物中約為核苷酸，而在真核生物中約為100個核苷酸。個核苷酸。 DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制 3 5 3 5 3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向 前導鏈前導鏈 (leading strand) 后隨后隨/滯后鏈滯后鏈 (lagging strand) DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制 3 5 岡崎片段岡崎片段 (okaza

6、ki fragment) DNADNA復制的分子基礎(chǔ)復制的分子基礎(chǔ) 1. 底物底物 dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP) 2. 有關(guān)的酶有關(guān)的酶 拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶、引物酶、拓撲異構(gòu)酶、解鏈酶、引物酶、聚合酶聚合酶 （DNA聚合酶聚合酶I 、II、III）、）、DNA連接酶連接酶 3. 模板模板 單鏈的單鏈的DNA母鏈母鏈 4. 引物引物 寡核苷酸引物（寡核苷酸引物（RNA) 5. 其他蛋白質(zhì)因子其他蛋白質(zhì)因子 單鏈結(jié)合蛋白（單鏈結(jié)合蛋白（SSB維持模板維持模板 處于單鏈狀態(tài)，保護單鏈的完整）處于單鏈狀態(tài)，保護單鏈的完整） (dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 +PP

7、i DNA拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶(解旋酶）解旋酶） v既能水解，又能打斷堿基互補配對的氫鍵既能水解，又能打斷堿基互補配對的氫鍵 v打開超螺旋打開超螺旋 DNA解鏈酶解鏈酶 v解開雙螺旋解開雙螺旋 引物酶引物酶 v是是RNA聚合酶聚合酶，合成一段，合成一段RNA引物引物 3 HO 5 3 5 3 5 引物酶催化合成短鏈引物酶催化合成短鏈RNARNA引物引物分子分子 引物引物 引物引物 酶酶 引物引物是由引物酶催化合成的短鏈是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。分子。 3 5 3 5 3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向 前導鏈前導鏈 (leading strand) 后隨后隨/滯后鏈滯后鏈 (laggi

8、ng strand) DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制 3 5 岡崎片段岡崎片段 (okazaki fragment) 引物引物RNA 引物引物RNA 引物引物RNA 在原核生物中目前發(fā)現(xiàn)在原核生物中目前發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶有三種，分別命名為聚合酶有三種，分別命名為 DNA聚合酶聚合酶（pol ），），DNA聚合酶聚合酶（pol ），），DNA 聚合酶聚合酶（pol ），），這三種酶都屬于具有多種酶活性的多這三種酶都屬于具有多種酶活性的多 功能酶。功能酶。 參與參與DNA復制的主要是復制的主要是DNA聚合酶聚合酶 和和 DNA聚合酶聚合酶 種類和生理功能種類和生理功能 原核生物中的三種原核

9、生物中的三種DNADNA聚合酶聚合酶 切除引物切除引物 DNA聚合酶的活性聚合酶的活性 5至至3的聚合活性的聚合活性 5 3方向方向鏈的延伸鏈的延伸 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 5 3外切酶活性外切酶活性切除引物切除引物 3 5外切酶活性外切酶活性校對功能校對功能 參與參與DNA復制的復制的DNA聚合酶，必須以一段具有聚合酶，必須以一段具有3 端自由羥基（端自由羥基（3-OH）的）的RNA作為作為引物引物(primer) ， 才能開始聚合子代才能開始聚合子代DNA鏈。鏈。 RNA引物的大小，在原核生物中通常為引物的大小，在原核生物中通常為50 100個個 核苷酸，在真核生物中約為核苷酸，在真

