1、第十章 DNA的生物合成復制（replication）：以DNA為模板，合成兩個完全相同的雙鏈子代DNA的過程。轉錄（transcription）：在DNA分子上合成出與其核苷酸順序相對應的RNA的過程。翻譯（translation）：在RNA控制下，根據核酸鏈上每三個核苷酸決定一個AA的三聯體密碼規則，合成出具有特定順序的蛋白肽鏈過程。遺傳學的中心法則：DNA通過復制將遺傳信息由親代傳遞給子代；通過轉錄和翻譯，將遺傳信息傳遞給蛋白質分子，從而決定生物的表現型。DNA的復制、轉錄和翻譯過程就構成了遺傳學的中心法則。 在RNA病毒中，其遺傳信息貯存在RNA分子中。它們的遺傳信息的流向是RNA通過

2、復制，將遺傳信息由親代傳遞給子代；通過反轉錄將遺傳信息傳遞給DNA，再由DNA通過轉錄和翻譯傳遞給蛋白質，這種遺傳信息的流向就稱為反中心法則。第一節 DNA復制的特點一、半保留復制 4071958年由M. Meselson 和 F. Stahl 證明DNA的半保留復制。l 半保留復制:l 以DNA為模板，合成兩個完全相同的雙鏈子代DNA的過程。其中,每個子代分子的一條鏈來自于親代DNA,另一條鏈為新合成的二、有復制起始點 l 復制子（replicon)：基因組能獨立進行復制的單位。含有控制復制起始的起點，也可能含有一個復制終點。l 起始位點（原點origin）：具有特定核苷酸排列順序的片段l

3、原核生物的復制子通常為一個；l 真核生物則為多個復制子。 三、復制方向 多數：雙向復制低等生物：單向復制（滾環復制）四、需要RNA引物 l DNA聚合酶以一段具有3端自由羥基（3-OH）的RNA作為引物(primer) ，聚合子代DNA鏈。 l RNA引物的大小: 原核生物通常為50100個核苷酸，真核生物約為10個核苷酸。l RNA引物的堿基順序，與模板DNA的堿基順序相配對。 五、半不連續復制 418l DNA聚合酶只能以53方向聚合子代DNA鏈，即模板DNA鏈的方向必須為35。l 因此，分別以兩條反平行的DNA鏈作為模板聚合子代DNA時的方式是不同的。l 以35方向的親代DNA鏈作模板時

4、，子代鏈的聚合方向為53, 復制是連續進行的，該鏈稱為領頭鏈(leading strand)。l 親代DNA雙鏈復制時是逐步解開的，以53方向的親代DNA鏈為模板時, 子鏈的合成是不連續的，該鏈稱為隨從鏈(lagging strand)。l 復制時，由隨從鏈所形成的一些子代DNA短鏈稱為岡崎片段(Okazaki fragment)。l 岡崎片段的大小 原核生物中約為10002000 bp (base pair)， 真核生物約為100 bp。 六 、DNA復制的酶學 410(一)、拓撲異構酶(topoisomerase) 419生物體內的DNA分子常處于負超螺旋態（三級結構）。復制前，需改變DN

5、A分子拓撲構象，避免DNA分子打結、纏繞、連環。 1、拓撲異構酶l 最初是從大腸桿菌中分離到的w-蛋白；l 先將雙鏈中的一條鏈切斷，松開雙螺旋后再將DNA鏈連接起來，從而避免出現鏈的纏繞。l 反應不需ATP供能2、拓撲異構酶l 又稱DNA旋轉酶（DNA gyrase)，l 可切斷DNA雙鏈，使DNA的超螺旋松解后，再將其連接起來。l 需ATP供能。（二）解螺旋酶helicase：421 大腸桿菌中發現的解螺旋酶為DnaB。 可以將DNA雙鏈解開成為單鏈。 每解開一對堿基，需消耗兩分子ATP。（三）、單鏈DNA結合蛋白 421l single strand binding protein, SS

