基因表達(dá)的教案

基因表達(dá)的教案第1頁(yè)/共130頁(yè)中心法則（TheCentralDogma）﹡DNA是遺傳信息的載體﹡DNA通過(guò)復(fù)制，將遺傳信息代代相傳。﹡通過(guò)基因表達(dá)（轉(zhuǎn)錄和翻譯），將DNA分子攜帶的遺傳信息轉(zhuǎn)變?yōu)榈鞍踪|(zhì)分子的氨基酸信息或RNA的信息，從而表現(xiàn)出生物體的各種遺傳性狀。﹡RNA參與遺傳信息的表達(dá)過(guò)程。﹡RNA也可作為遺傳信息的載體。﹡以RNA攜帶遺傳信息的病毒可以RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA。第2頁(yè)/共130頁(yè)DNA的生物合成（復(fù)制replication）由親代DNA合成兩個(gè)相同子代DNA的過(guò)程復(fù)制DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基配對(duì)規(guī)律第3頁(yè)/共130頁(yè)DNA復(fù)制的基本特性半保留性(Semi-Conservative)雙向復(fù)制半不連續(xù)性(Semi-discontinuous)

領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)-連續(xù)合成隨從鏈(LaggingStrand)-不連續(xù),生成岡崎片段(Okazakifragment)第4頁(yè)/共130頁(yè)DNA復(fù)制的方式半保留復(fù)制(SemiconservativeReplication)DNA復(fù)制時(shí)，親代DNA雙鏈解開(kāi)，每股單鏈作為模板，以四種dNTP為原料，按堿基互補(bǔ)原則，由DNA聚合酶催化合成與模板互補(bǔ)的新鏈，新合成的兩個(gè)子代DNA分子與親代DNA分子堿基序列完全相同，且其中一股單鏈來(lái)自親代DNA，另一股單鏈?zhǔn)切潞铣傻摹＿@種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。按半保留復(fù)制方式，子代保留了親代DNA的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。是物種穩(wěn)定的分子基礎(chǔ)，但是相對(duì)的，不是絕對(duì)的。第5頁(yè)/共130頁(yè)第6頁(yè)/共130頁(yè)

ori雙向復(fù)制復(fù)制是在DNA分子的特定位點(diǎn)開(kāi)始，稱為復(fù)制起始點(diǎn)ori原核生物的DNA只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)真核生物染色體DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制是從一個(gè)起始點(diǎn)開(kāi)始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行第7頁(yè)/共130頁(yè)

領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)

順著解鏈方向生成的子鏈，其復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，得到一條連續(xù)的子鏈。半不連續(xù)性復(fù)制第8頁(yè)/共130頁(yè)

隨從鏈(laggingstrand)

復(fù)制方向與解鏈方向相反，須等解開(kāi)足夠長(zhǎng)度的模板鏈才能繼續(xù)復(fù)制，得到的子鏈由不連續(xù)的片段所組成。岡崎片段(Okazakifragment)第9頁(yè)/共130頁(yè)DNA復(fù)制體系復(fù)制是在酶催化下的核苷酸聚合過(guò)程,需要多種物質(zhì)的共同參與:底物：即dATP、dGTP、dCTP和dTTP，總稱dNTP聚合酶(polymerase)：DNA-pol，從5‘-3’方向延伸與模板互補(bǔ)的子代鏈模板（template）：指解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈引物（primer）：提供3'-OH末端，使dNTP可以依次聚合其他酶和蛋白質(zhì)因子第10頁(yè)/共130頁(yè)復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)核苷酸和核苷酸之間通過(guò)磷酸二酯鍵連接。方向5'→3'

第11頁(yè)/共130頁(yè)DNA聚合酶

(依賴DNA的DNA聚合酶)原核生物的DNA聚合酶大腸桿菌(E.coli)有DNA-polⅠ、DNA-polⅡ、DNA-polⅢ三種Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ=400:40:20第12頁(yè)/共130頁(yè)DNA-polⅠ:單一肽鏈,對(duì)復(fù)制中的錯(cuò)誤進(jìn)行校讀，對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)的空隙進(jìn)行填補(bǔ)。DNA-polⅢ：是E.coli的復(fù)制酶，在復(fù)制延長(zhǎng)中真正起聚合新鏈作用的DNA聚合酶。由10種亞基組成的不對(duì)稱二聚體3’→5’外切酶活性5’→3’聚合酶活性

