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1、l第一节第一节 DNADNA的复制与修复的复制与修复 l第二节第二节 RNARNA的生物合成和加工的生物合成和加工 l第三节第三节蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成
lDNADNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。长链大分子，是遗传信息的携带者。l生物体的生物体的遗传信息遗传信息就贮存在就贮存在DNADNA的四的四种脱氧核糖核酸的种脱氧核糖核酸的排列顺序排列顺序中。中。
lDNADNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定
2、生物的表现型。质分子，从而决定生物的表现型。DNADNA的复的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中中心法则。心法则。 复制（复制（DDDPDDDP） 转录（转录（DDRPDDRP） 翻译翻译 DNA RNA DNA RNA 蛋白质蛋白质 反转录（反转录（RDDPRDDP） RNA RNA 复制（复制（RDRPRDRP）
（一）、半保留复制（一）、半保留复制 lDNADNA在复制时，以亲代在复制时，以亲代DNADNA的每一股作模的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代板，合成完全相同的两个双链子代DNADNA，每个子代每个子代DNADNA中都含有一股亲代中都
3、含有一股亲代DNADNA链，链，这种现象称为这种现象称为DNADNA的的半保留复制半保留复制。 （二）、（二）、
DNADNA复制的起始点和方式复制的起始点和方式l复制子是复制子是DNADNA能独立进行复制的单位。需能独立进行复制的单位。需在特定的位点起始，可能还有终点。在特定的位点起始，可能还有终点。l在原核生物中，复制起始点通常为一个，在原核生物中，复制起始点通常为一个，复制方向大多是双向的，也有单向的，复制方向大多是双向的，也有单向的，
而在真核生物中则为多个复制起始点。而在真核生物中则为多个复制起始点。 起点起点起点原核生物DNA的双向复制（三）、（三）、DNA聚合反应有关的酶聚合反应
5）产物）产物DNADNA的性质与模板相同。的性质与模板相同。DNADNA聚合酶聚合酶Mg2+l在在原核生物原核生物（大肠杆菌）中，目前发现中，目前发现的的DNADNA聚合酶有五种，研究较多的有三种，聚合酶有五种，研究较多的有三种，分别命名为分别命名
5、为DNADNA聚合酶聚合酶（polpol ），），DNADNA聚合酶聚合酶（polpol ），），DNADNA聚合酶聚合酶（polpol ），这三种酶都属于具有多种），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。参与酶活性的多功能酶。参与DNADNA复制的主要复制的主要是是pol pol 和和polpol 。 lpolpol 为单一肽链的大分子蛋白质为单一肽链的大分子蛋白质,
,可被可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段称为大片段称为KlenowKlenow片段，具有片段，具有5353聚合酶聚合酶活性和活性和3535外切酶外切酶的活性。的活性。 另一小片段有
6、5353外切酶外切酶的活性。的活性。 lpolpol 由十种亚基组成，其中由十种亚基组成，其中亚亚基具有基具有5353聚合聚合DNADNA的酶活性，的酶活性，因而具有复制因而具有复制DNADNA的功能；而的功能；而亚基亚基具有具有3535外切酶的活性，因而外切酶的活性，因而与与DNADNA复制的校正功能有关。复制的校正功能有关。lDNA- pol和和DNA- pol
为修复酶，为修复酶，DNA- pol 真正起复制作用的酶，真正起复制作用的酶，为复制酶。为复制酶。 原核生物中的三种原核生物中的三种DNADNA聚合酶聚合酶 p po ol l p po ol l p po ol l 5 5 3
7、3 聚聚合合酶酶活活性性 + + + + + + 5 5 3 3 外外切切酶酶活活性性 + + - - - - 3 3 5 5 外外切切酶酶活活性性 + + + + + + 生生理理功功能能 去去除除引引物物, ,填填补补缺缺口口 未未知知 D DN NA A 复复制制 修修复复损损伤伤 校校正正错错误误 校校正正错错误误 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 35外切酶活性外切酶活性
53外切酶活性外切酶活性533535外切酶活性53外切酶活性3 3、DNADNA连接酶连接酶催化一条催化一条DNA链的链的3末端与相邻的另一条末端与相邻的另一条DNA链的链的5末端之间的磷酸二酯键的合成。与同一互补链结