6、B，又稱螺旋去穩蛋白（HDP），為與單鏈DNA結合的蛋白質因子l 作用： 穩定DNA解開的單鏈；阻止復性、保護單鏈DNA，避免核酸酶的降解。（四）引物酶primase：一種RNA聚合酶，在復制起點處以DNA為模板，催化合成一小段互補的RNA。 引物酶能直接在單鏈DNA模板上催化游離的NTP合成一小段RNA。 作用：提供3-OH， 以用于DNA聚合酶催化鏈的延伸。（五）DNA聚合酶 4101、DNA聚合酶的反應特點（1）、底物：dNTP, N=A,T,C,G （2）、模板：DNA （3）、引物： 提供3-OH末端 （4）、子鏈的延伸方向：53：2、DNA聚合酶的活性： 53 的聚合活性 53核酸

7、外切酶活性 35核酸外切酶活性 復制修復切除引物、修復功能2040400分子數/細胞1011亞基數 -+5 3外切酶活性+3 5外切酶活性+5 3聚合酶活性pol IIIpol IIpol Ipol 為單一肽鏈的大分子蛋白質,可被特異的蛋白酶水解為兩個片段pol 多亞基酶。它參與DNA損傷的應急狀態修復。pol 由十種亞基組成，亞基：具有53聚合DNA（復制）功能；亞基：35外切酶（校正）功能功能：是原核生物復制延長中真正起催化作用的酶。4.真核生物的DNA聚合酶417DNA-pol a 起始引發，有引物酶活性DNA-pol b 參與低保真度的復制 DNA-pol g 在線粒體DNA復制中起催

8、化作用DNA-pol d 延長子鏈的主要酶，有解螺旋酶活性DNA-pol e 校讀、修復和填補缺口（六）、DNA連接酶 DNA ligase，催化DNA片段之間磷酸二酯鍵的形成，而使兩段DNA連接起來。第二節 DNA生物合成過程一、原核生物DNA生物合成 421（一）起始 421E.coli復制起始點 oriC： 由245個bp構成。關鍵序列在于兩組短的重復：三個13bp的序列和四個9bp序列。 引發體和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復制起始區域的復合結構稱為引發體。引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。（二）延長階段復制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方

9、式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學本質是磷酸二酯鍵的不斷生成。 （三）終止階段 原核生物基因是環狀DNA，雙向復制的復制片段在復制的終止點(ter)處匯合。 隨從鏈上不連續性片段的連接二、真核生物DNA生物合成424（一）DNA的復制只發生在S期（二）多復制子（三）真核細胞含有5種DNA聚合酶（四）端粒復制 染色體兩端DNA子鏈上最后復制的RNA引物，去除后留下空隙。1.端粒telemer：指真核生物染色體線性DNA分子末端的結構。 2.結構特點：（1）由末端單鏈DNA序列和蛋白質構成。（2）末端DNA序列是多次重復的富含G、C堿基的短序列。3.功能：（1）維持染色體的穩定性（2）維持DN

10、A復制的完整性 4.端粒酶：由RNA和蛋白質組成（1）RNA發揮模板作用（2）蛋白質發揮逆轉錄酶活性第三節 逆轉錄一、概念逆轉錄reverse transcription是RNA指導下的DNA合成過程，即以RNA為模板，四種dNTP為原料，合成與RNA互補的DNA單鏈。二、逆轉錄酶(reverse transcriptase) 催化逆轉錄過程的酶稱逆轉錄酶，RNA病毒中都含有此酶。 具有三種酶活性：l RNA指導的DNA聚合酶l RNA酶l DNA指導的DNA聚合酶三、合成過程RNA 模板逆轉錄酶DNA-RNA 雜化雙鏈RNA酶單鏈DNA逆轉錄酶雙鏈DNA試管內合成cDNA (compleme

11、ntary DNA)以mRNA為模板，經逆轉錄合成的與mRNA堿基序列互補的DNA鏈。 分子生物學研究可應用逆轉錄酶，作為獲取基因工程目的基因的重要方法之一，此法稱為cDNA法。 第四節 DNA的損傷與修復一、DNA的損傷（突變）l 由自發的或環境的因素引起DNA一級結構的任何異常的改變稱為DNA的損傷，也稱為突變（mutation）。 l 常見的DNA的損傷包括堿基脫落、堿基修飾、交聯，鏈的斷裂，重組等。 （一）、突變的意義（1）突變是進化、分化的分子基礎（2）突變導致基因型改變（3）突變導致死亡（4）突變是某些疾病的發病基礎（二）引起突變的因素：1自發因素： (1)自發脫堿基：由于N-糖苷