第13頁(yè)/共130頁(yè)DNA-polⅢ第14頁(yè)/共130頁(yè)真核生物的DNA聚合酶真核生物DNA聚合酶已發(fā)現(xiàn)5種,分別稱為DNA-polα、β、γ、δ、ε。DNA-polα和δ

都是復(fù)制延長(zhǎng)中起催化作用；DNA-polε

與原核生物的DNA-polⅠ相似，在復(fù)制中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口作用；DNA-polβ

無(wú)其他DNA-pol時(shí)起作用；DNA-polγ催化線粒體DNA合成。第15頁(yè)/共130頁(yè)

聚合反應(yīng)機(jī)理：依賴于引物和模板催化核苷酸聚合有方向性：5′3′第16頁(yè)/共130頁(yè)DNA復(fù)制的保真性依賴于(1)遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律(2)聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)中對(duì)堿基的選擇功能(3)復(fù)制出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)有即時(shí)校讀功能第17頁(yè)/共130頁(yè)第18頁(yè)/共130頁(yè)第19頁(yè)/共130頁(yè)*參加DNA復(fù)制的主要酶和蛋白質(zhì)DNA聚合酶(DNAPolymerase)：從5'-3'方向延伸與模板互補(bǔ)的子代鏈.引物酶(Primase)：與其他多種蛋白組成多蛋白復(fù)合體-引發(fā)體，催化RNA引物合成和復(fù)制起始.DNA連接酶(DNALigase)：催化一個(gè)雙鏈DNA的5'磷酸與另一雙鏈DNA的3'-OH形成磷酸二酯鍵.DNA解鏈酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶：打開(kāi)DNA雙鏈，復(fù)制中的解旋,防止母鏈與新鏈的打結(jié)、纏繞；SSB：維持模板處于單鏈狀態(tài),避免重新形成雙鏈;保護(hù)單鏈完整性,防止被核酸酶水解；端粒酶(Telomerase)第20頁(yè)/共130頁(yè)

DNA生物合成過(guò)程起始延長(zhǎng)終止第21頁(yè)/共130頁(yè)第22頁(yè)/共130頁(yè)終止階段E.coli（環(huán)狀染色體）的兩個(gè)復(fù)制叉的匯合點(diǎn)就是復(fù)制的終點(diǎn)（termination,Ter），一般位于環(huán)形染色體和Oric相對(duì)處。也有特異的終止區(qū)序列，復(fù)制終止時(shí)，RNA引物被polI切除，并延長(zhǎng)填補(bǔ)空缺，DNA連接酶連接二個(gè)DNA片段，形成完整的DNA鏈。真核DNA復(fù)制的同時(shí),組蛋白、非組蛋白同時(shí)合成,復(fù)制完成后,裝配成核小體,進(jìn)一步組成染色體。第23頁(yè)/共130頁(yè)DNAligaseDNApolymeraseDNApolymeraseIinprokaryotesRNAseHineukaryotes切除引物填補(bǔ)空隙連接DNApolymeraseDNAligase第24頁(yè)/共130頁(yè)真核生物DNA復(fù)制的特點(diǎn)真核染色質(zhì)DNA結(jié)構(gòu)龐大，DNA復(fù)制有多個(gè)起始點(diǎn)，通過(guò)許多獨(dú)立復(fù)制子完成。每個(gè)復(fù)制子有固定復(fù)制起點(diǎn)，雙向復(fù)制。真核細(xì)胞DNA聚合速度比原核DNA-pol慢，隨后鏈也是不連續(xù)合成，岡崎片段比原核細(xì)胞的短，只有數(shù)百個(gè)核苷酸。真核生物DNA聚合酶有DNA-polα、β、γ、δ、ε。DNA-polα和δ都是復(fù)制延長(zhǎng)中起催化作用。還需其它因子參與，如復(fù)制因子，增殖細(xì)胞核抗原等。真核DNA復(fù)制的同時(shí),組蛋白、非組蛋白同時(shí)合成,復(fù)制完成后,裝配成核小體,進(jìn)一步組成染色體。第25頁(yè)/共130頁(yè)真核生物線狀染色體復(fù)制終止第26頁(yè)/共130頁(yè)222222第27頁(yè)/共130頁(yè)

