第三遗传物质的分子基础剖析课件

第三章第三章 遗传物质的分子基础遗传物质的分子基础3.1 核酸是遗传物质核酸是遗传物质 什么是遗传物质？什么是遗传物质？从从1900年孟德尔论文的重新发现到年孟德尔论文的重新发现到1910年摩年摩尔根的果蝇伴性遗传实验以来，生物学家一直在寻找答案。尔根的果蝇伴性遗传实验以来，生物学家一直在寻找答案。1928年年Griffith(格里费斯格里费斯)等的肺炎链球菌的转化实验，等的肺炎链球菌的转化实验，1944年年Avery(阿委瑞阿委瑞)等的单因子转化实验，等的单因子转化实验，1952年年Hershey(赫尔歇赫尔歇)和和Chase的噬菌体感染实验，的噬菌体感染实验，1957年年Fraenkel-Conrat(佛兰科尔佛兰科尔-康拉特康拉特)等的烟草花叶病毒等的烟草花叶病毒重建试验，重建试验，先后证实先后证实DNA是遗传物质，在不具备是遗传物质，在不具备DNA的病毒中，的病毒中，RNA是遗是遗传物质，即核酸是遗传物质，是遗传信息的载体。传物质，即核酸是遗传物质，是遗传信息的载体。第二个问题是，第二个问题是，遗传物质的分子基础是什么？遗传物质的分子基础是什么？1953年年Watson和和Crick的的DNA双螺旋结构模型，给出了圆满的答案。双螺旋结构模型，给出了圆满的答案。第三个问题是第三个问题是遗传信息如何传递？基因如何表达？遗传信息如何传递？基因如何表达？这得益于这得益于“中中心法则心法则”的提出和遗传密码的破译以及的提出和遗传密码的破译以及“DNA半保留半不连续模型半保留半不连续模型”的证明。的证明。3.1.1 DNA作为主要遗传物质的间接证据：作为主要遗传物质的间接证据：1含量：含量：DNA含量恒定。含量恒定。体细胞体细胞DNA含量是含量是配子配子DNA的一倍；的一倍；多倍体多倍体DNA含量倍增，但细胞内蛋白质含量不恒定。含量倍增，但细胞内蛋白质含量不恒定。2代谢代谢：利用利用放射性放射性与与非放射性元素非放射性元素进行标记，发现：进行标记，发现：DNA分子代谢较稳定；分子代谢较稳定；其它分子一边形成、同时又一边分解。其它分子一边形成、同时又一边分解。3突变：突变：紫外线紫外线诱发突变时，最有效波长均为诱发突变时，最有效波长均为2600埃；埃；与与DNA所吸收的紫外线光谱一致；所吸收的紫外线光谱一致；证明基因突变与证明基因突变与DNA分子的变异密切联系。分子的变异密切联系。4分布：分布：DNA是所有生物染色体所共有：是所有生物染色体所共有：噬菌体、病毒、植物、人类等。噬菌体、病毒、植物、人类等。而蛋白质则不同：而蛋白质则不同：噬菌体、病毒、细菌的蛋白质一般不存在于噬菌体、病毒、细菌的蛋白质一般不存在于 染色体上，而真核生物染色体中有核蛋白组成。染色体上，而真核生物染色体中有核蛋白组成。3.1.2 DNA作为主要遗传物质的直接证据作为主要遗传物质的直接证据（1）肺炎链球菌的转化实验：）肺炎链球菌的转化实验：DNA是遗传物质的概念源于是遗传物质的概念源于1928年年Griffith等进行的肺炎链等进行的肺炎链球菌（球菌（Streptococcus pneumoniae，旧称肺炎双球菌，旧称肺炎双球菌Diplococcus pneumoniae）的转化实验。）的转化实验。由于由于Griffith等没有做单因子转化实验，当时还不能说明引等没有做单因子转化实验，当时还不能说明引起转化作用的物质是什么。直到起转化作用的物质是什么。直到1944年年Avery等三位美国科学等三位美国科学家不仅在体外成功重复了上述实验，而且用生物化学的方法对家不仅在体外成功重复了上述实验，而且用生物化学的方法对S型菌提取液的所有成分分离后，进行单因子转化实验，证明型菌提取液的所有成分分离后，进行单因子转化实验，证明转化因子是转化因子是DNA，而不是多糖荚膜、蛋白质和，而不是多糖荚膜、蛋白质和RNA，而且转，而且转化频率随着化频率随着DNA的纯度的提高而增加。的纯度的提高而增加。Avery等的实验结果首等的实验结果首次证明转化因子是次证明转化因子是DNA，取得了，取得了DNA是遗传物质的第一个和是遗传物质的第一个和最重要的一个证据，明确了最重要的一个证据，明确了DNA是遗传信息的载体。是遗传信息的载体。肺炎链球菌肺炎链球菌格里费斯（格里费斯（Griffith F.，1928）：肺炎双球菌定向转化试验。）：肺炎双球菌定向转化试验。无毒无毒II R型型 小鼠成活小鼠成活 重现重现II R型型 有毒有毒III S型型 小鼠死亡小鼠死亡 重现重现III S型型 有毒有毒III S型（型（65杀死）杀死）小鼠成活小鼠成活 无细菌无细菌 无毒无毒II R型型有毒有毒III S型（型（65杀死）杀死）小鼠小鼠死亡死亡重现重现III S型型结论：结论：在加热杀死的在加热杀死的III S型肺炎双球菌型肺炎双球菌中有较耐高温的转中有较耐高温的转化物质能够进入化物质能够进入II R型型 II R型转变型转变为为III S型型 无毒转无毒转变为有毒。变为有毒。阿委瑞（阿委瑞（Avery O.T.，1944）试验：）试验：1952年年Hershey（赫尔歇赫尔歇）和）和Chase用标记放射性同位素的方法，用标记放射性同位素的方法，进行了噬菌体感染实验，为证明进行了噬菌体感染实验，为证明DNA是遗传物质提供了更直接的证是遗传物质提供了更直接的证据。据。T2 噬菌体是感染大肠杆菌（噬菌体是感染大肠杆菌（E.coli）的一种噬菌体，它由蛋白质）的一种噬菌体，它由蛋白质外壳和外壳和DNA核心构成。在噬菌体中，其蛋白质是唯一含硫（核心构成。在噬菌体中，其蛋白质是唯一含硫（S）的物）的物质，而质，而DNA是唯一含磷（是唯一含磷（P）的物质。利用这一特性，他们在放射性）的物质。利用这一特性，他们在放射性32P和和35S存在的情况下，使噬菌体进行繁殖，再用这种带有放射性物存在的情况下，使噬菌体进行繁殖，再用这种带有放射性物质标记的噬菌体去感染无放射性的大肠杆菌，几分钟后离心除去未质标记的噬菌体去感染无放射性的大肠杆菌，几分钟后离心除去未吸附的噬菌体，再利用捣碎机捣碎使噬菌体与大肠杆菌分开。