12、鍵的自發斷裂，引起嘌呤或嘧啶堿基的脫落。每日可達近萬個核苷酸殘基。 (2)自發脫氨基：胞嘧啶自發脫氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自發脫氨基可生成次黃嘌呤。每日可達幾十到幾百個核苷酸殘基。 (3)復制錯配：由于復制時堿基配對錯誤引起的損傷，發生頻率較低。 2物理因素：X射線和電離輻射:常常引起DNA鏈的斷裂;紫外線:引起嘧啶二聚體的形成，如TT，TC，CC等二聚體。這些嘧啶二聚體由于形成了共價鍵連接的環丁烷結構，因而會引起復制障礙。 3、化學因素： 二、突變的分子改變類型（一）錯配 (mismatch) DNA分子上的堿基錯配稱點突變(point mutation)。 1.轉換：發生在同型堿基之間，即

13、嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。 2.顛換：發生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。正常成人Hb (HbA)亞基（二）缺失 (deletion)、插入 (insertion) 1.缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。 2.插入：原來沒有的一個堿基或一段核苷酸鏈插入到DNA大分子中間。 3.缺失或插入都可導致框移(frame-shift)突變。框移突變是指三聯體密碼的閱讀方式改變，造成蛋白質氨基酸排列順序發生改變。 （三）重組(recombination) DNA分子內較大片段的交換，稱為重組或重排。三、DNA損傷的修復 （一）直接修復： 1光復活：light repa

14、iring 修復任何嘧啶二聚體的損傷。 過程：光復活酶識別嘧啶二聚體并與之結合形成復合物在300600nm可見光照射下，酶獲得能量，將嘧啶二聚體的丁酰環打開，使之完全修復光復活酶從DNA上解離。2轉甲基作用：在轉甲基酶的催化下，將DNA上的被修飾的甲基去除。此時，轉甲基酶自身被甲基化而失活。 3直接連接：DNA斷裂形成的缺口，可以在DNA連接酶的催化下，直接進行連接而封閉缺口。 （二）取代修復： 1切除修復(excision repairing)：適用于多種DNA損傷的修復。修復機制:分別由兩種不同的酶來發動，一種是核酸內切酶，另一種是DNA糖苷酶。 2重組修復(recombination r

15、epairing)：一種有差錯的修復方式。 3SOS修復l 在DNA分子受到較大范圍損傷并且使復制受到抑制時出現的修復機制(細胞處于危急狀態)。 l DNA分子受到長片段高密度損傷誘導一種特異性較低的新的DNA聚合酶，以及重組酶等的產生繼續催化損傷部位DNA的復制 保留許多錯誤的堿基，從而造成突變。 第十一章 RNA的轉錄第一節 RNA轉錄合成的條件 一、底物四種核糖核苷酸，ATP、GTP、CTP、UTP 二、模板以一段單鏈DNA作為模板。 三、RNA聚合酶（DDRP 455） 該酶在單鏈DNA模板以及四種核糖核苷酸存在時，不需要引物，可從53聚合RNA。 1、原核生物中的RNA聚合酶全酶:2

16、。 2被稱為核心酶，與RNA鏈的聚合有關; 亞基與轉錄起始點的識別有關，而在轉錄合成開始后被釋放.四、終止因子 蛋白：一種六聚體蛋白質，亞基分子量為50kd。能識別終止信號，并能與RNA緊密結合，導致RNA的釋放。 五、激活因子降解產物基因激活蛋白（CAP)，又稱為cAMP受體蛋白（CRP), 是一種二聚體蛋白質，亞基分子量為23kd。該蛋白與cAMP結合后，刺激RNA聚合酶與起始部位結合，從而起始轉錄過程。 第二節 RNA轉錄過程一、原核生物的轉錄（一）、識別 原核生物RNA聚合酶中的因子識別轉錄起始點，并促使核心酶結合形成全酶復合物。 識別部位：位于轉錄起始點-35區的TTGACA序列。

