DNA、RNA和蛋白質(zhì)的生物合成課件

DNA、RNA和

蛋白質(zhì)的生物合成2014.11.29復(fù)制—以原來的DNA分子為模板，合成出相同分子的過程。轉(zhuǎn)錄—在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應(yīng)的RNA的過程。翻譯—在RNA的控制下，根據(jù)核酸鏈上每三個核苷酸決定一個氨基酸的三聯(lián)體密碼規(guī)則，合成出具有特定氨基酸順序的蛋白質(zhì)肽鏈的過程。1958年Crick將生物遺傳信息的這種傳遞方式稱為中心法則DNA的復(fù)制1953年，Watson和Crick在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了半保留復(fù)制假說：DNA在復(fù)制過程中，首先堿基之間的氫鍵破裂，使兩條鏈解旋并分開，然后以堿基互補的方式，以每條單鏈為模板，按單鏈DNA的核苷酸順序合成子鏈。在此過程中，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈是新合成的，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。DNA的復(fù)制方式—半保留復(fù)制

隨從鏈復(fù)制時必須等待模板鏈解開足夠長度時，才能從5′→3′合成引物后開始復(fù)制。延伸時，又要等待下一段暴露出足夠長的模板，才能再次合成引物而延長。崗崎片段復(fù)制的半不連續(xù)性參與DNA復(fù)制的酶類和蛋白質(zhì)復(fù)制是酶催化下的核苷酸聚合過程，需要多種物質(zhì)的共同參與：

底物：

dNTP（

dATP、dGTP、dCTP、dTTP）

酶：DNA聚合酶模板：解開成單鏈的DNA母鏈

引物：RNA，提供3’-OH末端

其它酶和蛋白質(zhì)因子：解螺旋酶、單鏈結(jié)合蛋白、拓撲異構(gòu)酶、引物酶、DNA連接酶等1.引物酶識別復(fù)制起點，引導(dǎo)解螺旋酶到正確位點2.解螺旋酶解開雙螺旋引物酶解螺旋酶聚合酶修復(fù)酶拓撲異構(gòu)酶單鏈結(jié)合蛋白連接酶DNA的復(fù)制過程7-12.DNA片段的合成和鏈的延伸13.連接酶14.單鏈結(jié)合蛋白15.拓撲異構(gòu)酶16.DNA的復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄1970年Temin等在致癌RNA病毒中發(fā)現(xiàn)了一種特殊的DNA聚合酶，該酶以RNA為模板，根據(jù)堿基配對原則，按照RNA的核苷酸順序(其中U與A配對)合成DNA。這一過程與一般遺傳信息流轉(zhuǎn)錄的方向相反，故稱為反轉(zhuǎn)錄。反轉(zhuǎn)錄酶是一種多功能酶：RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力；核糖核酸酶H的活力：

DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶活力RNA的生物合成

轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄（transcription）——DNA分子中的遺傳信息轉(zhuǎn)移到RNA分子中的過程。轉(zhuǎn)錄過程不對稱轉(zhuǎn)錄：在DNA的兩條多核苷酸鏈中只有其中一條鏈作為模板，這條鏈叫做模板鏈（templatestrand）。DNA雙鏈中另一條不做為模板的鏈叫做編碼鏈。蛋白質(zhì)的生物合成RNA在蛋白質(zhì)生物合成中的作用1.mRNA的功能mRNA帶有由DNA轉(zhuǎn)錄來的遺傳信息，是蛋白質(zhì)合成的模板。2.遺傳密碼（geneticcodes）遺傳密碼：指mRNA中堿基序列和蛋白質(zhì)中氨基酸序列之間的相互關(guān)系。三聯(lián)密碼（tripletcode）：三個相鄰的核苷酸代表一種氨基酸，該三核苷酸序列稱為密碼子（codon）。密碼子的重要性質(zhì)密碼子間無間隔密碼子不重疊；密碼子的簡并性；密碼子的擺動性；密碼的通用性；防錯系統(tǒng)遺傳密碼