端粒與端粒酶

端粒(telomere)是位于真核細(xì)胞線性染色體末端的特殊結(jié)構(gòu),由一段串聯(lián)重復(fù)的富含T、G的DNA短序列與端粒結(jié)合蛋白構(gòu)成；端粒具有穩(wěn)定染色體，防止末端降解和融合的功能；并維持

DNA復(fù)制的完整性。端粒DNA序列在進(jìn)化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，由長(zhǎng)5-10bp的重復(fù)單位串聯(lián)而成，人類的重復(fù)序列為

TTAGGG，長(zhǎng)約15kb；端粒平均長(zhǎng)度隨細(xì)胞分裂次數(shù)的增多及年齡的增長(zhǎng)而變短,

端粒DNA逐漸變短而消失,可導(dǎo)致染色體穩(wěn)定性下降，細(xì)胞隨之衰老。第28頁(yè)/共130頁(yè)熒光原位雜交顯示的端粒（上）和端粒序列（下）第29頁(yè)/共130頁(yè)端粒酶(telomerase)由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的一種核糖核蛋白復(fù)合體，RNA分子含復(fù)制端粒DNA所需的核苷酸模板，其蛋白質(zhì)部分具有逆轉(zhuǎn)錄酶活性。能以自身的RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成端粒DNA，維持端粒的長(zhǎng)度。人類端粒酶含三部分：端粒酶RNA(HumantelomeraseRNA,hTR)、端粒酶協(xié)同蛋白(Humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(Humantelomerasereversetranscriptase,hTRT).除骨髓干細(xì)胞、胚胎原始干細(xì)胞等細(xì)胞外,大多數(shù)正常人體細(xì)胞檢測(cè)不到端粒酶活性。惡性腫瘤細(xì)胞中,85%～90%端粒酶強(qiáng)陽(yáng)性。端粒酶可作為腫瘤標(biāo)志和腫瘤治療靶點(diǎn).

第30頁(yè)/共130頁(yè)第31頁(yè)/共130頁(yè)第32頁(yè)/共130頁(yè)

人類和各種生物細(xì)胞的遺傳物質(zhì)是相對(duì)穩(wěn)定的，在一定的內(nèi)外環(huán)境影響下可以發(fā)生變化，DNA分子堿基的改變，即遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變引起遺傳信息的改變，稱之為突變（mutation）,基因的突變與各種疾病的發(fā)生有密切的關(guān)系。DNA的損傷與修復(fù)第33頁(yè)/共130頁(yè)一．基因突變/DAN損傷的基本概念

◆DNA分子在結(jié)構(gòu)上發(fā)生堿基對(duì)或排列順序的改變，并導(dǎo)致遺傳信息和表型的改變?！糇园l(fā)突變（spontaneousmutation）----在自然條件下，由于復(fù)制錯(cuò)誤、DNA鏈中堿基的改變（如胞嘧啶、腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤的脫氨基）和丟失、以及正常代謝產(chǎn)生的氧自由基等對(duì)DNA造成的損傷或突變等。每一個(gè)堿基的突變率為10-9～10-10?！粽T發(fā)突變（inducedmutation）----使用突變劑（即可以誘導(dǎo)DNA突變的物理，化學(xué)及生物學(xué)因素）處理生物體所產(chǎn)生的突變稱之為誘發(fā)突變，其突變率比前者高千倍以上?！艋蚪MDNA以外的突變---線粒體DNA突變。第34頁(yè)/共130頁(yè)二聚體的形成,影響了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),使復(fù)制和轉(zhuǎn)錄受阻二．引發(fā)突變的因素1.物理因素------紫外線，電離輻射和X射線等。如紫外線可以引起DNA分子中相鄰的兩個(gè)嘧啶堿共價(jià)相連而形成二聚體，另外也可以造成DNA雙鏈交聯(lián)或單鏈斷裂2.化學(xué)因素如羥胺，烷化劑，亞硝酸鹽和堿基類似物等3．生物因素------病毒感染，以及細(xì)菌和真菌毒素等第35頁(yè)/共130頁(yè)化學(xué)誘變劑(許多為致癌劑)