17、酶與-35區結合后，形成疏松復合物。酶與-35區結合后，形成疏松復合物，然后沿模板35方向滑動至-10區的TATAATG序列（Pribnow框），此時聚合酶與模板DNA呈緊密結合狀態形成穩定的復合物（open-promoter complex） 。開始轉錄T T G A C AA A C T G T-35 區(Pribnow box)T A T A A T Pu A T A T T A Py-10 區1-30-5010-10-40-205 3 3 5 原核生物啟動子保守序列RNA-pol辨認位點(recognition site) 55RNA聚合酶保護區結構基因33（二）、起始 不需要引物。

18、RNA聚合酶促使DNA雙鏈局部解開后，根據DNA中的一條鏈的堿基序列選擇第1個或第2個核苷三磷酸，催化ATP或GTP與其聚合，形成第一個3,5-磷酸二酯鍵。 （三）、延長階段 1.s亞基脫落，RNApol聚合酶核心酶變構，與模板結合松弛，沿著DNA模板前移； 2.在核心酶作用下，NTP不斷聚合，RNA鏈不斷延長。(NMP) n + NTP (NMP) n+1 + PPi53DNA原核生物轉錄過程中的羽毛狀現象核糖體RNARNA聚合酶（四）、終止階段指RNA聚合酶在DNA模板上停頓下來不再前進，轉錄產物RNA鏈從轉錄復合物上脫落下來。分類： 1.依賴Rho (r)因子的轉錄終止 2.非依賴Rho

19、因子的轉錄終止 DNA模板上靠近終止處，有些特殊的堿基序列，轉錄出RNA后，RNA產物形成特殊的結構來終止轉錄。莖環結構使轉錄終止的機理 使RNA聚合酶變構，轉錄停頓； 使轉錄復合物趨于解離，RNA產物釋放。二、真核生物的轉錄過程（一）起始階段 轉錄起始上游區段多樣化； RNA-pol不直接結合模板； 起始過程更復雜。轉錄起始點TATA盒CAAT盒GC盒 增強子1. 轉錄起始前的上游區段 切離加尾 轉錄終止點 修飾點 內含子 OCT-1 外顯子 AATAAAOCT-1：ATTTGCAT八聚體consensus oligonucleotide 結構基因DNA分子上轉錄出RNA的區段順式作用元件真

20、核生物啟動子保守序列l 順式作用元件就是指可影響自身基因表達活性的 DNA序列。在不同真核基因的順式作用元件中會時常發現一些共有序列，如 TATA盒、CCAAT盒等。這些共有序列就是順式作用元件的核心序列，它們是真核RNA聚合酶或特異轉錄因子的結合位點。l 順式作用元件通常是非編碼序列。l 順式作用元件并非都位于轉錄起點上游（5端）。l 順式作用元件是特異轉錄因子的結合位點，按功能特性，真核基因順式作用元件分為啟動子、增強子及沉默子。 1）、啟動子l 真核基因啟動子是 RNA聚合酶結合位點周圍的一組轉錄控制組件，每一組件含720bp的DNA序列。l 啟動子包括至少一個轉錄起始點，以及一個以上的

21、功能組件，如TATA盒，通常位于轉錄起始點上游-25至30bp，控制轉錄起始的準確性及頻率。l 典型的啟動子由TATA盒及上游的CCAAT盒和（或）GC盒組成，這類啟動于通常具有一個轉錄起始點及較高的轉錄活性。 2）、增強子 l 所謂強子就是遠離轉錄起始點、決定基因的時間、空間特異性表達、增強啟動子轉錄活性的DNA序列，其發揮作用的方式通常與方向、距離無關，可位于轉錄起始點的上游或下游。l 從功能上講，沒有增強子存在，啟動子通常不能表現活性；沒有啟動子時，增強子也無法發揮作用。 3）、沉默子某些基因含有負性調節元件沉默子，當其結合特異蛋白因子時，對基因轉錄起阻遏作用。 2. 轉錄因子 能直接、