对其吸附的噬菌体，再利用捣碎机捣碎使噬菌体与大肠杆菌分开。对其进行离心，发现从大肠杆菌表面释放的噬菌体外壳在上清液中，它进行离心，发现从大肠杆菌表面释放的噬菌体外壳在上清液中，它们由蛋白质组成，含有们由蛋白质组成，含有80放射性标记放射性标记35S，而大肠杆菌在沉淀中，而大肠杆菌在沉淀中，含有含有80放射性标记放射性标记32P。实验表明在噬菌体感染过程中，只有。实验表明在噬菌体感染过程中，只有DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在细菌体外。进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在细菌体外。该实验证明具有遗传作用的是该实验证明具有遗传作用的是DNA而不是蛋白质。而不是蛋白质。（2）噬菌体感染试验：）噬菌体感染试验：（3）烟草）烟草TMV的重建试验：的重建试验：能感染烟草的烟草花叶病毒（能感染烟草的烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）由蛋白质外壳和）由蛋白质外壳和RNA核心组成。可以从核心组成。可以从TMV病毒分病毒分别提取它的蛋白质和别提取它的蛋白质和RNA，再将它们放在一起，可以得到具，再将它们放在一起，可以得到具有感染力的病毒颗粒。有感染力的病毒颗粒。1957年年Fraenkel-Conrat（佛兰科尔佛兰科尔-康拉特）康拉特）等人将两个不同的等人将两个不同的MTV株系（株系（S株系和株系和HR株系）的株系）的蛋白质和蛋白质和RNA分别提取出来，然后相互对换，将分别提取出来，然后相互对换，将S株系的蛋株系的蛋白质和白质和HR株系的株系的RNA，或反过来将，或反过来将HR株系的蛋白质和株系的蛋白质和R株株系的系的RNA放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶放在一起，重建形成两种杂种病毒，去感染烟草叶片。结果是叶片上所产生的病斑跟所含片。结果是叶片上所产生的病斑跟所含RNA密切相关，是什密切相关，是什么样的么样的RNA就形成什么样的子代病毒粒子，即子代病毒粒子就形成什么样的子代病毒粒子，即子代病毒粒子的外壳蛋白是由的外壳蛋白是由RNA决定的，而不是由蛋白质决定的。令人决定的，而不是由蛋白质决定的。令人信服地证明在不具有信服地证明在不具有DNA的病毒中，的病毒中，RNA是遗传物质。是遗传物质。佛兰科尔佛兰科尔-康拉特康拉特-辛格尔（辛格尔（Framkel-Conrat-Singer）试验：）试验：结论：提供结论：提供RNA的亲本决定了其后代的的亲本决定了其后代的RNA和蛋白质。和蛋白质。在不含在不含DNA的的TMV中，中，RNA就是遗传物质。就是遗传物质。3.2 核酸的分子结构核酸的分子结构3.2.1 核酸的分子组成核酸的分子组成DNA和和RNA都含四种主要碱基：其中腺嘌呤（都含四种主要碱基：其中腺嘌呤（adenine,A）、）、鸟嘌呤（鸟嘌呤（guanine,G）、和胞嘧啶（）、和胞嘧啶（cytosine,C）是两者共有，）是两者共有，而尿嘧啶（而尿嘧啶（uracil,U）为）为RNA特有，胸腺嘧啶（特有，胸腺嘧啶（thymine,T）为）为DNA所特有。所特有。DNA的碱基组成具有很明显的特征，即的碱基组成具有很明显的特征，即ATGC1，而，而RNA的碱基组成一般没有这种特点。的碱基组成一般没有这种特点。DNA和和RNA都含有戊糖，其本质的区别在于它们含有的戊糖的类别不同：都含有戊糖，其本质的区别在于它们含有的戊糖的类别不同：RNA含有含有D-核糖，而核糖，而DNA含有含有2脱氧脱氧D核糖。核糖。3.2.2 DNA的分子结构的分子结构（1）DNA的一级结构：的一级结构：DNA的一级结构的一级结构是指核苷酸在是指核苷酸在DNA分子中的排列顺序。在分子中的排列顺序。在DNA的一级结构中因为各种脱氧核苷酸的的一级结构中因为各种脱氧核苷酸的脱氧核糖和磷酸都是相同的，所以碱基顺脱氧核糖和磷酸都是相同的，所以碱基顺序也就代表了核苷酸顺序。生物的遗传信序也就代表了核苷酸顺序。生物的遗传信息通过核苷酸的不同排列顺序贮存在息通过核苷酸的不同排列顺序贮存在DNA分子中，碱基的顺序就是信息所要表达的分子中，碱基的顺序就是信息所要表达的内容，碱基顺序稍有变化，就可能引起遗内容，碱基顺序稍有变化，就可能引起遗传信息的很大变动，因此顺序测定对于阐传信息的很大变动，因此顺序测定对于阐明明DNA的结构和功能具有更本性的意义。的结构和功能具有更本性的意义。从这个意义上我们可以更深刻地理解基因从这个意义上我们可以更深刻地理解基因组计划的伟大作用。组计划的伟大作用。（2）DNA的二级结构：是指的二级结构：是指DNA通过通过分子间相互作用形成的双链或双螺旋分分子间相互作用形成的双链或双螺旋分子，即子，即DNA双螺旋结构（双螺旋结构（double helical structure）。）。1953年年Watson和和Crick根据根据Wilkins及及Franklin对对DNA纤维纤维X射线衍射线衍射图研究证明射图研究证明DNA分子具有螺旋结构的分子具有螺旋结构的信息，信息，Chargaff 等发现的等发现的DNA中碱基含中碱基含量量A=T，G=C，(AGTC)的定律，的定律，以及对四种碱基的物化数据的分析结果以及对四种碱基的物化数据的分析结果等，提出了著名的等，提出了著名的DNA 双螺旋结构模型双螺旋结构模型（double-helical model of DNA）。该模）。该模型从分子水平上合理地解释了型从分子水平上合理地解释了DNA的复的复制和转录与遗传信息的表达过程，解决制和转录与遗传信息的表达过程，解决了了DNA的自我复制问题，巩固了的自我复制问题，巩固了DNA作作为遗传物质和遗传信息载体的地位。为遗传物质和遗传信息载体的地位。