化工產(chǎn)品、工業(yè)排放物、食品防腐劑、添加劑、農(nóng)藥、汽車排放的廢氣等；致突變化合物6萬(wàn)多種。第36頁(yè)/共130頁(yè)三、基因突變的分類1.點(diǎn)突變（pointmutation）：?jiǎn)蝹€(gè)堿基的置換導(dǎo)致一個(gè)密碼子的改變和一個(gè)氨基酸的改變。2.堿基的缺失（deletion）和插入（insertion）突變：◆缺失/插入突變往往對(duì)密碼子造成影響：移碼突變3.重排：基因組DNA分子內(nèi)大片段交換，可以發(fā)生在同一染色體DNA中，也可以在不同染色體之間發(fā)生交換。4.動(dòng)態(tài)突變（dynamicmutation）:◆是串連的三個(gè)核苷酸重復(fù)擴(kuò)展造成的。而且串連的三核苷酸重復(fù)的拷貝數(shù)可隨世代的遞增而呈現(xiàn)累加效應(yīng)。

多種遺傳病與該突變有關(guān)。（表）第37頁(yè)/共130頁(yè)點(diǎn)突變:DNA分子上一個(gè)堿基的變異。轉(zhuǎn)換:嘌呤←→嘌呤嘧啶←→嘧啶顛換:嘌呤←→嘧啶第38頁(yè)/共130頁(yè)四．

基因突變的后果1．突變與生物進(jìn)化：突變加上自然選擇導(dǎo)致物種的多樣化2．突變與遺傳病對(duì)于高等生物，從醫(yī)學(xué)的角度看突變害大于利，人類有8000多種疾病與突變有關(guān)。所有遺傳病都是由基因突變引起的，而且主要是由點(diǎn)突變引起的?；蛲蛔兛梢詫?dǎo)致蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)或表達(dá)量的改變，直接引起機(jī)體的功能障礙。例如，血紅蛋白S導(dǎo)致鐮刀紅細(xì)胞貧血；苯丙氨酸羥化酶（PAH）基因突變導(dǎo)致該酶不表達(dá)或活性喪失，導(dǎo)致苯丙酮酸尿癥；酪氨酸酶基因突變失活導(dǎo)致白化病等。3．突變與細(xì)胞癌變目前認(rèn)為腫瘤的發(fā)生是一個(gè)多因素誘導(dǎo)、多基因突變的多階段過(guò)程。與腫瘤的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)的基因主要有兩類，即癌基因和抑癌基因。在物理化學(xué)和生物學(xué)因素的作用下，癌基因的突變使癌蛋白的活性持續(xù)增加，導(dǎo)致細(xì)胞的過(guò)度增值和癌變。同樣，抑癌基因的突變使抑癌基因失活，也可導(dǎo)致細(xì)胞的過(guò)度增值和癌變。第39頁(yè)/共130頁(yè)修復(fù)是指針對(duì)已發(fā)生的缺陷進(jìn)行補(bǔ)救的機(jī)制。

基因組DNA是相對(duì)穩(wěn)定的，每天在內(nèi)外環(huán)境因素的作用下都發(fā)生大量的損傷(每個(gè)細(xì)胞24小時(shí)內(nèi)可發(fā)生1萬(wàn)次以上的DNA損傷），如果這些損傷得不到及時(shí)的修復(fù)可以造成各種各樣的基因突變，引起各種疾病和過(guò)早衰老。但是生物體內(nèi)存在強(qiáng)大的修復(fù)機(jī)制，可以對(duì)絕大部分突變加以修復(fù)。E.coli中30﹪以上的基因參與DNA損傷的修復(fù)，人體中也有1萬(wàn)多種基因參與DNA損傷的修復(fù)。DNA損傷的修復(fù)第40頁(yè)/共130頁(yè)1。光復(fù)活修復(fù)需要光復(fù)活酶或光裂解酶需要300—600nm波長(zhǎng)的光提供能量，