22、間接辨認和結合轉錄上游區段DNA的蛋白質，現已發現數百種，統稱為反式作用因子(trans-acting factors)。 反式作用因子中，直接或間接結合RNA聚合酶的，則稱為轉錄因子(transcriptional factors, TF)。 l 真核生物RNApol需與轉錄因子(TF)結合后才結合模板。l 相應于RNA-pol、的TF，分別稱為TF 、TF 、TF。l TF又分為TFA、TFB等。l TFD是唯一能結合TATA盒的蛋白質。l TBP: TATA Binding Proteinl TAF: TBP Associated Factorl CTD：Carboxyl Termina

23、l Domain 羧基末端結構域： RNA-pol最大亞基的C末端氨基酸序列為由含羥基氨基酸（酪、絲、蘇）為主體組成的重復序列，稱為CTD。l 上游因子：與上游序列如GC、CAAT等順式元件結合的蛋白質。l 可誘導因子：能結合應答元件，只在某些特殊生理情況下，才被誘導產生的蛋白質。3. 轉錄起始前復合物(pre-initiation complex, PIC) 真核生物RNA-pol不與DNA分子直接結合，而需依靠眾多的轉錄因子，組成RNA-pol-轉錄因子-DNA復合物而啟動轉錄。4. 拼板理論(piecing theory) 一個真核生物基因的轉錄需要3至5個轉錄因子；轉錄因子之間互相結合

24、，生成有活性，有專一性的復合物；再與RNA聚合酶搭配而有針對性地結合、轉錄相應的基因。 （二）延長階段l 真核生物轉錄延長過程與原核生物大致相似，但因有核膜相隔，沒有轉錄與翻譯同步的現象。 l RNA-pol前移處處都遇上核小體。 l 轉錄延長過程中可以觀察到核小體移位和解聚現象。 第三節 RNA轉錄合成的特點 一、轉錄的不對稱性 以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板對于不同的基因來說，其轉錄信息可以存在于兩條不同的DNA鏈上。能轉錄RNA的那條DNA鏈為有意義鏈(模板鏈），互補的另一條DNA鏈為反意義鏈（編碼鏈）。不對稱轉錄的含義 一是DNA鏈上只有部分的區段作為轉錄模板(有意義鏈或模板鏈),二是

25、模板鏈并非自始至終位于同一股DNA單鏈上。 二、轉錄的連續性 連續合成一段RNA鏈三、轉錄的單向性所依賴的模板DNA鏈的方向為35，而RNA鏈的合成方向為53。 四、有特定的起始和終止位點轉錄單位 一個轉錄單位（transcription unit)就是從啟動子到終止子的一段序列，是一段以一條單鏈RNA分子為表達產物的DNA片段，包括上游調控區、結構基因區、下游轉錄終止區三個部分。 原核生物的轉錄單位稱為操縱子，通常由2個以上的編碼序列與啟動序列、操縱序列以及其他調節序列在基因組中成簇串聯組成。啟動序列是RNA聚合酶結合并起動轉錄的特異DNA序列。mRNA啟動子iPOZYa調節基因操縱基因復制

26、與轉錄的區別轉 錄復 制DNA雙鏈DNA的一條鏈（不對稱轉錄）dNTP（NA,G,C,T）NTP（NA,G,C,U）需要不需要DNA聚合酶（有校對功能）RNA聚合酶（無校對功能）DNA (半保留復制）RNAAT、GCAU、TA、GC模 板原 料引 物酶產 物配 對真核生物與原核生物RNA的轉錄的區別原核生物在擬核區發生轉錄；真核生物RNA的轉錄在細胞核內進行的。 原核生物的一個mRNA分子通常含有多個基因。真核生物一個mRNA分子一般只含有一個基因，編碼一條多肽鏈。3、 在原核生物中只有一種RNA聚合酶，催化所有RNA的合成；l 真核生物中則有RNA聚合酶、RNA聚合酶和RNA聚合酶三種不同酶

