關于基因信息的傳遞與表達第一頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制轉(zhuǎn)錄翻譯內(nèi)容第二頁，共八十六頁，2022年，8月28日基因(gene) 為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段,這些產(chǎn)物主要是蛋白質(zhì)或各種RNA。第三頁，共八十六頁，2022年，8月28日TheCentralDogma（中心法則）ofMolecularBiologyThecentraldogmaofmolecularbiology,atermcoinedbySirFrancisCrick,statesthattheflowofgeneticinformationis"DNAtoRNAtoprotein".第四頁，共八十六頁，2022年，8月28日反中心法則在RNA病毒中，其遺傳信息貯存在RNA分子中。因此，在這些生物體中，遺傳信息的流向是RNA通過復制，將遺傳信息由親代傳遞給子代，通過反轉(zhuǎn)錄將遺傳信息傳遞給DNA，再由DNA通過轉(zhuǎn)錄和翻譯傳遞給蛋白質(zhì)，這種遺傳信息的流向就稱為反中心法則第五頁，共八十六頁，2022年，8月28日第六頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制第七頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制半保留復制DNA復制的酶學DNA生物合成的過程第八頁，共八十六頁，2022年，8月28日半保留復制

DNA在復制時，以親代DNA的每一股作模板，合成完全相同的兩個雙鏈子代DNA，每個子代DNA中都含有一股親代DNA鏈，這種現(xiàn)象稱為DNA的半保留復制(semiconservativereplication)。第九頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA復制所需的酶和蛋白質(zhì)DNA聚合酶IDNA聚合酶II、IIIDNA連接酶引物合成酶拓撲異構酶解螺旋酶單鏈結(jié)合蛋白第十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日ChemicalstructureofDNA第十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日ChemicalstructureofRNA

3,5-phosphodiesterbond35第十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制(新鏈合成)的方向：5’→3’第十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日原核生物的DNA聚合酶三種：DNA聚合酶Ⅰ（DNA-polⅠ）DNA聚合酶Ⅱ（DNA-polⅡ）DNA聚合酶Ⅲ（DNA-polⅢ)第十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA-polIIIDNApolⅠ：DNApolII：DNApolIII=400：40：20polIII由十種亞基組成，其中α亞基具有5'→3'聚合DNA的酶活性，因而具有復制DNA的功能；而ε亞基具有3'→5'外切酶的活性，因而與DNA復制的校正功能有關。DNApolIII是在復制延長中真正催化新鏈核苷酸聚合的酶;第十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA-polⅠ為單一肽鏈的大分子蛋白質(zhì),可被特異的蛋白酶水解為大小兩個片段；大片段稱為Klenowfragment，具有DNA聚合酶活性和3’→5’外切酶的活性；小片段有5’→3’外切酶的活性（校讀、切除引物、切除損傷的DNA）；DNApolI主要是對復制過程的錯誤進行校讀，對復制和修復過程中出現(xiàn)的空隙進行填補第十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA-polⅡDNApolII在其它兩個酶缺失的情況下起作用,其真正功能未完全清楚；第十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日真核生物的DNA聚合酶已至少發(fā)現(xiàn)5種：DNA-polα,β,γ,δ,εDNA-polα：延長隨從鏈DNA-polδ：延長領頭鏈DNA-polε：校讀、修復及填補缺口DNA-polβ：修復核內(nèi)DNADNA-polγ：線粒體內(nèi)第二十頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制中的解鏈和DNA分子的拓撲學變化解旋、解鏈酶（蛋白）類：解螺旋酶(helicase)：打開DNA雙鏈DNA拓撲異構酶(DNAtopoisomerase)單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)作用：解開、理順DNA鏈，維持DNA鏈在一段時間處于單鏈狀態(tài)第二十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA拓撲異構酶

(DNAtopoisomerase)快速復制造成DNA分子的打結(jié)、纏繞、連環(huán)現(xiàn)象。盤繞過分，形成正超螺旋，盤繞不足，則為負超螺旋。第二十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA拓撲異構酶