8、末端之间的磷酸二酯键的合成。与同一互补链结合并相邻。合并相邻。 （双链（双链DNA切口）切口）条件：条件： 需一段需一段DNADNA片段具有片段具有3-OH3-OH，而另一段，而另一段DNADNA片段具有片段具有5-Pi5-Pi基；基； 未封闭的缺口位于双链未封闭的缺口位于双链DNADNA中，即其中有一条链是完整的；中，即其中有一条链是完整的； 需要消耗能需要消耗能量。量。HOP
DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+（四）（四）DNADNA的半不连续复制的半不连续复制半不连续复制半不连续复制：双链双链DNA分子的两条链是反向平分子的两条链是反向平行的。而行的。
9、而DNA聚合酶的方向都是聚合酶的方向都是5 3。当。当DNA复制复制时，一条链是连续合成的，称时，一条链是连续合成的，称前导链前导链，而另一条在，而另一条在5 3方向合成小片段方向合成小片段DNA（冈崎片段），然后通过（冈崎片段），然后通过酶将这些片段连接起来，这不连续合成的酶将这些片段连接起来，这不连续合成的DNA
链为链为滞后链滞后链。冈崎用电子显微镜看到了冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一复制过程中出现一些不连续片段，些不连续片段，这些不连续片段只存在与这些不连续片段只存在与DNA复制复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈
10、崎片段。冈崎片段。前导前导滞后滞后1、复制的起始、复制的起始
由蛋白因子识别复制起始点由蛋白因子识别复制起始点解旋解链，形成复制叉：解旋解链，形成复制叉：由由拓扑异构酶拓扑异构酶和和解链酶解链酶作用，使作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。单链单链DNA结合蛋白结合蛋白（SSB）结合在两条单链）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。上，形成复制叉。DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉复制叉。引发体组装：引发体组装：蛋白因子以及
11、引物酶一起组装形成引发体蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。引发：引发：在引物酶的催化下，以在引物酶的催化下，以DNADNA为模板，合成一段短的为模板，合成一段短的RNARNA片段，片段，从而获得从而获得33端自由羟基（端自由羟基（3-OH3-OH）。）。（五）（五）DNADNA复制的过程复制的过程（原核生物）（原核生物）
拓扑异构酶（拓扑异构酶（又称又称DNA旋转酶）旋转酶）拓扑异构酶拓扑异构酶可使可使DNA双链中的一条链切断，松开双双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。链连接起来，从而避免出现链的缠绕。拓扑异构酶拓扑异构酶可切断可切断DNA
12、双链，使双链，使DNA的超螺旋松解的超螺旋松解后，再将其连接起来。后，再将其连接起来。解螺旋酶解螺旋酶又称解链酶或又称解链酶或rep蛋白，是用于解开蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。单链单链DNADNA结合蛋白（结合蛋白（SSBSSB）这是一些能够与单链这是一些能够与单链DNADNA结合的蛋白质因子。其作结合的蛋白质因子。其作用为：用为：
使解开双螺旋后的使解开双螺旋后的DNADNA单链能够稳定存单链能够稳定存在，即稳定单链在，即稳定单链DNADNA，便于以其为模板复制子代，便于以其为模板复制子代DNADNA； 保
13、护单链保护单链DNADNA，避免核酸酶的降解。，避免核酸酶的降解。引物酶引物酶( (合成RNA)引物酶本质上是一种依赖引物酶本质上是一种依赖DNADNA的的RNARNA聚合酶，该酶聚合酶，该酶以以DNADNA为模板，聚合一段为模板，聚合一段RNARNA短链引物，以提供自短链引物，以提供自由的由的3-OH3-OH，使子代，使子代DNADNA链能够开始聚合。链能够开始聚合。
由由DNADNA聚合酶聚合酶催化，以催化，以3535方向的亲代方向的亲代DNADNA链为模链为模板，从板，从5353方向聚合子代方向聚合子代DNADNA链。在原核生物中，链。在原核生物中，参与参与DNADNA复制延长的是复制延
14、长的是DNADNA聚合酶聚合酶。