27、，分別催化不同種類型RNA的合成。三種RNA聚合酶都是由10個以上亞基組成的復合酶。l RNA聚合酶存在于細胞核內，催化合成除5SrRNA以外的所有rRNA的合成；RNA聚合酶催化合成mRNA前體，即不均一核RNA(hnRNA)的合成；RNA聚合酶催化tRNA和小核RNA的合成。 原核生物中RNA聚合酶可以直接起始轉錄合成RNA l 真核生物中，三種RNA聚合酶都必須在蛋白質轉錄因子的協助下才能進行RNA的轉錄。 第四節 真核生物RNA轉錄后的加工修飾 幾種主要的修飾方式（一）首、尾修飾 5端形成 帽子結構(m7GpppGp ) 3端加上多聚腺苷酸尾巴(poly A tail)2加尾(addi

28、ng tail)由核酸外切酶切去3-端一些過剩的核苷酸，然后再加入polyA。polyA結構與mRNA的半壽期有關。 （二）mRNA內含子的剪接 1. hnRNA 和 snRNA l 核內的初級mRNA稱為雜化核RNA (hetero-nuclear RNA, hnRNA)l snRNA (small nuclear RNA) 2.斷裂基因(splite gene)真核生物結構基因，由若干個編碼區和非編碼區互相間隔開但又連續鑲嵌而成，去除非編碼區再連接后，可翻譯出由連續氨基酸組成的完整蛋白質，這些基因稱為斷裂基因。 外顯子(exon)和內含子(intron) 外顯子：在斷裂基因及其初級轉錄產物

29、上出現，并表達為成熟RNA的核酸序列。 內含子：隔斷基因的線性表達而在剪接過程中被除去的核酸序列。 3. 內含子的分類 根據基因的類型和剪接的方式，通常把內含子分為4類。 I：主要存在于線粒體、葉綠體及某些低等真核生物的 rRNA基因；II：也發現于線粒體、葉綠體，轉錄產物是mRNA； III：是常見的形成套索結構后剪接，大多數mRNA基因有此類內含子； IV：是tRNA基因及其初級轉錄產物中的內含子，剪接過程需酶及ATP。4. mRNA的剪接l (1)內含子兩端的序列：5GUAG 3l 5GU可結合U1-snRNAl 分支點A可結合U2-snRNA(2)U1-snRNA, U2-snRNA等

30、形成并接體將內含子切除5內部甲基化：由甲基化酶催化，對某些堿基進行甲基化處理。 二、tRNA的轉錄后加工主要有以下幾種加工方式： 切斷。 剪接。 化學修飾：第十二章 蛋白質的生物合成蛋白質的生物合成，即翻譯，就是將核酸中由 4 種核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過(三聯體）遺傳密碼破譯的方式解讀為蛋白質一級結構中20種氨基酸的排列順序 。第一節 蛋白質生物合成體系 一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼（一） mRNA是遺傳信息的攜帶者l 遺傳學將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反子(cistron)。l 原核細胞中數個結構基因常串聯為一個轉錄單位，轉錄生成的mRNA可編碼幾種功能相關的蛋白質，為多順反子(p

31、olycistron)。l 真核mRNA只編碼一種蛋白質，為單順反子(single cistron) 。（二） mRNA上存在遺傳密碼 mRNA分子上從5至3方向，由AUG開始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質合成的起始、終止信號，稱為三聯體密碼(triplet coden)。（三） 遺傳密碼具有以下特點：511 連續性:密碼子無標點符號從mRNA 5端起始密碼子AUG到3端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯體密碼連續排列編碼一個蛋白質多肽鏈，稱為開放閱讀框架(open reading frame, ORF)。 基因損傷引起mRNA閱讀框架內的堿基發生插入或缺失，可能導致框

32、移突變(frameshift mutation)。 2.簡并性(degeneracy) 512 簡并性同一種氨基酸有兩個或更多密碼子的現象 Trp, Met僅有一個密碼。 起始密碼子：AUG （在序列中間為Met) 終止密碼子：UAA, UAG, UGA 同義密碼對應于同一種氨基酸的不同密碼。l 前兩個堿基均相同，只是第三個堿基不同。l 若頭兩個堿基發生點突變，可譯出不同AA，而第三個堿基的突變，不會影響AA的翻譯。l 密碼子簡并性的生物學意義：減少有害突變。 3.變動性(wobble) 密碼的專一性主要取決于前兩位堿基。tRNA的反密碼與mRNA上的密碼反向配對時密碼子的第一和二位配對是嚴格