10、核生物中約為10個核苷酸。個核苷酸。RNA引引 物的堿基順序，與其模板物的堿基順序，與其模板DNA的堿基順序相配對的堿基順序相配對 需要引物需要引物 5至至 3的聚合活性（的聚合活性（ 5 3 ） pp pp p ppPPP OH OH OH 5 5 PPi N1 N2 N3 N1N2N3 5 3 3 DNA-pol的核酸外切酶活性和及時校讀的核酸外切酶活性和及時校讀 A：DNA-pol外切酶活性外切酶活性3 5切除錯配堿基；并用切除錯配堿基；并用 其其聚合酶活性聚合酶活性5 3摻入正確配對的底物摻入正確配對的底物 B：堿基配對正確，：堿基配對正確， DNA-pol不表現(xiàn)外切酶活性。不表現(xiàn)外切

11、酶活性。 3 5外切酶活性外切酶活性 校對功能校對功能 連連 接接 酶酶 連連 接接 缺缺 口口 Mg2+ 連接酶連接酶 ATPATP PPiPPi A TC G P TT PPP AACCT GA P AC PPPP OH TG G A TC G P TT PPP AACCT GA P AC PPP TG G P 缺口缺口 3 35 5 5 53 3 模板鏈模板鏈 模板鏈模板鏈 3,5磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 DNADNA的復制過程的復制過程 （一）（一） 復制的起始復制的起始 （二）（二） 復制的延伸復制的延伸 （三）（三） 復制的終止復制的終止 起始的過程起始的過程 打開打開DNA超螺鏈超螺

12、鏈 打開雙螺旋打開雙螺旋 防止復螺旋防止復螺旋 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 解鏈酶解鏈酶 引引 物物 引物酶引物酶 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 合成合成 引物引物 DNA復制起始過程復制起始過程 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 解鏈酶解鏈酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 DNA聚合酶聚合酶 引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體 DNA連接酶連接酶 引物引物 DNA雙鏈雙鏈 5 3 5 3 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 解鏈酶解鏈酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 DNA聚合酶聚合酶 引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體 DNA連接酶連接酶 引物引物 DNA復制起始的過程復制起始的過程 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 與與DNA雙鏈雙鏈 結(jié)合，松弛結(jié)合，松

13、弛 超螺旋。超螺旋。 5 3 5 3 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 解鏈酶解鏈酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 DNA聚合酶聚合酶 引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體 DNA連接酶連接酶 引物引物 DNA復制起始過程復制起始過程 解鏈酶解開解鏈酶解開 DNA雙螺旋雙螺旋 5 3 5 3 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 解鏈酶解鏈酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 DNA聚合酶聚合酶 引物酶及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體 DNA連接酶連接酶 引物引物 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 防止復螺旋防止復螺旋 5 3 5 3 DNA復制起始的過程復制起始的過程 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶 解鏈酶解鏈酶 單鏈結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白 DNA聚合酶聚合酶 引物酶

14、及引發(fā)體引物酶及引發(fā)體 DNA連接酶連接酶 引物引物(RNA) DNA復制起始過程復制起始過程 引物酶合成引物引物酶合成引物 5 3 5 3 (二二)DNA復制的延伸復制的延伸DNA聚合酶聚合酶 1. DNA聚合酶聚合酶把新生鏈的第一個脫氧核苷酸把新生鏈的第一個脫氧核苷酸 加到加到引物的引物的3OH上，開始新生鏈的合成過程上，開始新生鏈的合成過程 AG T AC T A A T DNA DNA 聚合酶聚合酶 A C G A C G T T 引物引物 AG T AC T A A T A G C G A C G G T T T T 組成組成 DNA 的脫氧核糖核苷酸一個個連接起來的脫氧核糖核苷酸一

15、個個連接起來 3,5-磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 引物引物 AG T AC T A A T G C G A C G G T T TT A 引物引物 AG T AC T A A T G C G A C G T T GTTA 引物引物 AG T AC T A A T G C G A C G T GTTAA 引物引物 AG T AC T A A T G C G A C G GTTAA T 引物引物 AG T AC T A A T G C G A C G GTTAA TA 引物引物 AG T AC T A A T G C G C G GTTAA T A T 引物引物 AG T AC T A A T G G