引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，滞后链重新合成制叉，滞后链重新合成RNARNA引物，继续进行链的延长。引物，继续进行链的延长。解解去除引物，填补缺口；连接冈崎片段；去除引物，填补缺口；连接冈崎片段；在原核生物中，由在原核生物中，由DNADNA聚合酶聚合酶来水解去除来水解去除RNARNA引物，并由该酶催化延长引物缺口处的引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNADNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在DNADNA连连接酶接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈的催
15、化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的崎片段连接起来，形成完整的DNADNA长链。长链。前导前导滞后滞后拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶DNA连接酶引物前导链滞后链冈崎片段5533DNA复制过程模式图复制过程模式图DNADNA旋转酶旋转酶ATPADP+PiDNA结合蛋白结合蛋白引物引物RNA引物酶引物酶DNA聚合酶聚合酶DNA聚合酶聚合酶DNA连连
接接 酶酶RNA引物引物解旋酶解旋酶DNA聚合酶聚合酶复制叉移动方向复制叉移动方向 5， 3，3， 5，3， 5，真核生物端粒的形成：真核生物端粒的形成：端粒是指真核生物染色体线性端粒是指真核生物染色体线性DNAD
16、NA分子末端的结构部分，通常膨分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。大成粒状。线性线性DNADNA在复制完成后，其末端由于引物在复制完成后，其末端由于引物RNARNA的水解而可能出现的水解而可能出现缩短。故需要在缩短。故需要在端粒酶端粒酶的催化下，进行延长反应。的催化下，进行延长反应。端粒酶是一种端粒酶是一种RNA-RNA-蛋白质复合体，它可以其蛋白质复合体，它可以其RNARNA为模板，通过逆为模板，通过逆转录过程对末端转录过程对末端DNADNA链进行延长。（链进行延长。（既有模板，又有逆转录酶）既有模板，又有逆转录酶）以自以自身的身的RNA为模板延长为模板延长DNA单链，然后反折为双链。单链，
17、然后反折为双链。端粒酶与生物体的衰老、肿瘤的发生有关。 DNADNA复制的保真性复制的保真性：为了保证遗传的稳定，为了保证遗传的稳定，DNADNA的复制必须具有的复制必须具有高保真性。高保真性。DNADNA复制时的保真性主要与下复制时的保真性主要与下列因素有关：列因素有关： 1 1遵守严格的碱基配对规律；遵守严格的碱基配对规律； 2
2DNADNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择；聚合酶在复制时对碱基的正确选择； 3 3对复制过程中出现的错误及时进行校对复制过程中出现的错误及时进行校正。正。 （一）、（一）、DNADNA的损伤（突变）的损伤（突变） l由自发的或环境的因素引起由自发的或环境的因素
18、引起DNADNA一级结构一级结构的任何异常的改变称为的任何异常的改变称为DNADNA的损伤，也称的损伤，也称为突变为突变。l常见的常见的DNADNA的损伤包括碱基脱落、碱基修的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。饰、交联，链的断裂，重组等。 引起突变的因素：引起突变的因素： 1 1自发因素：自发因素： 2
2物理因素：物理因素：l由紫外线、电离辐射、由紫外线、电离辐射、X X射线等引起的射线等引起的DNADNA损损伤。伤。3 3化学因素：如亚硝酸与亚硝酸盐化学因素：如亚硝酸与亚硝酸盐。DNADNA突变的效应：突变的效应： 1 1同义突变：基因突变导致同义突变：基因突变导致mRN
19、AmRNA密码子第三密码子第三位碱基的改变但不引起密码子意义的改变，其翻位碱基的改变但不引起密码子意义的改变，其翻译产物中的氨基酸残基顺序不变，但有时可引起译产物中的氨基酸残基顺序不变，但有时可引起翻译效率降低。翻译效率降低。 2
2误义突变：基因突变导致误义突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基密码子碱基被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸被置换，其意义发生改变，翻译产物中的氨基酸残基顺序发生改变。残基顺序发生改变。 3 3无义突变：基因突变导致无义突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基密码子碱基被置换而改变成终止密码子，引起多肽链合成的被置换而改变成终止密码子，引起多肽链
20、合成的终止。终止。 4 4移码突变：基因突变导致移码突变：基因突变导致mRNAmRNA密码子碱基密码子碱基被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部被置换，引起突变点之后的氨基酸残基顺序全部发生改变。发生改变。 lDNADNA损伤的修复方式可分为直接修复和取损伤的修复方式可分为直接修复和取代修复两大类。代修复两大类。 光复活光复活 直接修复直接修复 转甲基作用转甲基作用