(DNAtopoisomerase)大腸桿菌拓撲異構酶Ⅰ：暫時切斷一條DNA鏈，形成酶-DNA共價中間物而使超螺旋DNA松弛化，然后再將切斷的單鏈DNA連接起來，而不需要任何輔助因子。大腸桿菌拓撲異構酶Ⅱ(旋轉(zhuǎn)酶):

切斷兩條DNA鏈，再連接，松弛超螺旋，無需ATP；有ATP時，將負超螺旋引入松弛的DNA分子。第二十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日切開此鏈第二十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）與解開的單鏈DNA結(jié)合，使其穩(wěn)定不會再度螺旋化并且避免核酸內(nèi)切酶對單鏈DNA的水解。

第二十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日引物酶和引發(fā)體引物酶(primase)：催化引物合成的一種RNA聚合酶，在模板的復制起始部位催化互補堿基的聚合，形成短片段的RNA。引發(fā)體(primosome)：引物酶、解旋酶和其它復制因子及DNA的起始復制區(qū)共同構成的復合體稱為引發(fā)體第二十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA連接酶(DNAligase)DNA連接酶可催化兩段DNA片段之間磷酸二酯鍵的形成，而使兩段DNA連接起來。需要消耗ATP只能連接互補鏈中的單鏈缺口連接酶在DNA修復、重組、剪接中也起縫合缺口的作用第二十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日真核生物細胞在S期合成DNA第三十頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制是一個連續(xù)的過程，為敘述的方便，人為分為三個階段：起始延長終止第三十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日參與復制起始的各種蛋白質(zhì)名稱功能DnaA蛋白辨認起始點解螺旋酶(DnaB蛋白，rep蛋白)解開DNA雙鏈DnaC蛋白協(xié)助解螺旋酶引物酶(DnaG蛋白)催化RNA引物生成SSB穩(wěn)定解開的單鏈拓撲異構酶理順DNA鏈第三十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制起始點(oric)不是隨意的ＡＡＴＡＴＧＴＧＴＡＡＴＡＧＧＴＧＴ第三十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日解螺旋酶DnaA辨認并結(jié)合oriC相互靠近，解鏈第三十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日雙向復制(bidirectionalreplicationbidirectionalreplication)原核生物例如E.coli，是從固定起始點(復制原點)OriC(oring)開始，同時向兩個方向進行復制，稱為~第三十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日真核生物同時有多個復制起始點第三十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日引發(fā)體的生成引發(fā)體：引物酶(DnaG)，DnaA，解螺旋酶

(DnaB),DnaC及DNA的起始復制區(qū)共同構成的復合體稱為~。第三十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日主要是II型領頭鏈隨從鏈解螺旋酶引物酶單鏈結(jié)合蛋白第三十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制的延長催化復制的酶：原核生物：DNA-polⅢ真核生物：DNA-polα催化合成隨從鏈，

DNA-polδ催化合成領頭鏈第三十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNA復制的半不連續(xù)性一條鏈連續(xù)復制：領頭鏈(leadingstrand)另一條鏈不連續(xù)復制：隨從鏈(laggingstrand)岡崎片段第四十頁，共八十六頁，2022年，8月28日原核生物的復制終止及岡崎片段的連接終止：由終止點ter(termination)決定;切除引物，填補空隙：DNApol-I缺口連接：連接酶第四十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日DNApol-I第四十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日復制的三大規(guī)律半保留復制復制的方向性復制的半不連續(xù)性第四十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日轉(zhuǎn)錄第四十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日一﹑轉(zhuǎn)錄過程需要諸多因素參與

轉(zhuǎn)錄（transcription）以DNA為模板，RNA聚合酶催化合成RNA分子的過程。轉(zhuǎn)錄的實質(zhì)就是將DNA的遺傳信息傳遞給RNA分子。第四十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日

