《中心法则》PPT课件.ppt

中 心 法 则 （ 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l半 保 留 复 制l双 向 复 制l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3 535 解 链 方 向3 53 35 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 。 n 参 与 DNA复 制 的 物 质 :底 物 (substrate): dATP, 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 RNADNA 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 。 53 35 （ 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 ppiTranscription 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 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 ifMet） ； 而 真 核 生物 的 Met-tRNAiMet不 需 要 甲 酰 化 。 1. 进 位 （ entrance） ： 又 称 (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+ 。 进位移位 成 肽核蛋白体循环的反应过程