直接连接直接连接 无差错修复无差错修复 切除修复切除修复 取代修复取代修复 重组修复重组修复 有差错倾向修复有差错倾向修复 SOS SOS 修复修复 错配修复错配修复（一）直接修复：（一）直接修复： 1 1光复活：光复活：l这
21、是一种广泛存在的修复这是一种广泛存在的修复作用。光复活能够修复任作用。光复活能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。其何嘧啶二聚体的损伤。其修复过程为：光复活酶识修复过程为：光复活酶识别嘧啶二聚体并与之结合别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物形成复合物在在nm600nm可见光照射下，酶可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开，使之完全的丁酰环打开，使之完全修复修复光复活酶从光复活酶从DNADNA上上解离。解离。
2 2转甲基作用：转甲基作用：l在转甲基酶的催化下，将在转甲基酶的催化下，将DNADNA上的被修饰上的被修饰的甲基去除。此时，转甲基酶自身被甲的甲基
22、去除。此时，转甲基酶自身被甲基化而失活。基化而失活。 3 3直接连接：直接连接：lDNADNA断裂形成的缺口，可以在断裂形成的缺口，可以在DNADNA连接酶连接酶的催化下，直接进行连接而封闭缺口。的催化下，直接进行连接而封闭缺口。 （二）取代修复：（二）取代修复： 1
1切除修复切除修复：l这也是一种广泛存在的修复机制，可适这也是一种广泛存在的修复机制，可适用于多种用于多种DNADNA损伤的修复。该修复机制可损伤的修复。该修复机制可以分别由两种不同的酶来发动，一种是以分别由两种不同的酶来发动，一种是核酸内切酶，另一种是核酸内切酶，另一种是DNADNA糖苷酶。糖苷酶。 内内 2 2重组修复重组修
23、复：l这是这是DNADNA的复制的复制过程中所采用的过程中所采用的一种有差错的修一种有差错的修复方式。复方式。 3.错配修复错配修复 DNA
在复制过程中发生错配，如果新合成的在复制过程中发生错配，如果新合成的链被矫正，基因编码信息可得到恢复；但如果模链被矫正，基因编码信息可得到恢复；但如果模板链被矫正，基因突变就被固定。板链被矫正，基因突变就被固定。一、一、DNA指导下的指导下的RNA 合成合成l转录：转录： DNA指导下的指导下的RNA 合成合成
在在RNA聚合酶的催化下，以一段聚合酶的催化下，以一段DNA链链为模板合成为模板合成RNA，从而将，从而将DNA所携带的所携带的遗传信息传递给遗
24、传信息传递给RNA的过程称为的过程称为转录转录。lRNA转录合成时，只能以转录合成时，只能以DNA分子中的分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的终止位点点和特定的终止位点.
.特定起始点和特定特定起始点和特定终止点之间的终止点之间的DNA链构成一个转录单位。链构成一个转录单位。l启动子启动子l终止子终止子l单链单链DNA为模板，为模板，Mg2 2+l四种核糖核苷三磷酸（四种核糖核苷三磷酸（NTP）为底物）为底物l不需要引物不需要引物l从从53聚合聚合RNAl无校正功能无校正功能l转录的不对称性转录的不对称性就是指以双链就是指以双链DNA中的一条链
25、作为模板进行转录，从中的一条链作为模板进行转录，从而将遗传信息由而将遗传信息由DNA传递给传递给RNA。l 对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的两条不同的DNA链上。能够转录链上。能够转录RNA的那条的那条DNA链称为链称为负链负链(
(模板链）模板链），而与之互补的另，而与之互补的另一条一条DNA链称为链称为正链（编码链）正链（编码链）。模板链模板链编码链编码链553355lRNA转录合成时，只能向一个方向转录合成时，只能向一个方向进行聚合，所依赖的模板进行聚合，所依赖的模板DNA链的链的方向为方向为35，而，而RNA链的合成方链的合成方
26、向为向为53。l合成的合成的RNA中，如只含一个基中，如只含一个基因的遗传信息，称为因的遗传信息，称为单顺反子单顺反子；如含有几个基因的遗传信息，则如含有几个基因的遗传信息，则称为称为多顺反子多顺反子。 l 原核生物中的原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，聚合酶全酶由五个亚基构成，即即2。l
亚基与转录起始点的识别亚基与转录起始点的识别有关，而在转录合有关，而在转录合成开始后被释放，余下的部分（成开始后被释放，余下的部分（2）被）被称为称为核心酶，与核心酶，与RNA链的聚合链的聚合有关。有关。 亚亚基基 功功能能 与与模模板板DNA结结合合 起起始始和和催催化化合合成成 识识别别起起始