使嘧啶二聚體裂解變成正常嘧啶堿第41頁(yè)/共130頁(yè)?切除修復(fù)時(shí),首先UvrA、UvrB、UvrC（核酸內(nèi)切酶）辨認(rèn)、結(jié)合并切斷受損傷的DNA；解旋酶（UvrD）協(xié)助切除損傷的DNA片斷。?DNA-polⅠ以dNTP為原料，按照模板（正常的DNA鏈）正確配對(duì)，沿5'→3’方向填補(bǔ)空隙；?連接酶催化缺口3'-OH與5’-P形成磷酸二酯鍵,損傷DNA分子被修復(fù)。2。切除修復(fù)（excisionrepair）：是DNA損傷的主要修復(fù)機(jī)制

第42頁(yè)/共130頁(yè)第43頁(yè)/共130頁(yè)

著色性干皮?。▁erodermapigmentosis，XP）是一種切除修復(fù)有缺陷的遺傳性疾病。在研究其發(fā)病機(jī)制時(shí)，發(fā)現(xiàn)一些相關(guān)的基因，稱為XPA、XPB、XPC等。這些基因的表達(dá)產(chǎn)物與Uvr類蛋白有同源序列，也是起辨認(rèn)和切除損傷DNA作用的。XP病人是由于XP基因有缺陷，不能修復(fù)紫外線照射引起的DNA損傷，因此易發(fā)生皮膚癌。第44頁(yè)/共130頁(yè)3.重組修復(fù)

DNA損傷范圍大，來(lái)不及修復(fù)就進(jìn)入復(fù)制過(guò)程，損傷部位不能指導(dǎo)子鏈合成,子鏈出現(xiàn)缺口；重組蛋白R(shí)ecA將另一股健康母鏈相應(yīng)部位與缺口部分進(jìn)行交換，以填補(bǔ)缺口；在DNA聚合酶、連接酶作用下,可以補(bǔ)平健康母鏈,而損傷仍留在已復(fù)制完成的雙鏈上。對(duì)損傷部位進(jìn)行切除修復(fù)，或通過(guò)不斷復(fù)制使損傷DNA鏈所占比例不斷減低。第45頁(yè)/共130頁(yè)

4.SOS修復(fù)

當(dāng)DNA損傷廣泛難以繼續(xù)復(fù)制時(shí)，應(yīng)急而誘發(fā)產(chǎn)生的一系列復(fù)雜的修復(fù)反應(yīng)。激活多種參與應(yīng)激修復(fù)的酶和蛋白質(zhì)因子。 在E.coli，各種與修復(fù)有關(guān)的基因，包括LexA、rec類、uvr類等組成一個(gè)稱為調(diào)節(jié)子(regulon)的網(wǎng)絡(luò)式調(diào)控系統(tǒng)。這種修復(fù)為應(yīng)急性修復(fù)方式，特異性低，對(duì)堿基的識(shí)別、選擇能力差，錯(cuò)配高。通過(guò)SOS修復(fù)，復(fù)制如能繼續(xù)，細(xì)胞可存活。然而DNA保留的錯(cuò)誤較多，會(huì)引起較廣泛、長(zhǎng)期的突變。第46頁(yè)/共130頁(yè)第47頁(yè)/共130頁(yè)逆轉(zhuǎn)錄一.逆轉(zhuǎn)錄病毒和逆轉(zhuǎn)錄酶

逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)——

以RNA為模板合成與其互補(bǔ)的DNA的過(guò)程。

逆轉(zhuǎn)錄酶(依賴RNA的DNA聚合酶) 1.RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性

2.RNA水解酶活性

3.DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活性第48頁(yè)/共130頁(yè)第49頁(yè)/共130頁(yè)