33、的，而第三位堿基可有一定的變動。密碼子、反密碼子配對的擺動現象tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U, C, AA, GU, CUGGly的密碼子為GGUGGCGGA和GGG，請寫出它們所有可能的反密碼子。 l 根據 密碼子、反密碼子配對的擺動現象mRNA密碼子第3位堿基U, C, AA, GU, CUGtRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼GGUGGCGGAGGGGCCICCACCtRNA反密碼GCCICCUCCICCCCCUCC結論： （a) 反密碼子中3末端第一個堿基和中間位堿基決定密碼的特異性。 （b) 與 GGU配對的 GCC、ICC，與 GGC配對

34、的 ICC，與 GGA配對的 ICC，與 GGG配對的UCC含有擺動堿基。 （c）密碼子GGU對反密碼ACC，GGC對GCC，GGA對UCC，GGG對CCC，均為三個位置都是WatsonCrick堿基配對。 4.通用性(universal)和變異性513l 指各種低等、高等生物，包括病毒、細菌及真核生物，基本上共用同一套遺傳密碼。 l 密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。 l 已發現少數例外，如線粒體(mtDNA)、植物細胞的葉綠體。5.密碼的防錯系統515l 同義密碼子在密碼表中的分布十分規則，其堿基排列順序與相應的AA的理化性質有關。l 氨基酸的極性由密碼子的第二堿基決定：l 密

35、碼中的一個堿基被置換，仍能編碼相同的AA；或以理化性質最接近的AA所取代l 可降低由于基因突變造成的危害二、核糖體是蛋白質合成的工廠522種類原核細胞核糖體真核細胞核糖體亞基70S80S小亞基30S50S40S60SrRNA16S5S、23S18S5S、28S、（哺乳動物5.8S）蛋白質21種36種33種49種核蛋白體： 1小亞基： 30S亞基能單獨與mRNA結合為30S核糖體mRNA復合體 再與起動tRNA結合。 250S大亞基： （1）具有兩個不同的tRNA結合點。 A位（aminoacyl site, 右） 受位或氨酰基位，可與新進入的氨基酰tRNA結合； P位（peptidyl sit

36、e, 左）給位或肽酰基位，可與延伸中的肽酰基tRNA結合。（2）具有轉肽酶活性：將給位上的肽酰基轉移給受位上的氨基酰tRNA，形成肽鍵。 （3）具有GTPase活性，水解GTP，獲得能量。 （4）具有啟動因子、延長因子及釋放因子的結合部位。 三 、tRNAl 在氨酰tRNA合成酶催化下，特定的tRNA可與相應的 氨基酸結合，生成氨基酸tRNA，從而攜帶氨基酸參與蛋白質的生物合成。 l tRNA反密碼環中部的三個核苷酸構成三聯體，可以識別mRNA上相應的密碼，此三聯體就稱為反密碼(anticoden)。 四、起動因子（IF） l 原核生物：3種IF，分別稱為IF1-3。l 真核生物：9種eIF。

37、l 作用：促進核蛋白體小亞基與起動tRNA及模板mRNA結合。 原核、真核生物各種起始因子的生物功能 起始因子生物功能原核生物IF-1占據A位防止結合其他tRNAIF-2促進起始tRNA與小亞基結合IF-3促進大小亞基分離，提高P位對結合tRNA敏感性真核生物eIF-2促進起始tRNA與小亞基結合eIF-2B eIF-3最先結合小亞基促進大小亞基分離eIF-4AeIF-4F復合物組分，具解螺旋酶活性，促進mRNA結合小亞基eIF-4B結合mRNA，促進mRNA掃描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F復合物組分，結合mRNA 5帽子eIF-4GeIF-4F復合物組分，結合eIF-4E和PABe

