第2章中心法则.ppt

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1、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,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

2、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,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):dATP,dGTP,dCTP,dTTP

3、；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

4、（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,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

5、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

6、)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,（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T4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

7、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

8、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

9、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-tRNAifMet）；而真核生物的Met-tRNAiMet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、Mg2+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、Mg2+。,核蛋白体循环的反应过程,