RNA病毒經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄成為雙鏈DNA，能整合入宿主細(xì)胞基因組，并隨宿主細(xì)胞復(fù)制和表達(dá),可能使宿主細(xì)胞發(fā)生癌變。第50頁(yè)/共130頁(yè)――轉(zhuǎn)錄RNA的生物合成b第51頁(yè)/共130頁(yè)RNA的分子結(jié)構(gòu)?AMP,GMP,CMP,UMP?稀有堿基?單鏈，局部雙螺旋UUUUUUUU第52頁(yè)/共130頁(yè)第53頁(yè)/共130頁(yè)1.mRNA的結(jié)構(gòu)與功能第54頁(yè)/共130頁(yè)編碼區(qū)非編碼區(qū)3.編碼區(qū)每三個(gè)核苷酸組成一個(gè)三聯(lián)體密碼子，編碼一個(gè)氨基酸。AUGGUG第55頁(yè)/共130頁(yè)帽子結(jié)構(gòu)第56頁(yè)/共130頁(yè)（蛋白質(zhì)合成的直接模板）第57頁(yè)/共130頁(yè)2.tRNA的結(jié)構(gòu)與功能第58頁(yè)/共130頁(yè)第59頁(yè)/共130頁(yè)第60頁(yè)/共130頁(yè)3.rRNA的結(jié)構(gòu)與功能?rRNA的結(jié)構(gòu)?rRNA的功能參與組成核蛋白體，作為蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所第61頁(yè)/共130頁(yè)第62頁(yè)/共130頁(yè)第63頁(yè)/共130頁(yè)

RNA的生物合成在生物體內(nèi)通過(guò)酶促聚合反應(yīng)合成RNA分子的過(guò)程。DNA為模板——DNA指導(dǎo)的RNA合成，即轉(zhuǎn)錄；RNA為模板——RNA的復(fù)制，僅見(jiàn)于某些RNA病毒基因組的復(fù)制。第64頁(yè)/共130頁(yè)一.第65頁(yè)/共130頁(yè)第66頁(yè)/共130頁(yè)第67頁(yè)/共130頁(yè)第68頁(yè)/共130頁(yè)第69頁(yè)/共130頁(yè)2.真核生物的RNA聚合酶

I

II

IIIMt細(xì)胞內(nèi)定位核仁

核質(zhì)

核質(zhì)線粒體轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物45S-rRNA

hnRNA

5SrRNA線粒體RNA

U1-5snRNAtRNA,U6snRNA對(duì)鵝膏蕈堿不敏感

敏感

中等敏感不敏感的反應(yīng)第70頁(yè)/共130頁(yè)RNA聚合酶結(jié)合模板DNA的部位稱為啟動(dòng)子第71頁(yè)/共130頁(yè)第72頁(yè)/共130頁(yè)第73頁(yè)/共130頁(yè)RNA鏈的合成沿5‘3’方向進(jìn)行。第74頁(yè)/共130頁(yè)真核生物RNA聚合酶與模板DNA的結(jié)合需一系列轉(zhuǎn)錄因子(TF)的參與，形成轉(zhuǎn)錄起始前復(fù)合物(pre-initiationcomplex,PIC)TATA

TFIID

TFIIATFIIB

RNA-polII/TFIIFTFIIEPIC第75頁(yè)/共130頁(yè)參與RNA－polII轉(zhuǎn)錄的TFII轉(zhuǎn)錄因子分子量（kD）功能TFIIA12,19,35穩(wěn)定TFIID的結(jié)合TFIIB33促進(jìn)polII的結(jié)合TFIID38辨認(rèn)TATA盒TFIIE34(β),57(α)ATPaseTFIIF30,74解旋酶第76頁(yè)/共130頁(yè)第77頁(yè)/共130頁(yè)第78頁(yè)/共130頁(yè)第79頁(yè)/共130頁(yè)第80頁(yè)/共130頁(yè)第81頁(yè)/共130頁(yè)第82頁(yè)/共130頁(yè)第83頁(yè)/共130頁(yè)第84頁(yè)/共130頁(yè)真核生物轉(zhuǎn)錄后修飾第85頁(yè)/共130頁(yè)（真核生物）*堿基修飾:甲基化等第86頁(yè)/共130頁(yè)第87頁(yè)/共130頁(yè)第88頁(yè)/共130頁(yè)拼接體第89頁(yè)/共130頁(yè)（外顯子）（內(nèi)含子）第90頁(yè)/共130頁(yè)外顯子（exon）真核生物結(jié)構(gòu)基因中為蛋白質(zhì)編碼的可轉(zhuǎn)錄序列。內(nèi)含子（intron）真核生物結(jié)構(gòu)基因中不為蛋白質(zhì)編碼的可轉(zhuǎn)錄序列。第91頁(yè)/共130頁(yè)AaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaAaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa第92頁(yè)/共130頁(yè)第93頁(yè)/共130頁(yè)第94頁(yè)/共130頁(yè)第95頁(yè)/共130頁(yè)甲基化修飾第96頁(yè)/共130頁(yè)第97頁(yè)/共130頁(yè)第98頁(yè)/共130頁(yè)蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）蛋白質(zhì)生物合成的概念