16、C G GTTAA TA T C 引物引物 AG T AC T A A T G G C G GTTAA TA T C DNADNA模板鏈模板鏈 DNA新鏈新鏈 引物引物 2.半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制 與岡崎片段與岡崎片段 前導鏈前導鏈 滯后鏈滯后鏈 岡崎片段岡崎片段 5 3 5 3 2.半不連續(xù)復制半不連續(xù)復制 與岡崎片段與岡崎片段 前導鏈、前導鏈、后隨鏈后隨鏈/滯后滯后 鏈、鏈、半半不連續(xù)復制、不連續(xù)復制、 岡崎片段岡崎片段。 3 35 5 3 35 5 3 35 5 DNA連接酶 3 35 5 DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶聚合酶 5 3 3 5 ( (三三) )復制的終止復制的終止 遇

17、到遇到終止子終止子停止復停止復 制制 DNA聚合酶聚合酶利利 用用 5 3外切酶外切酶 活性活性水解引物水解引物 DNA聚合酶聚合酶聚聚 合活性合活性填補缺口填補缺口 DNA連接酶連接酶連接連接 缺口。缺口。 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 原核細胞原核細胞DNADNA的的 半不連續(xù)、半保半不連續(xù)、半保 留復制過程留復制過程 復制叉的復制叉的 移動方向移動方向 拓撲異拓撲異 構(gòu)酶構(gòu)酶 DNA聚合聚合 酶酶III 解鏈酶解鏈酶 RNA引物引物 引物體引物體 DNA聚聚 合酶合酶I SSB 3 3 5 前導前導 鏈鏈 滯后滯后 鏈鏈 3 5 復制的起始、復制的起

18、始、 方向方向 DNADNA鏈的合鏈的合 成與延長成與延長 DNADNA鏈合鏈合 成的終止成的終止 5 RNA引物引物 3 3 DNA連連 接酶接酶 DNA聚聚 合酶合酶 復制的忠實性復制的忠實性 DNA復制過程是一個高度精確的過程，復制過程是一個高度精確的過程， 據(jù)估計，大腸桿菌據(jù)估計，大腸桿菌DNA復制復制109-1010堿基對僅堿基對僅 出現(xiàn)一個誤差，保證復制忠實性的原因主要出現(xiàn)一個誤差，保證復制忠實性的原因主要 有以下四點有以下四點: a、DNA聚合酶的高度專一性（嚴格遵循聚合酶的高度專一性（嚴格遵循 堿基配對原則）堿基配對原則） b、DNA聚合酶的校對功能（錯配堿基被聚合酶的校對功能

19、（錯配堿基被3-5 外切酶切除）外切酶切除） c、起始時以、起始時以RNA作為引物作為引物 d、DNA的損傷修復系統(tǒng)的損傷修復系統(tǒng) u基因表達包括基因表達包括轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄和和翻譯翻譯 兩個過程，兩個過程，轉(zhuǎn)錄的起始轉(zhuǎn)錄的起始是基是基 因表達的第一步，也是基因因表達的第一步，也是基因 表達調(diào)節(jié)的主要控制點表達調(diào)節(jié)的主要控制點 u 轉(zhuǎn)錄的概念轉(zhuǎn)錄的概念 轉(zhuǎn)錄的概念和轉(zhuǎn)錄的概念和DNADNA的的模板模板鏈和鏈和編碼編碼鏈鏈 轉(zhuǎn)錄是在轉(zhuǎn)錄是在DNADNA的指導下的指導下的的RNARNA聚合酶聚合酶的催化下，按的催化下，按 照照堿基配對的原則堿基配對的原則，以，以四種四種NTPNTP為原料合成一條與模為原料