DNA双螺旋的多态性：双螺旋的多态性：（3）DNA的高级结构：是指的高级结构：是指DNA的超螺旋（的超螺旋（supercoil）结构）结构和染色体和染色体DNA所具有的复杂折叠状态。超螺旋是所具有的复杂折叠状态。超螺旋是DNA双螺旋的双螺旋的螺旋轴盘绕而形成的螺旋，是螺旋轴盘绕而形成的螺旋，是DNA三级结构的一种形式。三级结构的一种形式。DNA的三级结构是指双螺旋链的扭曲。例如在的三级结构是指双螺旋链的扭曲。例如在B-DNA双螺旋中，每双螺旋中，每10个核苷酸长度旋转一圈，这时双螺旋最稳定处于能量最低态。个核苷酸长度旋转一圈，这时双螺旋最稳定处于能量最低态。生物体中绝大多数生物体中绝大多数DNA以超螺旋的形式存在，比喻细菌质以超螺旋的形式存在，比喻细菌质粒、大肠杆菌染色体、线粒体粒、大肠杆菌染色体、线粒体DNA、叶绿体、叶绿体DNA、以及哺乳类、以及哺乳类病毒基因组等。例如大肠杆菌染色体（拟核）的结构域就是一病毒基因组等。例如大肠杆菌染色体（拟核）的结构域就是一种双螺旋结构，在各结构域中若用种双螺旋结构，在各结构域中若用DNA酶处理，酶处理，DNA链将会断链将会断裂，双螺旋结构受到破坏，变为松弛型结构。一个闭合分子必裂，双螺旋结构受到破坏，变为松弛型结构。一个闭合分子必须在须在DNA的每一条链上都没有断裂，既是在一条链上出现断裂的每一条链上都没有断裂，既是在一条链上出现断裂都有可能导致都有可能导致双螺旋的消失。双螺旋的消失。同样，一个分同样，一个分子无论是闭合子无论是闭合还是开放结构，还是开放结构，只要缺少双螺只要缺少双螺旋结构，就称旋结构，就称为松弛型。为松弛型。核小体与染色质纤维的包装核小体与染色质纤维的包装 DNA在真核生物核小体在真核生物核小体(nucleosome)结构中的扭曲方式结构中的扭曲方式也是一种超螺旋结构。核小体可以组成更高层次的结构。也是一种超螺旋结构。核小体可以组成更高层次的结构。真核生物的一条染色体是一个完整的真核生物的一条染色体是一个完整的DNA双螺旋分子。在双螺旋分子。在哺乳动物中，每一染色体的哺乳动物中，每一染色体的DNA约有约有6109bp，如此长的，如此长的DNA分子如何存在于平均分子如何存在于平均10m的细胞核内呢？也就是说，线状的的细胞核内呢？也就是说，线状的DNA是如何包装成分裂中期高度卷缩的染色体？是如何包装成分裂中期高度卷缩的染色体？染色体：染色体：1/3DNA，1/3组蛋白，组蛋白，1/3非组蛋白，痕量的非组蛋白，痕量的RNA 组蛋白共有组蛋白共有5类，即类，即H1，H2A，H2B，H3和和H4。组蛋白相当。组蛋白相当保守，在染色质结构中起着重要的作用。保守，在染色质结构中起着重要的作用。非组蛋白在不同有机体、不同组织间变化很大，可能与基因非组蛋白在不同有机体、不同组织间变化很大，可能与基因的调控有关。的调控有关。真核生物染色体的结构：真核生物染色体的结构：真核生物染色体至少有真核生物染色体至少有3个层次的个层次的压缩使压缩使DNA包装成中期染色体。包装成中期染色体。第一层次第一层次:核小体核小体DNA双螺旋环双螺旋环绕组蛋白八聚体形成核小体绕组蛋白八聚体形成核小体(nucleosome）为染色体结构的最）为染色体结构的最基本单位，直径约基本单位，直径约10nm。核小体核心核小体核心(组蛋白八聚体，包组蛋白八聚体，包括括H2A，H2B，H3和和H4各两个分各两个分子子)环绕核小体的环绕核小体的DNA,长约长约180-200bp盘绕丝（盘绕丝（146bp）:盘绕组蛋白八聚体表面盘绕组蛋白八聚体表面1.75圈圈连接丝（连接丝（34-54bp）:连接相邻连接相邻2个核小体，一个分子的组蛋白个核小体，一个分子的组蛋白H1第二层次第二层次:螺线管（体）螺线管（体）10nm的核小体纤丝通过折叠或的核小体纤丝通过折叠或螺旋化形成中空的直径约螺旋化形成中空的直径约30nm的的螺线管（螺线管（solenoid）。组蛋白）。组蛋白H1参参与这一层次的压缩，它结合于核与这一层次的压缩，它结合于核小体与连接丝连接的部位。小体与连接丝连接的部位。第三层次第三层次:中期染色体中期染色体染色体非组蛋白形成一个骨架染色体非组蛋白形成一个骨架（scaffold），），30nm的螺线管围的螺线管围绕着骨架压缩成紧密包装的超螺绕着骨架压缩成紧密包装的超螺线体。线体。超螺线体再进一步压缩、折叠和超螺线体再进一步压缩、折叠和螺旋化成中期染色体，但其机制螺旋化成中期染色体，但其机制还不十分清楚。还不十分清楚。多级螺旋模型多级螺旋模型放射环骨架模型放射环骨架模型3.2.3 RNA的分子结构的分子结构(1)tRNA分子分子：已经做出全序列分析的已经做出全序列分析的tRNA有有3300种以上。种以上。tRNA都是小分子，都是小分子，长长7594个核苷酸个核苷酸，5端有末端磷端有末端磷酸化基团，酸化基团，3端为端为CCA-OH序列序列,分子中稀有碱基含量较分子中稀有碱基含量较高，而且许多被甲基化修饰；分子内部有碱基互补区，高，而且许多被甲基化修饰；分子内部有碱基互补区，都都能形成三叶草形二级结构能形成三叶草形二级结构。该二级结构一般由氨基酸接受。该二级结构一般由氨基酸接受臂、二氢尿嘧啶环（臂、二氢尿嘧啶环（D环）、反密码子环和环）、反密码子环和TC环组成，环组成，有的还在反密码子环和有的还在反密码子环和TC环之间存在额外环。环之间存在额外环。tRNA的三级结构都为倒的三级结构都为倒L形结构。形结构。图图 tRNA分子结构分子结构（2）rRNA分子分子 大肠杆菌的大肠杆菌的5S、16S 和和23S rRNA的一、二级结构分别含的一、二级结构分别含有有120、1542和和2904核苷酸。核苷酸。组成：组成：5个双螺旋区和其他单个双螺旋区和其他单链区；两个功能域：一个功能链区；两个功能域：一个功能域中含有域中含有5CGAAC序列，这是序列，这是与与tRNA分子分子TC环上的环上的GTCG序列相互作用的部位，序列相互作用的部位，使使tRNA与核糖体结合。与核糖体结合。另一个功能域与另一个功能域与23S rRNA中中的一段序列互补，对核糖体大的一段序列互补，对核糖体大亚基与亚基与rRNA的相互作用有重要的相互作用有重要意义。