第2章 中心法则.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,中心法则,（,Central dogma,）,转录,翻译,DNA RNA,蛋白质,mRNA,tRNA,反转录,rRNA,翻译,RNA,（,病毒,）,蛋白质（病毒）,复,制,复,制,Crick 1958,年,中心法则的提出,Temin 1970,年,中心法则的补充,复制,(replication),是指遗传物质的传代，以母链,DNA,为模板合成子链,DNA,的过程。,复制,亲代,DNA,子代,DNA,一、,复制的基本特征,半保留复制,双向复制,半不连续复制,（一）半保留复制,DNA,生物合成时，母链,DNA,解开为两股单链，各自作为模板,(template),按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的,DNA,，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的,DNA,都和亲代,DNA,碱基序列一致。这种复制方式称为,半保留复制,。,半保留复制的概念,(,三,),半不连续复制,3,5,3,5,解链方向,3,5,3,3,5,领头链,(leading strand),随从链,(lagging strand),DNA,一股子链复制的方,向与解链方向相反导致,顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为,领头链,。,另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为,随从链,。复制中的不连续片段称为,岡崎片段,(,okazaki,fragment),。,领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的,半不连续性,。,参与,DNA,复制的物质,:,底物,(,substrate,),:,d,ATP,dGTP,dCTP,dTTP,；,聚合酶,(polymerase):,依赖,DNA,的,DNA,聚合酶，简写为,DNA-,pol,；,模板,(template):,解开成单链的,DNA,母链；,引物,(primer):,提供,3,-OH,末端使,dNTP,可以依次聚合；,其他的酶和蛋白质因子。,DNA,模板链,RNA,引物,（二）解链酶、解旋酶类,1,、解旋酶 解链酶的作用是在,ori,部位解开,DNA,双链,2,、拓扑异构酶 作用是通过剪切、连接磷酸二酯键,来松弛,DNA,的正超螺旋，理顺,DNA,拓扑构象。拓扑,异构酶 主要有,型和,型两类。,逆转录,(reverse transcription),：,又称反转录，是以,RNA,为模板，,以,dNTP,为原料，在逆转录酶的催化下,合成,DNA,分子的过程。,逆转录酶（,reverse transcriptase,）：,即,催化逆录的酶。,又称,依赖,RNA,的,DNA,聚合酶（,RNA,dependent DNA polymerase,RDDP),四、,DNA,的逆转录合成,转录,(transcription),是,生物体以,DNA,为模板合成,RNA,的过程。,转录,RNA,DNA,一、转录的基本特征,（一）选择性转录,细胞在不同的生长发育时期，根据生存条件和代谢需要转录不同的基因。转录的基因只是基因组的一部分。,（二）不对称转录,DNA,分子多为双股链的分子，在转录进行时，,DNA,双链中只有一股链作为模板，指导合成与其互补的,RNA,，此,DNA,链称为,模板链,；另一股链则不转录，称为,编码链,。,在多基因的双链,DNA,分子中，每个基因的模板不是全在同一条单链上，也就是在双链,DNA,分子中的一股链，对于某一基因是模板链，但对另一个基因则可能是编码链。,模板链(template strand),编码链(coding strand),编码链,模板链,（三）转录后加工,转录产物是各种,RNA,的前体，必须在细胞核内加工为成熟,RNA,，转运至细胞质基质内才能参与蛋白质的合成。,原核生物转录产生的,mRNA,可直接用于蛋白质合成，不需要加工和转运。,二、参与转录的物质,模板,解开成单链的,DNA,母链的其中一股，即模板链；,底物,即,ATP,、,GTP,、,CTP,、,UTP,四种核糖核苷酸，总称,NTP,；,RNA,聚合酶,依赖,DNA,的,RNA,聚合酶,(RNA-pol),其它,Mg2+,、,Mn2+,、终止因子等。,（一）原核生物,RNA,聚合酶,核心酶：,2,全酶：,2,亚,基,功,能,决定哪些基因被转录,含活性中心,催化形成磷酸二酯键,结合,DNA,模板,协助核心酶识别并结合起始点,未知,（二）转录延长,1,、,亚基脱落，,RNA-,pol,聚合酶核心酶,变构，与模板结合松弛，沿着,DNA,模,板前移,2,、在核心酶作用下，,NTP,不断聚合，,RNA,链不断延长。,(NMP),n,NTP,(NMP),n+1,ppi,Transcription elongation in prokaryotes,用,T,4,噬菌体,DNA,在试管内进行转录实验，,转录产物比在细胞内转录出的要长。说明：,转录终止信号是可以跨越的；,细胞内某些因素有执行转录终止的功能。,据此，,69,年,J.Roberts,发现了能控制转,录终止的蛋白质，定名为,因子,。,1,、依赖,因子,的转录终止,-dependent termination of transcription,2,、不依赖,因子,的转录终止,DNA,模板上靠近终止处，有特殊的,碱基序列，转录出,RNA,后，,RNA,产物,形成特殊的结构来终止转录,-independent termination of transcription,（二）真核生物的转录后加工,mRNA,前体：,hnRNA,必须经过较复杂的加工过程，才能成为成熟,mRNA,。,5,端加帽：,在,mRNA 5,端形成,m7GpppNp,帽子结构。,3,端加尾：,在,mRNA 3,端形成多聚,A,尾。,去除内含子，连接外显子,。,修饰：,由甲基化酶催化生成甲基化核苷酸。,编辑：,在转录产物中插入、删除或取代一些核苷酸残基，使遗传信息在转录水平发生改变，使一个基因可以编码多种蛋白质。,PolyA,尾,遗传密码子的基本特点,方向性：,53,。,连续性：,遗传密码子必须连续阅读，无间断、无重叠。,简并性：,除甲硫氨酸和色氨酸外，其他,18,种氨基酸有多个密码子。,编码同一种氨基酸的不同密码子称为同义密码子，同义密码子具有简并性。,通用性：,绝大多数生物都采用同一套遗传密码。,摆动性：,tRNA,反密码与,mRNA,密码碱基之间不严格遵守碱基配对规律。,二、氨基酸的活化,氨基酸的活化是氨基酸与特异的,tRNA,结合形成氨酰,-,tRNA,的过程，由氨酰,-,tRNA,合成酶催化完成。,原核生物和真核生物的蛋白质合成都从甲硫氨酸开始。原核生物和真核生物都有两种负载甲硫氨酸的,tRNA,，负载的甲硫氨酸分别用于蛋白质合成的起始和延长。,原核生物的起始甲硫氨酸需要甲酰化，生成起始甲酰甲硫氨酰,-,tRNA,（,fMet-tRNA,i,fMet,）；而真核生物的,Met-,tRNA,i,Met,不需要甲酰化。,1.,进位（,entrance,）：,又称,注册,(,registra-tion,),，即,与,mRNA,下一个密码相对应的氨基酰,-,tRNA,进入,A,位,。,需,GTP,、,Mg,2+,和,EF-T,。,2.,成肽（,peptide bond formation,）：,是,肽键形成,的过程。即：,P,位,上,tRNA,携带的氨基酰基,转移到,A,位,的氨基酰,-,tRNA,上，与其,-,氨基缩合形成肽键。,由,转肽酶,催化，需,Mg2+,，,K+,。,3.,移位（,translocation,）：,核蛋白体向,mRNA3,端移动一个密码的距离，同时使,肽酰基,-,tRNA,从,A,位移到,P,位,。,空载的,tRNA,从,E,位脱落。,此时，,A,位留空，与下一个密码相对应的氨基酰,-,tRNA,即可进位，重复以上循环。,需,GTP,、,Mg,2+,。,进位,移位,成肽,核蛋白体循环的反应过程,