20、合成一條與模 板板DNADNA互補的互補的RNARNA的過程。的過程。RNARNA的轉(zhuǎn)錄從的轉(zhuǎn)錄從DNADNA模板的特模板的特 定位點開始，并在一定的位點終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域為定位點開始，并在一定的位點終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域為 一個轉(zhuǎn)錄單位。一個轉(zhuǎn)錄單位。 啟動子啟動子 終止子終止子 模板鏈模板鏈/ /無無義鏈義鏈 編碼鏈編碼鏈/ /有義鏈有義鏈/ /非模板鏈非模板鏈 非信息區(qū)非信息區(qū) 5 5 3 3 轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性轉(zhuǎn)錄的連續(xù)性 lRNARNA轉(zhuǎn)錄合成時，以轉(zhuǎn)錄合成時，以DNADNA作為模板，在作為模板，在RNARNA聚聚 合酶合酶的催化下，的催化下，連續(xù)連續(xù)合成一段合成一段RNARNA鏈。鏈。 轉(zhuǎn)錄的單

21、向性轉(zhuǎn)錄的單向性 RNARNA轉(zhuǎn)錄合成時，只能向一個方向進行聚合，轉(zhuǎn)錄合成時，只能向一個方向進行聚合， 即即RNARNA鏈的合成方向也為鏈的合成方向也為5 5 3 3 大腸桿菌大腸桿菌RNARNA聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖 核心酶核心酶(2 2 ) ) 起始因子起始因子 和模板和模板DNADNA結(jié)合結(jié)合 與底物結(jié)合催化聚合反應與底物結(jié)合催化聚合反應 與轉(zhuǎn)錄頻率相關(guān)與轉(zhuǎn)錄頻率相關(guān) 全酶全酶(2 2 ) ) RNA聚合酶缺乏聚合酶缺乏 35外切酶活性因此外切酶活性因此 無校對功能無校對功能 不需引物不需引物 RNA聚合酶催化的反應聚合酶催化的反應 A C G A C G U U 模板模板

22、DNA 5 3 5 3 新合成新合成RNA 合成方向合成方向 3 3 5 5 - -磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵 . 起始位點的識別：起始位點的識別：識別正確的識別正確的啟動位點啟動位點(啟動子啟動子 一段保守一段保守DNA序列位于基因上游，是序列位于基因上游，是RNA聚合酶結(jié)聚合酶結(jié) 合并開始轉(zhuǎn)錄的位置，合并開始轉(zhuǎn)錄的位置，-35區(qū)、區(qū)、-10區(qū)、區(qū)、+1)并形成復合并形成復合 物物,使局部使局部DNA結(jié)構(gòu)松散，打開結(jié)構(gòu)松散，打開17bp暴露出暴露出DNA模板模板 鏈，有利于鏈，有利于RNA聚合酶聚合酶進入進入轉(zhuǎn)錄泡轉(zhuǎn)錄泡 3 5 +1 轉(zhuǎn)錄起始點轉(zhuǎn)錄起始點 AACTGT ATATTA TTGACA

23、 TATAAT 3 5 35序列序列 Sextama 框框 全酶結(jié)合位點全酶結(jié)合位點 10序列序列 Pribnow框框 核心酶結(jié)合位點核心酶結(jié)合位點 -35 -10 pppG或或pppA 5 5 5 5 3 3 3 3 模板鏈模板鏈 E .鏈的延長：鏈的延長：以以NTP為原料和能量，為原料和能量，DNA模板鏈為模模板鏈為模 板，靠板，靠核心酶核心酶的催化，核苷酸間通過的催化，核苷酸間通過3 ,5 -磷酸二酯磷酸二酯 鍵鍵形成核糖核酸鏈形成核糖核酸鏈(RNA) . 轉(zhuǎn)錄起始：轉(zhuǎn)錄起始：轉(zhuǎn)錄起始不需要引物，轉(zhuǎn)錄起始不需要引物，加入的加入的第一個第一個 核苷三磷酸常是核苷三磷酸常是GTP或或ATP。