27、始点点，稳稳定定全全酶酶 转转录录的的特特异异性性 l真核生物中的真核生物中的RNA聚合酶可按其对聚合酶可按其对-鹅膏鹅膏蕈碱敏感性而分为三种，它们均由蕈碱敏感性而分为三种，它们均由1012个个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。功能也不同。 种种类类 亚亚细细胞胞定定位位 对对-鹅鹅膏膏蕈蕈碱碱敏敏感感性性 功功能能 RNA
28、1 1、识别、识别l原核生物原核生物RNA聚合酶中的聚合酶中的因子识别转录起因子识别转录起始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。始点，并促使核心酶结合形成全酶复合物。 位于基因上游，与位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些起始转录有关的一些DNA顺序称为顺序称为启动子启动子
原核生物的两个原核生物的两个启动子：启动子：-10序列和序列和-35序列。序列。 RNA聚合酶与聚合酶与启动子结合后，可开始转录。启动子结合后，可开始转录。TGTTGACATATAAT-10区区-35区区启动子启动子转录起始部位转录起始部位+1基因转录区基因转录区 5RNA 产物产物5
29、533编码链编码链模板链模板链l真核生物的转录起始区上游也存在一段真核生物的转录起始区上游也存在一段富含富含TA的顺序，被称为的顺序，被称为Hogness盒或盒或TATA盒。盒。除此之外，在真核生物中还可除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如见到其他带共性的序列，如CAAT盒及盒及GC盒等。盒等。l 真核生物的转录起始较为复杂。真核生物的转录起始较为复杂。l
真核生物的转录起真核生物的转录起始较为复杂。目前始较为复杂。目前已知已知RNA聚合酶聚合酶至少有六种不同的至少有六种不同的蛋白因子参与转录蛋白因子参与转录复合体的形成。这复合体的形成。这些蛋白因子被称为些蛋白因子被称为转录因子
2、起始、起始lRNA聚合酶全酶促使局部双链解开，聚合酶全酶促使局部双链解开，并催化并催化ATP或或GTP与另外一个三磷与另外一个三磷酸核苷聚合，形成第一个酸核苷聚合，形成第一个3,5-磷酸磷酸二酯键。二酯键。 3 3、延长、延长l 因
31、子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。 4、终止、终止l终止子：提供转录终止信号的终止子：提供转录终止信号的DNA序列。序列。lRNA转录合成的终止机制有两种：转录合成的终止机制有两种：
1自动终止：模板自动终止：模板DNA链在接近转录链在接近转录终止点处存在相连的富含终止点处存在相连的富含GC和和AT的区的区域，使域，使RNA转录产物形成寡聚转录产物形成寡聚U及发夹及发夹形的二级结构，引起形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及聚合酶变构及移动停止，导致移动停止，导致RNA转录的终止
32、。转录的终止。 2依赖辅助因子的终止：由终止因子依赖辅助因子的终止：由终止因子(因子因子)识别特异的终止信号，并促使识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。的释放。 l原核生物的原核生物的mRNA不需要翻译前修饰，不需要翻译前修饰，但但tRNA
和和rRNA需转录后加工。需转录后加工。l加工方式有切断、化学修饰等。加工方式有切断、化学修饰等。lrRNA前体分子被切割成成熟的前体分子被切割成成熟的23S、16S和和5S rRNA以及一个以及一个tRNA， tRNA也是也是切割前体分子生成。切割前体分子生成。 rRNA和和tRNA还要还要进行化学修饰，如甲基化。进行化学修饰，如甲基化。16S rR
33、NA23S rRNA5S rRNAtRNARNA前体分子mRNA的转录后加工的转录后加工1加帽加帽l 即在即在mRNA的的5-端加上端加上m7GTP的结构。此过的结构。此过程发生在合成一结束程发生在合成一结束，在细胞核内。在细胞核内。l
加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5-端的端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对的结构，再对G进行甲基化。进行甲基化。l 该帽可使该帽可使RNA免受核酸酶降解，还在蛋白质合免受核酸酶降解，还在蛋白质合成的起始步骤中起作用。成的起始步骤中起作用。 2加尾加尾l这一过
34、程也是细胞核内完成，首先由核酸外这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去切酶切去3-端一些过剩的核苷酸，然后再加端一些过剩的核苷酸，然后再加入入polyA。polyA结构与结构与mRNA的半寿期有关。的半寿期有关。l多聚腺苷酸尾保护最终的多聚腺苷酸尾保护最终的mRNA 3