DNA基因中儲(chǔ)存的遺傳信息，通過(guò)轉(zhuǎn)錄成為攜帶遺傳信息的mRNA，mRNA作為合成各種多肽鏈的模板，指導(dǎo)合成特定氨基酸排列順序的蛋白質(zhì)；tRNA是運(yùn)載各種氨基酸的工具；rRNA和多種蛋白質(zhì)構(gòu)成核蛋白體,作為氨基酸縮合成多肽鏈的裝配場(chǎng)所。蛋白質(zhì)的生物合成又稱翻譯核酸(A,G,C,T/U)遺傳信息→→蛋白質(zhì)分子(20種AA排列順序)DNA→mRNA→Protein

遺傳信息→翻譯的直接模板→基因表達(dá)產(chǎn)物第99頁(yè)/共130頁(yè)參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)合成蛋白質(zhì)的原料AA(aminoacid)蛋白質(zhì)裝配場(chǎng)所核蛋白體(rRNA和蛋白質(zhì)組成)合成蛋白質(zhì)的模板mRNA原料運(yùn)載體tRNA參加的蛋白質(zhì)因子IF/eIF、EF、RF、RR

起始因子(initiationfactors,IF),真核生物(eukaryote)稱為eIF。延長(zhǎng)因子(elongationfactors,EF),原核和真核生物有不同的EF。釋放因子(releasefactor,RF)以及核蛋白體釋放因子(ribosomalreleasefactors,RR)。第100頁(yè)/共130頁(yè)mRNA是翻譯的直接模板在各種RNA中,mRNA的壽命(以半衰期表示)最短,是非?；钴S的大分子物質(zhì)。從mRNA5‘→3’方向起始密碼子AUG到終止密碼子，每3個(gè)堿基組成一個(gè)三聯(lián)體密碼子，編碼一個(gè)氨基酸。起始密碼子AUG，終止密碼子UAA、UAG、UGA；AUG兼有起始密碼子和甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸密碼子的功能。

第101頁(yè)/共130頁(yè)第102頁(yè)/共130頁(yè)遺傳密碼的特點(diǎn):1.連續(xù)性：遺傳密碼是無(wú)逗點(diǎn)密碼,密碼的三聯(lián)體不間斷按照3個(gè)一組連續(xù)讀下去。mRNA鏈上堿基的插入或缺失,可造成框移突變。第103頁(yè)/共130頁(yè)

AUG---MetGCC---AlaAGA---ArgGGA---GlyCAC---HisUCU---SerAUGCACUGUACC

UGUUGCUGA

UGGACUACCACAACGValThr2.簡(jiǎn)并性：多種密碼子編碼一種氨基酸的現(xiàn)象。遺傳密碼中,色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子,其余氨基酸有2,3,4個(gè)或多至6個(gè)密碼子為其編碼。三聯(lián)體上1、2位堿基大多是相同的,只是第3位不同。例如ACU,ACC,ACA,ACG都是蘇氨酸的密碼子,UGU,UGC,UGA,UGG都是纈氨酸的密碼子。這些密碼子第三位堿基如出現(xiàn)了點(diǎn)突變,并不影響所翻譯出的氨基酸種類。

第104頁(yè)/共130頁(yè)3.擺動(dòng)性mRNA密碼子與tRNA分子上的反密碼子間通過(guò)堿基配對(duì)正確識(shí)別，是遺傳信息準(zhǔn)確傳遞的保證。密碼第三位堿基與反密碼第一位堿基不嚴(yán)格遵守A-T、G-C的配對(duì)規(guī)則，只形成松散的氫鍵，稱為遺傳密碼配對(duì)的擺動(dòng)性。tRNA反密碼子第一個(gè)堿基