意义。大肠杆菌大肠杆菌5S rRNA的二级结构模型的二级结构模型不同来源的不同来源的16S rRNA具有相似的二级结构。具有相似的二级结构。大肠杆菌大肠杆菌16S rRNA的二级结构的二级结构四个功能域：四个功能域：5端功能域端功能域中心功能域中心功能域3末端大功能域末端大功能域3末端小功能域末端小功能域 在这些功能域中有与在这些功能域中有与mRNA互互补的部位，有结合肽酰补的部位，有结合肽酰tRNA的部的部位，有些则在位，有些则在30S与与50S亚基结合亚基结合中起作用等，涉及多种识别与作中起作用等，涉及多种识别与作用功能用功能RNA的二级结构在基因的表达与调控过程中起着重要的作用的二级结构在基因的表达与调控过程中起着重要的作用 例如：例如：rRNA与与mRNA间的碱基配对间的碱基配对 控制着蛋白质的起始；控制着蛋白质的起始；tRNA与与mRNA间的碱基配对间的碱基配对 促进翻译过程；促进翻译过程；RNA发夹结构及茎环结构发夹结构及茎环结构 控制转录的终止、翻译的效控制转录的终止、翻译的效率以及率以及mRNA的稳定性；的稳定性；RNA-RNA间的碱基配对间的碱基配对 在内含子的剪切过程中也起着重要在内含子的剪切过程中也起着重要的作用。的作用。近年对小分子近年对小分子RNA的结构和功能的研究，揭示出它们在生的结构和功能的研究，揭示出它们在生物的发育、生长、繁殖和基因表达与调控中的多种重要功能，物的发育、生长、繁殖和基因表达与调控中的多种重要功能，这值得引起我们的关注和重视。这值得引起我们的关注和重视。3.3 DNA复制复制3.3.1 DNA复制的基本规律复制的基本规律 DNA复制一般按半保留半不连续的的方式进行；复制一般按半保留半不连续的的方式进行；复制起始（复制起始（Initiation）在原点（）在原点（Origin）的特定序列）的特定序列上；上；复制的起点处控制复制；复制的起点处控制复制；复制叉（复制叉（Fork）的移动有单向或双向；）的移动有单向或双向；链的延伸方向只能是链的延伸方向只能是53方向；方向；在存在模板的条件下，在存在模板的条件下，DNA聚合酶以短的聚合酶以短的RNA片段作片段作为引物开始合成为引物开始合成DNA的短片段；的短片段；存在各种存在各种DNA链的合成起始机制，除了链的合成起始机制，除了RNA引发外，还引发外，还存在其它的一些机制，包括存在其它的一些机制，包括DNA链与一个末端蛋白共价结合，链与一个末端蛋白共价结合，以及缺口的共价延伸，或者亲本链已被环出的末端等；以及缺口的共价延伸，或者亲本链已被环出的末端等；终止也是在复制过程中的某个固定点；终止也是在复制过程中的某个固定点；复制的机制取决于基因组结构和构象来保持产生完整的复制的机制取决于基因组结构和构象来保持产生完整的染色体；染色体；即使在同一个细胞内也可进行多种复制机制的操作。即使在同一个细胞内也可进行多种复制机制的操作。3.3.2半保留半不连续复制半保留半不连续复制半保留复制半保留复制半不连续复制半不连续复制3.3.3 环状双链环状双链DNA复制方式复制方式（1）滚环复制：滚环复制又叫）滚环复制：滚环复制又叫复制复制 的增殖、接合，以及真核生物的增殖、接合，以及真核生物rDNA的扩增都是以这种复制方式进行。的扩增都是以这种复制方式进行。滚环复制中，在环状双链滚环复制中，在环状双链DNA的一条链的一条链上造成专一性缺口，产生游离的上造成专一性缺口，产生游离的3-OH末端末端作为引物，以另一条完整环状单链作为模板，作为引物，以另一条完整环状单链作为模板，由由DNA聚合酶催化延伸，新合成的链沿着环聚合酶催化延伸，新合成的链沿着环状的模板链滚动；这种环状结构称为滚环（状的模板链滚动；这种环状结构称为滚环（rolling circle）。随着它的滚动，。随着它的滚动，3端不断端不断延长，延长，5端不断地被置换甩出而成为一条单端不断地被置换甩出而成为一条单链，该单链可以延长出基因组的多个拷贝单链，该单链可以延长出基因组的多个拷贝单位，按照单位长度断裂，就会产生多个单链位，按照单位长度断裂，就会产生多个单链线性拷贝线性拷贝（2）-型复制型复制 1963年年Cairns对大肠杆菌对大肠杆菌DNA放射自显影实验的结果提出来放射自显影实验的结果提出来的。大肠杆菌的。大肠杆菌DNA双链环状分双链环状分子在其子在其DNA复制过程的中间产复制过程的中间产物，在放射自显影观察时可形物，在放射自显影观察时可形成一个成一个-型结构。这是由于复型结构。这是由于复制从复制原点（制从复制原点（OriC）开始，）开始，形成两个复制叉，双向复制所形成两个复制叉，双向复制所产生的结果。产生的结果。-型复制需要型复制需要RNA引物，半保留半不连续复引物，半保留半不连续复制。一条单链总是和模板链互制。一条单链总是和模板链互补地结合在一起形成子链。补地结合在一起形成子链。（3）线粒体的）线粒体的D环复制环复制 哺乳动物哺乳动物mtDNA复制：不对称不复制：不对称不同时的复制。先复制双链中的一条链，同时的复制。先复制双链中的一条链，待该链复制到待该链复制到2/3的长度时，另一条的长度时，另一条链才开始复制。链才开始复制。由于重链和轻链上有各自的复制起由于重链和轻链上有各自的复制起点，其复制起始的特点是，在起始区点，其复制起始的特点是，在起始区形成形成D-Loop(Displacement)结构，即结构，即重链和以重链为模板合成的新链组成重链和以重链为模板合成的新链组成的双链部分以及被新链替代出来的单的双链部分以及被新链替代出来的单链（轻链）部分形成的结构。链（轻链）部分形成的结构。Dloop区含有约区含有约500600bp，它是不稳，它是不稳定的，处于降解定的，处于降解 合成状态，这样来合成状态，这样来保持该区双链被打开，即保持该区双链被打开，即D-loop结构。结构。3.3.4 真核生物染色体端粒的复制真核生物染色体端粒的复制 端粒（端粒（telomere）是真核生物染色体末端的一种特殊）是真核生物染色体末端的一种特殊结构。