24、第一個核苷三磷酸一。第一個核苷三磷酸一 旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點到合成幾個核苷酸，旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點到合成幾個核苷酸，亞基就會亞基就會 被釋放脫離核心酶。被釋放脫離核心酶。 RNA鏈的延伸（轉(zhuǎn)錄泡）圖解鏈的延伸（轉(zhuǎn)錄泡）圖解 3 5 RNA-DNARNA-DNA雜交螺旋雜交螺旋 RNA聚合酶的移動聚合酶的移動 方向方向35 新生新生RNA 復鏈復鏈 解鏈解鏈 有義鏈有義鏈/編編 碼鏈碼鏈 模板鏈（無義鏈）模板鏈（無義鏈） 延長部位延長部位 . 轉(zhuǎn)錄終止：轉(zhuǎn)錄終止：終止子和終止子和因子因子 終止子：終止子：具有一段富含具有一段富含G-C的回文區(qū)域，轉(zhuǎn)錄生成的的回文區(qū)域，轉(zhuǎn)錄生成的 RNA鏈可形成鏈可形

25、成發(fā)夾發(fā)夾結(jié)構(gòu)，影響結(jié)構(gòu)，影響RNA聚合酶的行進使轉(zhuǎn)聚合酶的行進使轉(zhuǎn) 錄終止錄終止 因子：因子：當當RNA聚合酶移動至終止子部位時，聚合酶移動至終止子部位時，因子與其因子與其 結(jié)合使轉(zhuǎn)錄終止結(jié)合使轉(zhuǎn)錄終止 R R N N A A 合合 成成 過過 程程 起始起始 雙鏈雙鏈DNA 局部解開局部解開 第一個磷第一個磷 酸二酯鍵酸二酯鍵 形成形成 終止階段終止階段 解鏈區(qū)到達解鏈區(qū)到達 基因終點基因終點 延長階段延長階段 5 3 RNA 啟動子啟動子 終止子終止子 5 RNA核心核心酶酶 5 3 5 3 5 5 3 離開離開 12.1 遺傳密碼遺傳密碼 12.2 tRNA的的結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能 1

26、2.3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)合成機制合成機制 12.4 蛋白質(zhì)合成的蛋白質(zhì)合成的過程過程 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成 一、概述 遺傳密碼遺傳密碼:指核苷酸三聯(lián)體決定氨基酸的對應關(guān)系指核苷酸三聯(lián)體決定氨基酸的對應關(guān)系 密碼子密碼子:為一個氨基酸編碼為一個氨基酸編碼進入蛋白質(zhì)多肽鏈進入蛋白質(zhì)多肽鏈特定特定 線性位置線性位置的的三個核苷酸單位三個核苷酸單位稱為密碼子（稱為密碼子（Coden） 或三聯(lián)體密碼。或三聯(lián)體密碼。 密碼子是按密碼子是按53方向編碼，不重疊、無標點不停方向編碼，不重疊、無標點不停 頓頓、共有、共有64個個密碼子密碼子 有有終止信號終止信號：UAG、UAA、UGA 有有起始信號起始

27、信號：AUG（真核中（真核中起始起始為為Met、原核中、原核中 起始起始為為fMet。在真核原核。在真核原核翻譯中間翻譯中間為為Met） 遺傳密碼遺傳密碼 遺遺 傳傳 密密 碼碼 Third letter 密碼子的特點：密碼子的特點： 簡并性簡并性：同一種：同一種AA有兩個或更多密碼子的現(xiàn)有兩個或更多密碼子的現(xiàn) 象稱為密碼子的象稱為密碼子的簡并性簡并性；對應于同一種；對應于同一種AA的不的不 同密碼子稱為同密碼子稱為同義密碼子同義密碼子。 普遍性普遍性/通用性通用性：指各種低等和高等生物，包：指各種低等和高等生物，包 括病毒、細菌及真核生物，基本上共用一套遺傳括病毒、細菌及真核生物，基本上共用