IUCAGmRNA密碼子第三個(gè)堿基U,C,AA,GGUU,C第105頁(yè)/共130頁(yè)tRNA的作用是攜帶并轉(zhuǎn)運(yùn)特異氨基酸由于tRNA的特定結(jié)構(gòu)，可攜帶酶促結(jié)合的特異氨基酸，并能識(shí)別相應(yīng)的密碼子，在翻譯中起到核酸和氨基酸接合體作用。tRNA分子上3’端共有的CCA序列是結(jié)合氨基酸部位，反密碼環(huán)含有對(duì)不同氨基酸特異的反密碼子，可特異識(shí)別mRNA分子上的密碼子序列。第106頁(yè)/共130頁(yè)第107頁(yè)/共130頁(yè)核蛋白體是肽鏈合成的場(chǎng)所核蛋白體分為兩類附著于粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，參與分泌蛋白質(zhì)合成游離于細(xì)胞質(zhì)，參與固有蛋白質(zhì)合成核蛋白體由大、小亞基構(gòu)成,每個(gè)亞基又含不同的蛋白質(zhì)和rRNA,原核和真核生物各有不同。

核蛋白體的組成核蛋白體大、小亞基rRNAsProteins

細(xì)菌

70S66%RNA50S（大）23S、5S31種

30S（?。?6S21種

哺乳動(dòng)物

80S60%RNA60S（大）283S、5S、5.8S49種

40S（小）18S33種

第108頁(yè)/共130頁(yè)第109頁(yè)/共130頁(yè)蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程翻譯過(guò)程從讀碼框架的5'-AUG……開(kāi)始,按mRNA模板三聯(lián)體的順序延長(zhǎng)肽鏈,直至終止密碼出現(xiàn)。

翻譯過(guò)程分起始、延長(zhǎng)、終止階段。蛋白質(zhì)合成后還需要加工修飾。合成方向:mRNA5’→3’

蛋白質(zhì)N端→C端第110頁(yè)/共130頁(yè)第111頁(yè)/共130頁(yè)終止第112頁(yè)/共130頁(yè)多聚核糖體蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程中，在一條mRNA鏈上，常有多個(gè)核糖體呈串珠狀排列。每個(gè)核糖體之間約有5-15nm距離，估算在mRNA上的每80個(gè)核苷酸即附有一個(gè)核糖體。第113頁(yè)/共130頁(yè)第114頁(yè)/共130頁(yè)肽鏈合成后的加工

肽鏈從核蛋白體釋放后，經(jīng)過(guò)細(xì)胞內(nèi)各種修飾處理過(guò)程，成為有活性的成熟蛋白質(zhì)，稱為翻譯后的加工。包括多肽鏈的折疊、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾和靶向輸送等。

第115頁(yè)/共130頁(yè)一、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾1.亞基聚合

具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)各亞基分別合成，再聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)。2.輔基連接

細(xì)胞內(nèi)多種結(jié)合蛋白如脂蛋白、色蛋白、核蛋白、糖蛋白等，合成后需要和相應(yīng)輔基結(jié)合。如血紅蛋白結(jié)合血紅素、核蛋白結(jié)合核酸。糖蛋白的多肽合成后，可在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等部位添加糖鏈。第116頁(yè)/共130頁(yè)二.一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾1.去除N-甲?；騈-蛋氨酸

多肽鏈延長(zhǎng)到一定程度，脫甲?；富蚣琢虬彼岚被拿盖腥テ鹗糔-甲?；騈端甲硫氨酸，暴露肽鏈真正的N端氨基酸殘基。2.氨基酸殘基的化學(xué)修飾

C末端、N末端修飾，羥基化、甲基化、羥甲基化，糖基化、脂肪酸基修飾。如：脯氨酸、賴氨酸殘基羥基化生成羥脯氨酸、羥賴氨酸。酶的活性中心上含-OH基團(tuán)的磷酸化，如絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸。