DNA、RNA和蛋白质的生物合成.pptVIP

第十四章 DNA、RNA和蛋白质的生物合成 复制—以原来的DNA分子为模板，合成出相同分子的过程。 转录—在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。 翻译—在RNA的控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。 14.1 DNA的复制 1953年，Watson和Crick在DNA双螺旋结构的基础上提出了半保留复制假说： DNA在复制过程中，首先碱基之间的氢键破裂，使两条链解旋并分开，然后以碱基互补的方式，以每条单链为 模板，按单链DNA的核苷酸顺序合成子链。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 Radioisotope labelin（放射性同位素标记）and density gradient（密度梯度离心）centrifugation clearlydistinguishes replications of semiconservative from conservative. 14.1.2 参与DNA复制的酶类和蛋白质因子 1. DNA聚合酶（DNA-polymerase） DNA聚合酶能催化四种脱氧核糖核苷三磷酸合成DNA ① 原核细胞的DNA聚合酶 DNA聚合酶I（pol I）—Kornberg酶 DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ） DNA聚合酶活力； 3`-5`核酸外切酶活力 DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ ） DNA聚合酶活力； 3`-5`核酸外切酶活力； 5`-3`核酸外切酶活力 大肠杆菌中DNA聚合酶的性质比较 ② 真核细胞的DNA聚合酶 6. 连接酶（ligase） 催化双链DNA中单链缺口部分的3`-OH和它临近的DNA片段的5`-磷酸基形成3`，5`-磷酸二酯键，将两个DNA片段连接起来。 连接反应需要能量（NAD+ or ATP ）。 14.1.3 DNA的半不连续复制 冈崎提出DNA的不连续复制模型：3`-5`走向的DNA实际上是由许多5`-3`方向合成的DNA片段连接起来的。 14.5.1 原核生物与真核生物DNA复制的特点比较 1. 复制的起点和单位 复制单位：复制子，生物体内能独立行使复制功能，进行独立复制的DNA单位。 ① 原核生物 由一个复制子组成 双向复制 大肠杆菌，θ结构 ② 真核生物 线形双链DNA，含有多个复制子；双向复制。 14.1.6 在RNA指导下的DNA的合成 1970年Temin等在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA聚合酶，该酶以RNA为模板，根据碱基配对原则，按照RNA的核苷酸顺序(其中U与A配对)合成DNA。这一过程与一般遗传信息流转录的方向相反，故称为反转录。 14.2 RNA的生物合成 14.2.1 转录过程 转录（transcription）——DNA分子中的遗传信息转移到RNA分子中的过程。 14.2.1.1 RNA聚合酶（RNA polymerase） RNA聚合酶有以下特点： 以DNA为模板，也称为依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP） 四种核苷三磷酸为底物 需要Mg2+或Mn2+离子 RNA 链的延长方向是5’→3’的连续合成 遵循DNA与RNA之间的碱基配对原则 不需要引物。 RNA聚合酶缺乏3’→5’外切酶活性，所以没有校正功能。 1. 细菌RNA聚合酶 2. 真核细胞RNA聚合酶 14.2.1.2 转录过程 不对称转录：在DNA的两条多核苷酸链中只有其中一条链作为模板，这条链叫做模板链（template strand），又叫做无意义链。 DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编码链，又叫做有意义链。 可分为三个阶段：合成的起始、链的延长和合成的终止 1.RNA合成的起始 启动子（promoter）： RNA聚合酶识别、结合并开始转录的一段DNA序列。 ① 原核生物的启动子 ② 真核生物的启动子 2. 链的延长 3. RNA合成的终止 终止子（terminator）：提供转录终止信号的DNA序列。 14.2.1.3 RNA的转录后加工 3. mRNA前体的转录后加工 14.3 蛋白质的生物合成 14.3.1 RNA在蛋白质生物合成中的作用 1.mRNA的功能 mRNA带有由DNA转录来的遗传信息，是蛋白质合成的模板。 遗传密码（genetic codes） 遗传密码：指mRNA中碱基序列和蛋白质中氨基酸序列之间的相互关系。 1961年，Brenner和Crick证明：三个相邻的核苷酸代表一种氨基酸，该三核苷酸序列称为密码子（codon），或三联密码（triplet code） 密码子的重要性质 密码子不重叠； 密码子的简并性