dna、rna和蛋白质的生物合成

DNA、 RNA和蛋白质的生物合成吴菲菲2014.11.29n 复制 以原来的 DNA分子为模板，合成出相同分子的过程。n 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。n 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。1958年 Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为 中心法则DNA的复制n 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：n 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。nDNA的复制方式 半保留复制1958年 M.Meselson和 F.Stahl 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.半保留复制的实验证据随从链复制时必须 等待 模板链解开足够长度时，才能从 53 合成引物后开始复制。延伸时，又要 等待 下一段暴露出足够长的模板，才能再次合成引物而延长。岗崎片段复制的半不连续性参与 DNA复制的酶类和蛋白质复制是酶催化下的核苷酸聚合过程，需要多种物质的共同参与：底物： dNTP（ dATP、 dGTP、 dCTP、 dTTP）酶： DNA聚合酶模板： 解开成单链的 DNA母链引物： RNA， 提供 3-OH末端其它酶和蛋白质因子： 解螺旋酶、单链结合蛋白、拓扑异构酶、引物酶、 DNA连接酶 等1. 引物酶识别复制起点，引导解螺旋酶到正确位点 2. 解螺旋酶解开双螺旋引物酶解螺旋酶聚合酶修复酶拓扑异构酶单链结合蛋白连接酶DNA的复制过程3. DNA聚合酶合成新的 DNA链4. 按碱基互补原理合成 DNA链5. 四种脱氧核苷三磷酸为底物6. 释放焦磷酸7-12. DNA片段的合成和链的延伸13. 连接酶14. 单链结合蛋白 15. 拓扑异构酶16. DNA的复制逆转录n 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 。n 反转录酶 是一种多功能酶：n RNA指导的 DNA聚合酶活力；n 核糖核酸酶 H的活力：n DNA指导的 DNA聚合酶活力反转录的生物学意义补充丰富了中心法则解释了致癌病毒引起癌细胞产生的机制RNA的生物合成 n 转录n 转录 （ transcription） DNA分子中的遗传信息转移到 RNA分子中的过程。转录过程n 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） 。 DNA双链中另一条不做为模板的链叫做 编码链 。RNA的复制n 在某些不含 DNA，只含 RNA的病毒和噬菌体中，其RNA既是遗传信息载体，又是信使，在感染寄主时，本身要复制。n 以 RNA为模板合成 RNA ，由 RNA复制酶催化，以 RNA为模板，四种核苷三磷酸为底物，也需要 Mg2+或Mn2+蛋白质的生物合成RNA在蛋白质生物合成中的作用n 1.mRNA的功能n mRNA带有由 DNA转录来的遗传信息，是蛋白质合成的模板。n 2.遗传密码（ genetic codes）n 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。n 三联密码 （ triplet code）：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）。n 密码子的重要性质n 密码子间无间隔n 密码子不重叠；n 密码子的简并性；n 密码子的摆动性；n 密码的通用性；n 防错系统遗传密码n 终止密码子n UAA、 UGA、 UAGn 起始密码子n AUG、 GUGn 2. tRNA的功能n tRNA起运输氨基酸的作用n 反密码子 （ anticodon） ： tRNA识别 mRNA上的密码子的机构，可根据碱基配对规律识别相应的密码子。n 3.rRNA与核糖体n rRNA与多种蛋白质组成核糖体，核糖体是蛋白质合成的加工厂。蛋白质生物合成过程n 蛋白质的合成需要近 300种生物大分子参与，由ATP、 GTP提供能量。n 蛋白质生物合成 方向 ：由多肽链的 氨基端 开始，向 羧基端 方向逐步延伸。n 合成过程 分为：n 氨基酸的活化与转移 准备阶段n 肽链合成的起始n 肽链的延长n 肽链的终止1.氨基酸的活化与转移tRNA携带并转运氨基酸，氨基酸的结合位点是 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合成酶具有绝对专一性，对氨基酸、 tRNA两种底物都能高度特异性地识别。氨酰 -tRNA合成酶氨酰基腺苷酸AMPtRNA氨酰 -tRNA2. 肽链合成的起始n mRNA上的起始密码子多为： AUG少数为： GUG原核细胞以 fMet- tRNAf为起点；真核细胞以 Met- tRNA为起点SD序列： 细菌 mRNA翻译起始密码 AUG的上游 813个核苷酸之前有 49个核苷酸 组成的富含嘌呤的序列。这一序列以 AGGA为核心，称之为 SD序列 。该序列与 30s小亚基上 16srRNA 3-端富含嘧啶序列结合，稳固了 mRNA与小亚基的结合。因此又称为核蛋白体结合位点（ ribosomal binding site， RBS）。甲酰甲硫氨酰 tRNA的合成甲酰甲硫氨酰 tRNAf甲酰 FH4甲酰基转移酶mRNA-30S-IF3 IF1复合物30S起始复合物（ 30S-mRNA-fMet-tRNAf-GTP-IF1-IF2）70S起始复合物（ 70S-mRNA-fMet-tRNAf ）原核生物起始复合物的生成真核生物翻译起始的特点1. 核蛋白体是 80S (40S + 60S)2. 起始因子种类多3. 起始 tRNA的 Met不需甲酰化4. 帽子结合蛋白 (CBP)促使 mRNA与核蛋白体小亚基结合5. 起始 tRNA先与核蛋白体小亚基结合，然后再结合 mRNA3.肽链的延长又称核蛋白体循环 (ribosomal cycle)，每次循环包括：进位 (entrance)成肽 (