功能：防止染色体末端免受核酸酶的降解，维持结构。功能：防止染色体末端免受核酸酶的降解，维持染色体结构的稳定性，保持染色体的完整性，为线状染染色体结构的稳定性，保持染色体的完整性，为线状染色体的末端复制提供基础。此外，端粒与染色体联会、色体的末端复制提供基础。此外，端粒与染色体联会、细胞分裂和细胞衰老等也有密切的关系。细胞分裂和细胞衰老等也有密切的关系。端粒端粒DNA的序列比较特殊，由一系列短的随机串联重的序列比较特殊，由一系列短的随机串联重复序列组成，可用复序列组成，可用Gn(A/T)m的一般式来表示，其中的一般式来表示，其中n1,m为为14。例如四膜虫为。例如四膜虫为TTGGGG，线虫为，线虫为TTAGGC，哺乳类为哺乳类为TTAGGG等。等。当端粒（当端粒（TTAGGG）n序序列的列的3单链末端序列折回单链末端序列折回碱基配对取代其上游相同序碱基配对取代其上游相同序列时，将形成一个类似列时，将形成一个类似D-loop的的t-loop（telomereloop）结构。）结构。该结构的形成提供了一个有该结构的形成提供了一个有序的高级结构，使凸出序的高级结构，使凸出3单单链埋藏在链埋藏在DNA分子内部以免分子内部以免与端粒酶接触，同时也保护与端粒酶接触，同时也保护了单链。了单链。端粒的复制端粒的复制：是由端粒酶：是由端粒酶（telomerase）催化合成的，端粒）催化合成的，端粒酶是一个大的核糖核蛋白分子，由酶是一个大的核糖核蛋白分子，由多条多肽与一单个多条多肽与一单个RNA分子组成。分子组成。端粒酶端粒酶RNA的核心序列是复制端的核心序列是复制端粒粒DNA的模板，它是一富含的模板，它是一富含C的的1522nt重复序列。端粒酶是一种重复序列。端粒酶是一种特殊的反转录酶，其活性只限于利特殊的反转录酶，其活性只限于利用端粒酶特异的用端粒酶特异的RNA作为模板。作为模板。3.4 RNA转录与加工转录与加工 转录是转录是DNA的遗传信息被拷贝成的遗传信息被拷贝成RNA的遗传信息的过程。的遗传信息的过程。一般将一般将DNA双链分子上带有遗传信息的链称为非模板链双链分子上带有遗传信息的链称为非模板链（non-template strand），或基因链（），或基因链（gene strand），或有），或有义链（义链（sense strand），或编码链（），或编码链（coding strand），它与），它与mRNA序列一致，代表的是从遗传密码到蛋白质序列相联序列一致，代表的是从遗传密码到蛋白质序列相联系的系的DNA序列。序列。另一条与其互补的链称为模板链（另一条与其互补的链称为模板链（template strand），），或反基因链（或反基因链（antigenestrand），或反义链（），或反义链（antisense strand），它是作为模板合成），它是作为模板合成mRNA的的DNA链。所有基因均链。所有基因均以模板链为模板进行转录，因而转录产物的碱基顺序必定以模板链为模板进行转录，因而转录产物的碱基顺序必定与基因链的遗传信息一致。与基因链的遗传信息一致。转录过程可以分为模板识别（转录过程可以分为模板识别（template recognition）、转录起、转录起始（始（transcription initiation）、延伸（、延伸（elongation）和终止（和终止（termination）4个基本阶段。模板识别是指个基本阶段。模板识别是指RNA聚合酶与启动子相互聚合酶与启动子相互作用并结合到启动子上的过程；转录起始是作用并结合到启动子上的过程；转录起始是RNA 聚合酶结合到启动聚合酶结合到启动子上后开始合成子上后开始合成RNA；延伸是；延伸是RNA 链被延伸，链被延伸，RNA 合成主要在此阶合成主要在此阶段；终止是指延伸被终止，转录物（段；终止是指延伸被终止，转录物（transcript）从模板上脱离下来。）从模板上脱离下来。3.4.1 原核生物原核生物RNA的合成的合成（1）大肠杆菌）大肠杆菌RNA聚合酶聚合酶 大多数原核生物大多数原核生物RNA聚合酶的组成是相同的，而且只聚合酶的组成是相同的，而且只有一种有一种RNA聚合酶转录所有的基因。聚合酶转录所有的基因。2组成大肠杆菌核心酶（组成大肠杆菌核心酶（core enzyme），），因子加入因子加入后形成全酶（后形成全酶（holoenzyme）专一性起始转录原核生物一种专一性起始转录原核生物一种RNA聚合酶转录所有的基因，其中聚合酶转录所有的基因，其中因子控制启动子的识因子控制启动子的识别。由于别。由于因子替代引导核心酶去识别一组不同的启动子。因子替代引导核心酶去识别一组不同的启动子。E.coli 有几种不有几种不同的同的因子因子不同的不同的因子因子识别不同启识别不同启动子的保守动子的保守序列序列 一个一个 因子因子（E.coli中是中是70）起始大部分基因的转录，）起始大部分基因的转录，而其他而其他 因子识别不同的启因子识别不同的启动子，可以诱导特殊基因的动子，可以诱导特殊基因的协同表达。原核生物一种协同表达。原核生物一种RNA 聚合酶转录所有的基聚合酶转录所有的基因，其中因，其中 因子控制启动子因子控制启动子的识别。由的识别。由因子替代引导因子替代引导核心酶去识别一组不同的启核心酶去识别一组不同的启动子动子。（2）原核生物启动子）原核生物启动子 启动子启动子 promotor：DNA分子上分子上RNA聚合酶最先结合部位，聚合酶最先结合部位，Promotor在转录起始点的上游在转录起始点的上游原核生物启动子由四个区域组成：原核生物启动子由四个区域组成：1、转录起始位点转录起始位点是指在合成是指在合成RNA时时DNA链上第一个核苷酸掺入的链上第一个核苷酸掺入的位点。位点。2、10序列（序列（Pribnow box）：转录起始点上游转录起始点上游10位置，位置，consensus sequence是是TATAPuATG。3、35序列（序列（Sextama box）RNA聚合酶所覆盖的区域，共有序聚合酶所覆盖的区域，共有序列是列是TTGACA，位于位于35位置。