-端免受核端免受核酸酶降解而酸酶降解而稳定稳定mRNA，还可增加，还可增加mRNA翻翻译的效率译的效率。l 基因基因是是DNA片段，片段，DNA分子中最小的功能单位。分子中最小的功能单位。l真核生物中大部分蛋白质编码的基因是不连真核生物中大部分蛋白质编码的基因是不连续的，为续的，为断裂基因断裂基因，由于基因中，由于基因
35、中内含子内含子的存的存在。在。mRNA1 872bpABCDEG7 700bpF内含子：基内含子：基因中不为多因中不为多肽编码，不肽编码，不在在mRNA中中出现。出现。外显子：为外显子：为多肽编码的多肽编码的基因片段。基因片段。
3剪接剪接l切除内含子序列，将相邻外显子的末端连接切除内含子序列，将相邻外显子的末端连接起来形成功能性起来形成功能性mRNA，这一过程为，这一过程为RNA剪剪接接。l真核生物真核生物RNA的剪接一般需核内小的剪接一般需核内小RNA （snRNA）参与构成的核蛋白体参加。）参与构成的核蛋白体参加。l一些一些snRNA对对RNA剪接具催化作用，是催化剪接具催化作用，是催化
36、RNA。具有催化活性的具有催化活性的RNA分子称为核酶。分子称为核酶。l
断裂基因有以下优点：断裂基因有以下优点：1.几个外显子编码蛋白质的不同功能或结构区域，可加速新蛋白质的演化几个外显子编码蛋白质的不同功能或结构区域，可加速新蛋白质的演化（外显子改组）；（外显子改组）；2.可变剪接途径，使细胞从单一基因的原始转录物合成几种功能特异的蛋白可变剪接途径，使细胞从单一基因的原始转录物合成几种功能特异的蛋白质。质。 外显子
4内部甲基化：内部甲基化：l由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基由甲基化酶催化，对某些碱基进行甲基化处理。化处理。 真核生物真核生物mRNA的转录后加工修饰的转录后加工修饰l 主
37、要有以下几种加工方式：主要有以下几种加工方式：1. 切断。切断。2. 剪接。剪接。3. 化学修饰。化学修饰。rRNA的转录后加工的转录后加工l（一）（一）RNA的复制的复制lRNA复制酶：RNA模板、Mg2 2+、四种核、四种核糖核苷三磷酸（糖核苷三磷酸（NTP）l（二）（二） RNA的逆转录的逆转录l以 RNA为模板合成DNA。l逆转录酶： RNA为模板、为模板、Mg2
2+、四种脱、四种脱氧核糖核苷三磷酸（氧核糖核苷三磷酸（dNTP）、需要引物、）、需要引物、DNA合成方向合成方向53l蛋白质的生物合成过程，蛋白质的生物合成过程，就 是 将就 是 将 D N A 传 递 给传 递 给mRN
38、A的遗传信息，再的遗传信息，再具体的解译为蛋白质中具体的解译为蛋白质中氨基酸排列顺序的过程，氨基酸排列顺序的过程，这一过程被称为这一过程被称为翻译翻译。 中心法则中心法则遗传信息传递的规律遗传信息传递的规律( (复制、转录、翻译复制、转录、翻译).). 转录转录 翻译翻译 DNA RNA 蛋白质蛋白质 mRNA tRNA 反转录反转录 rRNA 转录、翻译转录、翻译
RNA（病毒病毒） 蛋白质（病毒）蛋白质（病毒） 复复制制复复制制原料原料：2020种氨基酸种氨基酸条件条件：mRNAmRNA、tRNAtRNA、rRNArRNA ATP ATP、GTPGTP等供能物质等供能物质 无机离子、有关的
39、酶、无机离子、有关的酶、 蛋白因子等。蛋白因子等。翻译翻译: :以以RNARNA中中mRNAmRNA为模板为模板, ,按照其核苷酸按照其核苷酸顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的顺序所组成的密码指导蛋白质的合成的过程过程.
.一、一、遗传密码遗传密码l遗传密码遗传密码：指指mRNAmRNA中的核苷酸排列序列中的核苷酸排列序列与蛋白质中的氨基酸排列序列的关系。与蛋白质中的氨基酸排列序列的关系。lmRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为就称为密码密码子子或或三联密码三联密码。共有。共有64种不种不同的密
40、码。同的密码。l一个三联体密码（密码子）决定着一个一个三联体密码（密码子）决定着一个氨基酸氨基酸。 四种核苷酸编成三联体可形成四种核苷酸编成三联体可形成4 43 3个即个即6464个密码子个密码子. .其中其中: :1.1.一个起始密码一个起始密码:AUG:AUG并兼作蛋氨酸的密码并兼作蛋氨酸的密码. .2.2.三个终止密码三个终止密码:UAA UGA UAG:UAA UGA
UAG3.3.多数氨基酸拥有多数氨基酸拥有2-42-4个密码个密码. .遗传密码具有以下特点：遗传密码具有以下特点： 连续性连续性； 简并性简并性； 通用性通用性；（但在线粒体或叶绿体中特殊）（但在线粒体或叶绿体中特殊）
41、 方向性方向性，即解读方向为即解读方向为5 3 ； 摆动性摆动性；