38、IF-5促進各種起始因子從小亞基解離，進而結合大亞基eIF-6促進核蛋白體分離成大小亞基五、延長因子（EF） l 原核生物：3種延長因子（EFTU，EFTS，EFG）l 真核生物：2種（EF1，EF2）。作用：促使氨基酰tRNA進入核蛋白的受位，并可促進移位過程。l 延長因子(elongation factor, EF)原核延長因子生物功能對應真核延長因子EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結合分解GTP （GTPase)EF-1-EF-Ts調節亞基EF-1-EFG有轉位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位前移到P位，促進卸載tRNA釋放EF-2六、釋放因子（release fact

39、or, RF） ：終止相關的蛋白因子l 原核：RF-1，RF-2，RF-3真核：eRFl 作用：識別終止密碼，協助多肽鏈的釋放。功能： 識別終止密碼，如RF-1特異識別UAA、UAG；而RF-2可識別UAA、UGA。 誘導轉肽酶改變為酯酶活性，使肽鏈從核蛋白體上釋放。 七、 氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)存在于胞液中，與特異氨基酸的活化以及氨基酰tRNA的合成有關。 1.氨酰-tRNA合成酶對底物AA和tRNA都有高度特異性，保證tRNA能夠攜帶正確的AA對號入座。2.氨酰-tRNA合成酶具有校正活性(proofreading activity)

40、。八、供能物質和無機離子l 多肽鏈合成時，需ATP、GTP作為供能物質，并需Mg2+、K+參與。 第二節 蛋白質生物合成過程 蛋白質生物合成過程包括：l 氨基酸的活化；l 活化氨基酸在核蛋白體上的縮合；l 多肽鏈合成后的加工修飾。 一、氨基酸的活化l 20種氨基酸均需先活化才能參加合成l 每種tRNA只能攜帶特定的氨基酸l 1種氨基酸可以與26種tRNA特異地結合l 已發現的tRNA有4050種（一）、氨酰-tRNA的 合成氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶第一步反應氨基酸 ATP 氨酰-AMP PPi 氨基酸活化消耗2分子ATP 第二步反應l 特

41、異的tRNA3端CCA上的2或3位自由羥基與相應的活化AA以酯鍵相連接，形成氨酰tRNA;可使AA 活化；搬運；定位。 l 氨基酸活化時需消耗2分子高能磷酸鍵。l 氨酰-tRNA 合成酶具有高度的專一性，只能識別一種相應的 tRNA。l 每一種氨基酸至少有一種對應的氨酰-tRNA 合成酶。氨酰-tRNA在mRNA模板指導下組裝成蛋白質l 氨酰-tRNA的反密碼子識別mRNA上相應的遺傳密碼，并將所攜帶的AA按mRNA密碼的順序安置在特定的位置，最后在核糖體中合成肽鏈。氨酰-tRNA的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet （二）起始肽鏈合成的氨基酰-tR

42、NA起動tRNA: 識別mRNA中5端起動密碼AUG原核生物：fMet-tRNAifMet真核生物: Met-tRNAiMetl 注：肽鏈延長中攜帶Met的tRNA表示為tRNAeMet。l fMet-tRNAifmet的生成二、活化氨基酸的縮合l 在核蛋白體上進行蛋白質合成中 mRNA模板的方向：53 蛋白質的合成方向：N端 C端（一）、肽鏈合成起始l mRNA和起始氨酰-tRNA分別與核蛋白體結合而形成翻譯起始復合物(translational initiation complex)。1、原核生物翻譯起始復合物形成（1）. 核蛋白體大小亞基分離（2）. mRNA與小亞基結合真核：核蛋白體小亞基首先結合在mRNA 5端，然后向3端移動，直到AUG序列被tRNAiMet上的反密碼識別。l 原核生物mRNA 起始密碼上游8-13個核苷酸處，常存在-AGGAGG-序列，稱為SD序列（發現者Shine-Dalgarno）。l 核糖體小亞基上的16S rRNA近3-端有與此序列互補的-UCCUCC- ,因此又稱SD序列為核蛋白體結合位點(ribosomal binding site，RBS)核糖體小亞基上的16SrRNAUAU C C