是位置。是RNA聚合酶对转录模板的初始聚合酶对转录模板的初始识别位点，决定启动子的强度。识别位点，决定启动子的强度。4、10区和区和35区间的距离区间的距离 两个元件之间的距离却至关重要；相距两个元件之间的距离却至关重要；相距17bp时，转录效率最高。时，转录效率最高。（3）原核生物终止子）原核生物终止子 terminator 终止子：终止子：提供转录终止信号的提供转录终止信号的DNA序列序列 终止子的结构特征终止子的结构特征 1.发夹结构发夹结构 2.polyU序列序列 3.真正起终止作用的不是真正起终止作用的不是DNA序列，而是序列，而是转录生成的转录生成的RNA结构结构（4）原核生物）原核生物RNA的的合成合成起始起始延伸延伸终止和释放终止和释放在原核生物中，转录、翻译以及在原核生物中，转录、翻译以及mRNA的降解通常的降解通常是同时进行的。是同时进行的。因为在原核生物中不存在核膜包裹的细胞核。因为在原核生物中不存在核膜包裹的细胞核。RNA的转录和多肽链的合成都是从的转录和多肽链的合成都是从53，只要，只要mRNA的的5端合成后，即可开始翻译。端合成后，即可开始翻译。在原核生物中在原核生物中mRNA的寿命一般只有几分钟。的寿命一般只有几分钟。往往在往往在3端端mRNA的转录还没有最后结束，的转录还没有最后结束，5端端mRNA在完成多肽链的合成后，已经开始降解。在完成多肽链的合成后，已经开始降解。（5）转录和翻译同时进行）转录和翻译同时进行（1）真核生物细胞中有）真核生物细胞中有3类类RNA聚合酶聚合酶 真核生物真核生物RNA聚合酶含有十多种亚基。聚合酶含有十多种亚基。对原核生物和真核生物的对原核生物和真核生物的RNA聚合酶的蛋白质电泳分析表聚合酶的蛋白质电泳分析表明：在真核生物中，一些蛋白质亚基在所有的明：在真核生物中，一些蛋白质亚基在所有的RNA聚合酶中是聚合酶中是共同都具有的。一些亚基与细菌共同都具有的。一些亚基与细菌RNA聚合酶有关系。聚合酶有关系。3.4.2 真核生物真核生物RNA的合成的合成 真核生物真核生物RNA聚合酶需要一些转录聚合酶需要一些转录起始因子起始因子（transcription initiation factors,TIFs）或）或一般转录因子一般转录因子（general transcription factors,GTFs）帮助其识别启动）帮助其识别启动子。首先转录起始因子按特定顺序结合于启动子上形成复子。首先转录起始因子按特定顺序结合于启动子上形成复合物，帮助合物，帮助RNA聚合酶定位到聚合酶定位到DNA上的转录起始位点，上的转录起始位点，RNA聚合酶才能与之相结合，形成前起始复合物。由于聚合酶才能与之相结合，形成前起始复合物。由于多个转录起始因子的相互作用使多个转录起始因子的相互作用使DNA分子构象发生改变，分子构象发生改变，从闭合状态转换成开放形式。从闭合状态转换成开放形式。转录起始因子与转录起始因子与RNA聚合聚合酶一起组成了转录起始的基本装置酶一起组成了转录起始的基本装置（basal apparatus）。）。普遍性转录因子普遍性转录因子(general transcription factor)也称也称基础转录因子（基础转录因子（basal transcription factor）：它们是转：它们是转录起始复合物的组成成员，主要任务是将录起始复合物的组成成员，主要任务是将RNA聚合酶聚合酶定位在核心启动子上，帮助定位在核心启动子上，帮助RNA聚合酶正确识别起始聚合酶正确识别起始位点并开始转录。位点并开始转录。特异性转录因子特异性转录因子(specific/special transcription factor)或序列特异性转录因子：或序列特异性转录因子：使聚合酶特异地应答各使聚合酶特异地应答各种外界的刺激，更加高效而且协调地进行转录。因为，种外界的刺激，更加高效而且协调地进行转录。因为，这类转录因子对转录起始复合物的组装及转录速率施加这类转录因子对转录起始复合物的组装及转录速率施加影响，并影响，并决定某一基因是否表达，所以又可称其为决定某一基因是否表达，所以又可称其为转录转录激活因子。激活因子。转录激活因子在真核生物基因的表达调控中占有十转录激活因子在真核生物基因的表达调控中占有十分重要的地位，绝大多数转录激活因子都可与基因的分重要的地位，绝大多数转录激活因子都可与基因的调控序列结合，属于调控序列结合，属于DNA结合蛋白。结合蛋白。转录因子多种多样转录因子多种多样：可识别上游启动子元件，或与：可识别上游启动子元件，或与更远的增强子结合，通过直接或借助其他蛋白质的接更远的增强子结合，通过直接或借助其他蛋白质的接触来激活前体起始复合物的形成；有些转录因子，如触来激活前体起始复合物的形成；有些转录因子，如p300/CBP可以修饰组蛋白，部分影响核小体的定位，可以修饰组蛋白，部分影响核小体的定位，而非影响前体起始复合物的组装；还有一些转录因子而非影响前体起始复合物的组装；还有一些转录因子的作用是使的作用是使DNA弯曲成一定的形状，使其它转录因子弯曲成一定的形状，使其它转录因子相互接触相互接触；还有一些转录因子并无；还有一些转录因子并无DNA结合活性，结合活性，只是通过与蛋白质之间接触的方式与前起始复合物作只是通过与蛋白质之间接触的方式与前起始复合物作用激活转录。用激活转录。（2）真核生物启动子）真核生物启动子 真核生物有真核生物有3类类RNA聚合酶，分别识别三种不同聚合酶，分别识别三种不同类型的启动子，它们在结构上各有特点。类型的启动子，它们在结构上各有特点。RNA聚合酶聚合酶I识别的启动子结构：识别的启动子结构：RNA聚合酶聚合酶I（RNA polI），只转录），只转录rRNA一种基因，包括一种基因，包括5.8S、18S和和28S rRNA。