起始密码：起始密码：AUG；终止密码：；终止密码：UAA、UAG、UGA。摆动性摆动性密码的密码的摆动性。摆动性。通用性通用性各种低等和高等生物基本上共用同一套遗各种低等和高等生物基本上共用同一套遗传密码。但存在一些差异。传密码。但存在一些差异。二、蛋白质合成（翻译）二、蛋白质合成（翻译）原核生物中翻译概述原核生物中翻译概述核糖体结合到核糖体结合到蛋白质合成存在三个阶段：起始、延伸、终止。蛋白质合成存在三个阶段：起始、延伸、终止。起始：起始：形成形成核糖体复合物，起始密码子核糖体复合物，起始密码子结合结合起始起始
42、NA是氨基酸的转运工具是氨基酸的转运工具, ,能携带活能携带活化的氨基酸到核糖体化的氨基酸到核糖体. tRNA. tRNA是三叶草形结是三叶草形结构。氨基酸共价结合到构。氨基酸共价结合到tRNA3tRNA3端端CCACCA序列序列的的A A残基上。残基上。氨酰氨酰tRNAtRNA的合成的合成
tRNA反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，反密码环中部的三个核苷酸构成三联体，可以识别可以识别mRNA上相应的密码，此三联体就上相应的密码，此三联体就称为反密码称为反密码(anticoden(anticoden) )。l 反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原
43、则，即原则，即AU，GC配对。但反密码的第一配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为，则可与，则可与A、U或或C配对配对，如为，如为U，则可，则可与与A或或G配对配对，这种配对称为，这种配对称为不稳定配对不稳定配对。
tRNAtRNA有特异性有特异性, ,每个每个tRNAtRNA只运载一个氨只运载一个氨基酸，因密码的简并性，存在几种带相应反基酸，因密码的简并性，存在几种带相应反密码子的密码子的tRNAtRNA运载同一种氨基酸。每种运载同一种氨基酸。每种tR
44、NAtRNA均有反密码均有反密码, ,能与能与mRNAmRNA上相应的密码互补结上相应的密码互补结合合( (碱基互补配对碱基互补配对).).酪酪555533AUGGUU UAC ACA酪氨酰酪氨酰- tRNA反密码反密码mRNA密码与反密码的碱基配对密码与反密码的碱基配对合成氨酰合成氨酰tRNAtRNA的作用：的作用：1. 1.
接头接头作用，作用，以保证正确的氨基酸序列。以保证正确的氨基酸序列。2.2.氨基酸氨基酸的活化的活化作用，氨基酸与作用，氨基酸与tRNAtRNA之间的共之间的共价键是价键是高能键高能键，使氨基酸与延伸的多，使氨基酸与延伸的多肽链末端形成肽键，不与肽链末端形成肽键，不与
33末端腺苷酸中末端腺苷酸中核糖核糖2 2 或或33羟基以酯键相结合。羟基以酯键相结合。 起始密码子起始密码子AUGAUG编码甲硫氨酸（蛋氨酸）编码甲硫氨酸（蛋氨酸）细胞中有两种携带甲硫氨酸的细胞中有两种携带甲硫氨酸
46、的tRNAtRNA，能够识，能够识别别mRNAmRNA中中55端起始密码端起始密码AUGAUG的的tRNAtRNA是一种特是一种特殊的殊的tRNAtRNA，称为起始，称为起始tRNAtRNA（tRNAtRNAiMetMet ），另），另一种携带甲硫氨酸为一种携带甲硫氨酸为tRNAtRNAMetMet。在原核生物中，在原核生物中， 有一甲酰化酶，使有一甲酰化酶，使Met-
tRNAMet- tRNAiMetMet中的氨基甲中的氨基甲酰化成酰化成fMet-tRNAfMet-tRNAifMetfMet，新蛋白质，新蛋白质N N端的第一端的第一个氨基酸是个氨基酸是N-N-甲酰甲硫氨酸；另一种携带甲甲酰
47、甲硫氨酸；另一种携带甲硫氨酸的硫氨酸的tRNAtRNAMetMet，识别非起始部位的甲硫氨，识别非起始部位的甲硫氨酸密码酸密码AUGAUG。 两种两种甲硫氨酰甲硫氨酰- tRNA- tRNA由同一由同一甲硫氨酰甲硫氨酰- tRNA-
tRNA合成酶合成酶催化，被蛋白质合成因子催化，被蛋白质合成因子（起始和延伸因子）（起始和延伸因子）所区别。所区别。l在在原核生物原核生物中中核糖体核糖体大小为大小为70S70S，可分为，可分为30S30S小亚基和小亚基和50S50S大亚基大亚基 ，rRNArRNA有三种：有三种：5S5S，16S16S，23S23S。其中，。其中，16S16S的的rRNArRNA
48、参与构成核蛋白体的参与构成核蛋白体的小亚基，而小亚基，而5S5S和和23S23S的的rRNArRNA参与构成核蛋白体参与构成核蛋白体大亚基。大亚基。l在在真核生物真核生物中中核糖体核糖体大小为大小为80S80S，也分为，也分为40S40S小亚基和小亚基和60S60S大亚基大亚基
，rRNArRNA有四种：有四种：5S5S，5.8S，18S18S，28S28S。其中，。其中，18S18S的的rRNArRNA参与构成参与构成核蛋白体小亚基，其余的核蛋白体小亚基，其余的rRNArRNA参与构成核蛋参与构成核蛋白体大亚基。白体大亚基。核糖体的结构和功能核糖体的结构和功能： rRNArRNA与蛋白质组成