終止密碼子

UAA、UGA、UAG

起始密碼子

AUG、GUG3.rRNA與核糖體

rRNA與多種蛋白質(zhì)組成核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的加工廠。蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)的合成需要近300種生物大分子參與，由ATP、GTP提供能量。蛋白質(zhì)生物合成方向：由多肽鏈的氨基端開始，向羧基端方向逐步延伸。合成過程分為：氨基酸的活化與轉(zhuǎn)移——準備階段肽鏈合成的起始肽鏈的延長肽鏈的終止1.氨基酸的活化與轉(zhuǎn)移

tRNA攜帶并轉(zhuǎn)運氨基酸，氨基酸的結(jié)合位點是tRNA3’-末端的-CCA-OH。氨基酸和tRNA在氨酰-tRNA合成酶的催化下合成氨基酰-tRNA。

氨酰-tRNA合成酶具有絕對專一性，對氨基酸、tRNA兩種底物都能高度特異性地識別。氨酰-tRNA合成酶氨?；佘账屺O↓↘AMPtRNA氨酰-tRNASD序列：細菌mRNA翻譯起始密碼AUG的上游8~13個核苷酸之前有4~9個核苷酸組成的富含嘌呤的序列。這一序列以AGGA為核心，稱之為SD序列。該序列與30s小亞基上16srRNA3’-端富含嘧啶序列結(jié)合，穩(wěn)固了mRNA與小亞基的結(jié)合。因此又稱為核蛋白體結(jié)合位點（ribosomalbindingsite，RBS）。甲酰甲硫氨酰－tRNA的合成甲酰甲硫氨酰tRNAf甲酰FH4甲酰基轉(zhuǎn)移酶3.肽鏈的延長又稱核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)，每次循環(huán)包括：

進位(entrance)

成肽(peptidebondformation)

移位(translocation)需要延長因子(EF)： 原核：EF-T(EF-Tu，EF-Ts)、EF-G

真核：EF-1、EF-2（一）進位

氨基酰-tRNA根據(jù)遺傳密碼的指引， 在GTP和EF-T的協(xié)助下，進入核蛋白體 的A位。

（二）成肽

轉(zhuǎn)肽酶催化肽鍵的形成。

（三）轉(zhuǎn)位

tRNA脫落的同時，核蛋白體向mRNA的

3′-端移動一個密碼子的距離。由EF-G中的轉(zhuǎn)位酶催化，此步驟需1個GTP。

進位、成肽、轉(zhuǎn)位重復(fù)進行，肽鏈則不斷延長。 在肽鏈延長過程中，除第一個肽鍵形成時,P位上是fMet-tRNA外，以后P位上總是肽酰-tRNA,A位總是新進位的氨基酰-tRNA，這就是P位和A位名稱的由來。P位是轉(zhuǎn)出肽?；?，又叫“給位”，A位是接受肽酰基，叫“受位”。

4.肽鏈合成的終止

1.RF與終止密碼辨認結(jié)合

2.肽鏈與tRNA分離

3.tRNA、mRNA及RF從核蛋白體脫落蛋白質(zhì)合成后的靶向輸運蛋白質(zhì)靶向運輸（

proteintargeting）:蛋白質(zhì)合成后需定向地轉(zhuǎn)運到其執(zhí)行功能的目標(biāo)地點。靶向輸送是對分泌性蛋白質(zhì)而言。分泌性蛋白質(zhì)（secretoryproteins）：穿過合成所在的細胞到其它組織細胞去的蛋白質(zhì)，可統(tǒng)稱為分泌性蛋白質(zhì)。例如各種肽類激素、各種血漿蛋白、凝血因子、抗體等。蛋白質(zhì)生物合成的抑制劑1.四環(huán)素能與原核細胞