RNA聚合酶聚合酶识别的启动子的结构识别的启动子的结构 RNA Pol基因的产物为一些分子量较小的细胞质基因的产物为一些分子量较小的细胞质RNA（cytoplasmicRNA，scRNA）、）、tRNA、5S rRNA、7SL RNA(参与细胞内蛋白质转移参与细胞内蛋白质转移)、U6 RNA(转录后加转录后加工工)等。等。RNA Pol基因的启动子很特殊，既有上游启动子也基因的启动子很特殊，既有上游启动子也有下游启动子。下游启动子位于它们转录的基因编码序有下游启动子。下游启动子位于它们转录的基因编码序列内，通常核心启动子在列内，通常核心启动子在50bp100bp之间，由之间，由2个个分开的框序列组成，分开的框序列组成，A box和和C box，或，或A box和和B box。因此，因此，RNA Pol基因的启动子有三种类型：基因的启动子有三种类型：型基因内型基因内启动子、启动子、型基因内启动子和型基因内启动子和型基因外启动子。型基因外启动子。型基因内启动子：是型基因内启动子：是5S rRNA基因所具有的启动子，不基因所具有的启动子，不含含TATA框，转录控制区（核心启动子）位于框，转录控制区（核心启动子）位于+50至至+80的区的区段，由段，由boxA 和和box C组成。这类启动子需要组成。这类启动子需要TFA,TFB和和TFC的结合来定位的结合来定位RNA聚合酶。聚合酶。型基因内启动子：是型基因内启动子：是tRNA基因的启动子，无基因的启动子，无TATA框，框，由由A box和和B box构成基因的不连续启动子。构成基因的不连续启动子。A box位于位于10bp至至20bp;Bbox 位于位于50bp至至65bp。只需要。只需要TFB和和TFC的结合来定位的结合来定位RNA聚合酶。聚合酶。型基因外启动子：是某些型基因外启动子：是某些scRNA、U6 RNA和和7SL RNA基因的启动子，属上游启动子，它由基因的启动子，属上游启动子，它由TATA框、框、PSE（proximal sequence element，近端顺序元件）和，近端顺序元件）和Oct元元件等件等3个上游元件组成。个上游元件组成。TATA框可能决定聚合酶类型的特异框可能决定聚合酶类型的特异性，性，PSE和和Oct元件的存在可以大大增加转录效率。元件的存在可以大大增加转录效率。RNA聚合酶聚合酶识别的启动子结构识别的启动子结构 RNA聚合酶聚合酶（RNA pol）主要负责蛋白质基因（结构）主要负责蛋白质基因（结构基因）和部分核内小基因）和部分核内小RNA(small nuclear RNA，snRNA)的转的转录，其识别的启动子位于转录起始点的上游，结构最为复杂。录，其识别的启动子位于转录起始点的上游，结构最为复杂。RNA pol识别的启动子由识别的启动子由 核心启动子（核心启动子（core promoter）或基本启动子（或基本启动子（basal promoter）上游启动子元件（上游启动子元件（upstream promoter element，UPE）组）组成。成。核心启动子核心启动子是指在体外测定到的由是指在体外测定到的由RNA pol进行精确转进行精确转录起始所要求的最低限度的一套录起始所要求的最低限度的一套DNA序列元件。一个典型的序列元件。一个典型的核心启动子与起始位点紧密靠近，长约核心启动子与起始位点紧密靠近，长约80个核苷酸左右，从个核苷酸左右，从转录起点向上游（转录起点向上游（40）或下游（）或下游（40）延伸。）延伸。RNA pol核心启动子由核心启动子由4种元件组成种元件组成：TATA框（框（TATA element 或或TATA box）TBB识别序列（识别序列（TBB recognition element,BRE）起始子（起始子（initiator,InR）下游启动子元件（下游启动子元件（downstream promoter element,DPE）起始子一般由起始子一般由Py2CAPy5构成，位于构成，位于2至至+4之间，可能提供之间，可能提供RNA pol的识别。只包含的识别。只包含InR的启动子是能被的启动子是能被RNA pol识别的最简单形式识别的最简单形式DPE对于含对于含InR但不含但不含TATA框的启动子的活性十分重要，但对含框的启动子的活性十分重要，但对含TATA框的启动子却无作用。框的启动子却无作用。TATA框的作用是选择正确的起始位点，保证精确起始并产生基础水框的作用是选择正确的起始位点，保证精确起始并产生基础水平的转录，当某些基因缺少平的转录，当某些基因缺少TATA框时可由框时可由InR来替代这一作用。来替代这一作用。TBB识别序列识别序列位于位于32至至37bp之间，作用之间，作用是介导是介导RNA pol的结合，影响转的结合，影响转录起始点的录起始点的选择；选择；（3）真核生物）真核生物RNA的合成特点的合成特点 真核生物真核生物RNA的转录在细胞核内进行的转录在细胞核内进行 转录完成后需要运送到核外，因此寿命较长转录完成后需要运送到核外，因此寿命较长 真核生物一个真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因，单顺分子一般只含有一个基因，单顺反子反子mRNA 真核生物真核生物RNA合成后的加工合成后的加工原核生物与真核生物原核生物与真核生物RNA转录的区别转录的区别1.真核生物真核生物RNA的转录是在细胞核内，翻译在细胞质中进行；的转录是在细胞核内，翻译在细胞质中进行；原核生物原核生物则在核区同时进行转录和翻译；则在核区同时进行转录和翻译；2.真核生物真核生物一个一个mRNA只编码一个基因；只编码一个基因；原核生物原核生物一个一个mRNA编码多个基因；编码多个基因；3.真核生物真核生物有有RNA聚合酶聚合酶、等三种不同的酶；等三种不同的酶；原核生物原核生物则只有一种则只有一种RNA聚合酶；聚合酶；4.真核生物真核生物中转录的起始更复杂，中转录的起始更复杂，RNA的合成需要转录因子的合成需要转录因子的协助进行转录；的协助进行转录；原核生物原核生物则较为简单；则较为简单；5.