49、核蛋与蛋白质组成核蛋白体白体( (核糖体核糖体),),是蛋白质合成的场所是蛋白质合成的场所. .由大小两个亚由大小两个亚基组成基组成:
:l大肠杆菌核蛋白体大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭的空间结构为一椭圆球体，其圆球体，其30S亚亚基呈哑铃状，基呈哑铃状，50S亚基带有三角，中亚基带有三角，中间凹陷形成空穴，间凹陷形成空穴，将将30S小亚基抱住，小亚基抱住，两亚基的结合面为两亚基的结合面为蛋白质生物合成的蛋白质生物合成的场所。场所。
核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：小亚基小亚基: :可与可与mRNA、GTP和起始和起始tRNA结合结合, , 沿沿5
50、 35 3方向移动方向移动. .大亚基大亚基: : 有两个tRNAtRNA结合位点结合位点：受位受位(A(A位位) )（右）（右）氨酰基位，结合氨基酰氨酰基位，结合氨基酰- tRNA- tRNA。 给位给位(P(P位位) )（左）肽酰（左）肽酰基位，可与延伸中的肽酰基基位，可与延伸中的肽酰基tRNAtRNA结合，成肽结合，成肽
具有肽酰转移酶活性：具有肽酰转移酶活性：将给位上的肽酰基转移将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。，形成肽键。 具有具有GTPase活性活性：水解水解GTP，获得能量，获得能量 AUG ACA55蛋蛋苏苏UGUGUU33受受 位位(A位
51、位)给给 位位(P位位)大亚基大亚基小亚基小亚基蛋白质合成的起始蛋白质合成的起始蛋白质合成起始由起始因子催化，原核生物中，有三种起始因子（IF1 IF2 IF3），其作用主要是促进核糖体小亚基（30S）与fMet-tRNAifMet、模板mRNA及GTP结合形成30S起始复合物。IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。
GTP肽链合成的起始阶段肽链合成的起始阶段1.mRNA1.mRNA与小亚基结合与小亚基结合2.AUG2.AUG与蛋氨酰与蛋氨酰-tRNA-tRNA结合结合3.3.大小亚基结合大小亚基结合蛋白质合成的延伸蛋白质合成的延伸1.1.进位进位: :氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进进入受位入受位; ;2.2.转肽转肽: :形成肽键形成肽键, ,在在肽肽酰转移酶（转肽酶）酰转移酶（
53、转肽酶）作作用下用下, ,给位与受位结合给位与受位结合; ;3.3.移位移位: :核糖体向核糖体向33端端移动一个密码子的位置移动一个密码子的位置, ,空出受位空出受位, ,不断地进位、不断地进位、转肽、移位转肽、移位, , 使肽链延使肽链延长长. .AUG ACA5533UAC蛋蛋苏苏UGUAUG ACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUG
ACA55UAC蛋蛋苏苏UGUGUUAUG ACA55蛋蛋苏苏UGUGUU333333GTP GDP+PiEF-TGDP+PiGTP起始复合体起始复合体进位进位转肽转肽移位移位Mg+K+肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸阶段肽链合成的延伸
54、阶段1.1.氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA进位进位; ;2.2. 在转肽酶作用下在转肽酶作用下, ,形成肽键形成肽键; ;3.3. 核糖体向核糖体向33端移动一个密码子端移动一个密码子, ,继续继续
进位、转肽、移位的循环进位、转肽、移位的循环蛋白质合成的终止蛋白质合成的终止核糖体沿核糖体沿mRNA链滑动，不断使链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入多肽链延长，直到终止信号进入受位。受位。 1识别：识别：释放因子（释放因子（RF）识别）识别终止密码，进入核糖体的受位。终止密码，进入核糖体的受位。
2水解水解：RF使转肽酶变为水解酶，使转肽酶变为水解酶，多肽链与多肽链与tRNA之间的酯键被水解，之间的酯键被水解，多肽链释放。多肽链释放。 3解离：解离：通过水解通过水解GTP，使核，使核糖糖体与体与mRNA分离，分离，tRNA、RF脱脱落，核落，核糖糖体解离为大、小亚基。体解离为大、小亚基。 AUG UAA55UACAUG UAA55UAC3333终终终终AUG
UAA55UAC33终终5533UAC终终肽链肽链肽链合成的终止阶段肽链合成的终止阶段1.1.出现终止密码并与终止因子结合出现终止密码并与终止因子结合; ;2.2.肽键水解肽键水解, ,多肽释放多肽释放; ;3.tRNA,mRNA,3.tRNA,mRNA,大小亚基解离大小亚基解离. .真核生物中的翻译真核生物中的翻译：