28、一套遺傳 密碼。只有很少數(shù)例外。密碼。只有很少數(shù)例外。 轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)運活化的活化的AAAA至至mRNAmRNA模板模板 上上 4個關(guān)鍵位點個關(guān)鍵位點 tRNA3-CCA-OH的氨基酸的氨基酸 接受位點接受位點 識別密碼子的識別密碼子的反密碼子反密碼子位點位點 D環(huán)上識別環(huán)上識別氨酰氨酰-tRNA合成合成 酶酶位點位點 TC環(huán)環(huán)上上核糖體核糖體的識別位點：的識別位點： 與大亞基的與大亞基的5srRNA互補識互補識 別別 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase) 氨基酸活化的反應氨基酸活化的反應 氨基酸氨基酸 + tRNA氨酰氨酰- tRNA ATP AMP

29、PPi 氨酰氨酰-tRNA合成酶合成酶 活化反應活化反應形成酯鍵形成酯鍵 AA的活化形式的活化形式 第一步反應第一步反應 氨基酸氨基酸 ATP-E 氨酰氨酰-AMP-E PPi 活化過程：活化過程： 第二步反應第二步反應 氨酰氨酰-AMP-E tRNA 氨酰氨酰-tRNA AMP E N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNAfMet的形成的形成 CHOCHO-HN-CH-COO-tRNA-HN-CH-COO-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S COO- COO- + +H H2 2N-CH-COO-tRNAN-CH-COO-tRNA CH CH2 2 CH CH2 2 S S

30、COO- COO- Met-tRNAMet-tRNAMet Met fMet-tRNAfMet-tRNAfMet fMet N N10 10- -甲酰 甲酰FHFH4 4FHFH4 4 轉(zhuǎn)甲酰酶轉(zhuǎn)甲酰酶 氨酰氨酰- tRNA- tRNA合成酶特點合成酶特點 a a、專一識別位點：、專一識別位點： 專一識別所需要的專一識別所需要的AAAA，每種，每種AAAA都有專都有專 一的酶，只作用于一的酶，只作用于L-L-氨基酸，不作用于氨基酸，不作用于D-D-氨氨 基酸。基酸。 識別專一性或特定的識別專一性或特定的tRNAtRNA。 b b、校對作用：、校對作用：氨酰氨酰- tRNA- tRNA合成酶的水

31、解合成酶的水解 部位可以水解錯誤活化的氨基酸。部位可以水解錯誤活化的氨基酸。 蛋白質(zhì)合成機制蛋白質(zhì)合成機制: : tRNAtRNA的負載是的負載是特異性特異性的，的，tRNAtRNA的反密碼子與的反密碼子與 被翻譯的被翻譯的mRNAmRNA密碼子相互作用的密碼子相互作用的特異性特異性，氨酰，氨酰 化的化的特異性特異性保證保證tRNAtRNA攜帶特定的氨基酸攜帶特定的氨基酸。 mRNAmRNA按按5353方向方向讀取密碼子，讀取密碼子，tRNAtRNA的反的反 密碼子與被翻譯的密碼子與被翻譯的mRNAmRNA密碼子之間堿基配對是密碼子之間堿基配對是 反向平行的反向平行的，mRNAmRNA密碼子的

32、密碼子的第三位第三位堿基配對時堿基配對時 可以可以擺動擺動減少堿基改變時造成減少堿基改變時造成AAAA的改變的改變。 密密 碼碼 子子 與與 反反 密密 碼碼 子子 的的 配配 對對 關(guān)關(guān) 系系 反密碼子反密碼子 tRNA 5 3 A U C 5 mRNA 3 密碼子密碼子 1 2 3 反向反向 擺動配對擺動配對 反密碼子與密碼子之間的堿基配對反密碼子與密碼子之間的堿基配對 A U C G 反密碼子第一位堿基反密碼子第一位堿基 密碼子第三位堿基密碼子第三位堿基 G U C U A G I U C A 結(jié)果：一種結(jié)果：一種tRNAtRNA 能與多個一二位能與多個一二位 相同的簡并密碼相同的簡并密