真核生物真核生物的的mRNA 转录后进行加工，然后运送到细胞质中进转录后进行加工，然后运送到细胞质中进 行翻译；行翻译；原核生物原核生物无需进行加工，边转录边翻译。无需进行加工，边转录边翻译。3.5 遗传密码与蛋白质合成遗传密码与蛋白质合成3.5.1 遗传密码的性质遗传密码的性质 遗传密码（遗传密码（genetic code）是联系）是联系mRNA的碱基序列和蛋的碱基序列和蛋白质氨基酸序列的桥梁。白质氨基酸序列的桥梁。遗传密码是三联遗传密码是三联体密码（体密码（triplet code），1个密码个密码子由子由3个核苷酸组个核苷酸组成，它特异编码多成，它特异编码多肽链中的肽链中的1个氨基个氨基酸。酸。遗传密码无逗号密码与密码之间没有任何不编码的核苷酸，遗传密码无逗号密码与密码之间没有任何不编码的核苷酸，阅读阅读mRNA时是连续的。时是连续的。遗传密码不重叠遗传密码不重叠是指一个蛋白质中为氨基遗传密码不重叠遗传密码不重叠是指一个蛋白质中为氨基酸编码的密码子上的酸编码的密码子上的3个核苷酸只参与编码个核苷酸只参与编码1个氨基酸，在多核个氨基酸，在多核苷酸链上任何两个相邻的密码子不共用任何核苷酸，核苷酸本苷酸链上任何两个相邻的密码子不共用任何核苷酸，核苷酸本身不重叠使用。身不重叠使用。遗传密码具有通用性在所有的生物中，密码子字典几乎是遗传密码具有通用性在所有的生物中，密码子字典几乎是通用的，既适用于原核生物，也适用于多数真核生物。通用的，既适用于原核生物，也适用于多数真核生物。遗传密码具有简并性（遗传密码具有简并性（degeneracy），61种有义密码子决种有义密码子决定定20种氨基酸，必然同一个氨基酸有多个密码子。实际上除种氨基酸，必然同一个氨基酸有多个密码子。实际上除AUG（M e t）和）和UGG（Trp）以外，每个氨基酸都有一个以上的）以外，每个氨基酸都有一个以上的密码子，这种现象称为密码的简并。密码子，这种现象称为密码的简并。有起始密码子和终止密码子有起始密码子和终止密码子3.5.2 tRNA与遗传密码与遗传密码（1）反密码子中的）反密码子中的“摆动摆动”（wobble）问题）问题 在蛋白质的合成过程中，在蛋白质的合成过程中，tRNA的反密码子在核糖体内是的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与通过碱基的反向配对与mRNA上的密码子相互作用的。上的密码子相互作用的。1996年，年，Crick根据立体化学原理提出摆动假说根据立体化学原理提出摆动假说（wobble hypothesis），解释了反密码子中某些稀有成分），解释了反密码子中某些稀有成分（如（如）的配对，以及许多氨基酸有）的配对，以及许多氨基酸有2个以上密码子问题。个以上密码子问题。根据摆动假说，在密码子与反密码子的配对中，前两个根据摆动假说，在密码子与反密码子的配对中，前两个严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以严格遵守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度，可以“摆动摆动”，因而使某些，因而使某些tRNA可以识别可以识别1个以上的密码子。个以上的密码子。1.反密码子第一位是反密码子第一位是C或或A时，只能识别一种密码子时，只能识别一种密码子 反密码子（反密码子（3）X-Y-C（5）（）（3）X-Y-A（5）密码子密码子 （5）Y-X-G（3）（）（5）Y-X-U（3）2.反密码子第一位是反密码子第一位是U或或G时，可分别识别两种密码子时，可分别识别两种密码子 反密码子（反密码子（3）X-Y-U（5）（3）X-Y-G（5）密码子密码子 （5）Y-X-A/G（3）（）（5）Y-X-C/U（3）3.反密码子第一位是反密码子第一位是时，可分别识别时，可分别识别3种密码子种密码子 反密码子（反密码子（3）X-Y-（5）密码子密码子 （5）Y-X-A/U/C（3）（2）tRNA的种类的种类 起始起始tRNA和延伸和延伸tRNA 能特异识别能特异识别mRNA模板上起始密码子的模板上起始密码子的tRNA叫起始叫起始tRNA,其他其他tRNA统称为延伸统称为延伸tRNA。原核起始原核起始tRNA携带甲酰甲硫氨酸（携带甲酰甲硫氨酸（fMet）真核起始真核起始tRNA携带甲硫氨酸（携带甲硫氨酸（Met）原核生物中原核生物中Met-tRNAfMet必须首先甲酰化生成必须首先甲酰化生成fMet-tRNA才能参与蛋白质的生成。才能参与蛋白质的生成。同功同功tRNA 由于一种氨基酸可能有多个密码子，为了识别也就有多由于一种氨基酸可能有多个密码子，为了识别也就有多个个tRNA，即多个，即多个tRNA代表同一种氨基酸，我们将几个代表代表同一种氨基酸，我们将几个代表相同氨基酸的相同氨基酸的tRNA称为同工称为同工tRNA。在一个同工。在一个同工tRNA组内，组内，所有所有tRNA均专一于相同的氨酰均专一于相同的氨酰tRNA合成酶。合成酶。校正校正tRNA 在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某在蛋白质的结构基因中，一个核苷酸的改变可能使代表某种氨基酸的密码子变成终止密码子（种氨基酸的密码子变成终止密码子（UAG、UGA、UAA）蛋白质合成提前终止蛋白质合成提前终止无义突变无义突变 而无义突变的校正而无义突变的校正tRNA可通过改变反密码子区校正无义突变。可通过改变反密码子区校正无义突变。错义突变是由于结构基因中某种核苷酸的变化使一种氨基错义突变是由于结构基因中某种核苷酸的变化使一种氨基酸的密码变成另一种氨基酸的密码。错义突变的校正酸的密码变成另一种氨基酸的密码。错义突变的校正tRNA通通过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常过反密码子区的改变把正确的氨基酸加到肽链上，合成正常的蛋白质。的蛋白质。3.5.3 密码子的例外与特殊属性密码子的例外与特殊属性（1）线粒体密码子的偏离）线粒体密码子的