33、碼 子配對子配對減少減少 有害突變有害突變 一、概述 基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過基因的遺傳信息在轉(zhuǎn)錄過 程中從程中從DNA轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移到 mRNA，再由，再由mRNA將這將這 種遺傳信息表達為蛋白質(zhì)種遺傳信息表達為蛋白質(zhì) 中氨基酸順序中氨基酸順序的過程叫做的過程叫做 翻譯翻譯。 合成體系：合成體系：20種氨基酸、種氨基酸、 mRNA、tRNA、核糖體、核糖體、 酶和因子、無機離子、酶和因子、無機離子、 ATP 、GTP 合成方向：合成方向：NC端端。 概概 述述 mRNA攜帶著攜帶著DNA的的 遺傳信息，多肽鏈的遺傳信息，多肽鏈的 合成模板合成模板 蛋白質(zhì)合成時，蛋白質(zhì)合成時， mRNA結(jié)合于結(jié)合于

34、核糖體核糖體 小亞基小亞基上，大亞基結(jié)上，大亞基結(jié) 合帶氨基酸的合帶氨基酸的tRNA， tRNA的反密碼子與的反密碼子與 mRNA密碼子配對密碼子配對。 原核生原核生 物核糖物核糖 體組成體組成 真核生真核生 物核糖物核糖 體組成體組成 核糖體核糖體 翻譯的翻譯的 場所場所 翻翻 譯譯 的的 步步 驟驟 、肽鏈的肽鏈的形成形成 （起始、延長、終止）（起始、延長、終止） 、肽鏈的、肽鏈的釋放釋放 、氨基酸的活化、氨基酸的活化 原核生物多肽鏈的合成過程原核生物多肽鏈的合成過程 原核生物多肽鏈的合成分為三個階段：原核生物多肽鏈的合成分為三個階段： 肽鏈合成的肽鏈合成的起始起始、肽鏈的、肽鏈的延長延長

35、、肽鏈合成、肽鏈合成 的的終止終止。 A A、肽鏈合成的起始肽鏈合成的起始 B B、肽鏈的延長肽鏈的延長 C C、肽鏈合成的終止肽鏈合成的終止 原核生物中原核生物中肽鏈合成的起始肽鏈合成的起始 30S30S亞基亞基 mRNA mRNA IF3- IF1IF3- IF1復合物復合物 30S mRNA 30S mRNA GTPGTP- - fMet tRNA- fMet tRNA- IF2- IF1IF2- IF1復合物復合物 70S70S起始復合物起始復合物 mRNAmRNA + +30S30S亞基亞基- -IF3IF3 IF2-GTP-fMet-tRNA IF3 50S50S亞基亞基 IF2+

36、 IF1+GDP+Pi IF1 70S70S起始起始 復合物復合物 IF-1 IF-3 A U G 53 IF-2-GTP IF-2 GDP Pi 三個與三個與tRNA結(jié)合的位點：結(jié)合的位點： A位：位：又稱又稱受位受位或或氨氨酰基位，可與新進入的氨基酰基位，可與新進入的氨基 酰酰tRNA結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。結(jié)合；由大、小亞基成分構(gòu)成。 P位：位：又稱又稱給位給位或或肽肽酰基位，結(jié)合起始氨基酰酰基位，結(jié)合起始氨基酰 tRNA， 在延伸中結(jié)合延伸中的肽酰基并向在延伸中結(jié)合延伸中的肽?；⑾駻位給位給 出肽酰基；由大、小亞基成分構(gòu)成。出肽?；挥纱?、小亞基成分構(gòu)成。 E位：位：又稱又稱出口位出口位/排出位排出位，空載，空載tRNA脫離核糖脫離核糖 體前的結(jié)合位點；主要由大亞基成分構(gòu)成。體前的結(jié)合位點；主要由大亞基成分構(gòu)成。 核蛋白體大、小亞基的功能核蛋白體大、小亞基的功能 原核生物翻譯過程中核蛋