基因轉(zhuǎn)錄的特點：（1）合成RNA的底物是5′-三磷酸核糖核苷（2）在RNA聚合酶的作用下形成磷酸二酯鍵（3）RNA堿基順序由模板DNA堿基順序決（4）被轉(zhuǎn)錄的區(qū)域都以單鏈為模板（5）RNA合成的方向是5′→3′（6）RNA合成中不需要引物第四十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日(一)DNA鏈是基因轉(zhuǎn)錄的模板

模板鏈（templatestrain）能指引轉(zhuǎn)錄生成RNA的DNA單鏈模板鏈，也稱有意義鏈（sensestrain）或Watson鏈。編碼鏈（codingstrain）相對于模板鏈不能指引轉(zhuǎn)錄的另外一股DNA單鏈，又稱反義鏈（antisensestrain）或Crick鏈。不對稱轉(zhuǎn)錄第四十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日

（二）

RNA聚合酶是基因轉(zhuǎn)錄的關鍵酶

亞基數(shù)目分子量功能α2236512決定轉(zhuǎn)錄的特異性β1150618與轉(zhuǎn)錄全過程有關β′1155613結(jié)合DNA模板s170263辨認起始點大腸桿菌RNA聚合酶組分和功能

真核生物的RNA聚合酶種類細胞內(nèi)定位轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA聚合酶Ⅰ核仁45S-rRNARNA聚合酶Ⅱ核質(zhì)hnRNARNA聚合酶Ⅲ核質(zhì)5S-rRNA、tRNA、snRNA線粒體RNA聚合酶線粒體線粒體的RNA葉綠體RNA聚合酶葉綠體葉綠體的RNA第四十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日（三）DNA模板上啟動子是控制轉(zhuǎn)錄的關鍵部位

啟動子決定轉(zhuǎn)錄的起始位點和轉(zhuǎn)錄的方向，啟動轉(zhuǎn)錄的開始。第四十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日

二﹑基因轉(zhuǎn)錄過程包括三個階段

㈠轉(zhuǎn)錄起始復合物的形成標志轉(zhuǎn)錄開始

轉(zhuǎn)錄起始復合物：RNA聚合酶（全酶）﹑DNA鏈和新鏈前兩個核苷酸。

轉(zhuǎn)錄的起始第五十頁，共八十六頁，2022年，8月28日㈡轉(zhuǎn)錄空泡是轉(zhuǎn)錄延伸階段的主要形式

轉(zhuǎn)錄延伸階段的主要形式是轉(zhuǎn)錄空泡（transcriptioncomplex）。轉(zhuǎn)錄空泡示意圖RNA合成方向：5’→3’第五十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日㈢原核生物的轉(zhuǎn)錄終止包括兩種方式

1.依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止

2.非依賴ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止

ρ因子參與的轉(zhuǎn)錄終止過程RNA的發(fā)卡結(jié)構與轉(zhuǎn)錄終止第五十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日

真核生物的轉(zhuǎn)錄同樣可分為起始、延長和終止3個階段。與原核生物相比，真核生物轉(zhuǎn)錄的主要特點是：

1.有多種RNA聚合酶分別合成不同類別的RNA2.有多種類型的啟動子為不同的RNA聚合酶所用

3.有多種轉(zhuǎn)錄因子

4.真核生物于轉(zhuǎn)錄時或轉(zhuǎn)錄后有廣泛的RNA加工第五十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日

初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物(primarytranscripts)是指轉(zhuǎn)錄生成的RNA。其不一定是成熟的RNA分子，常要有一個加工修飾過程，才能生成成熟的RNA分子。

轉(zhuǎn)錄后加工(post-transcriptionalprocessing)即將新生的、無活性的RNA初級產(chǎn)物轉(zhuǎn)變成有活性的成熟RNA的過程，也叫RNA的成熟。三﹑初級轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物經(jīng)過加工具有活性第五十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日真核細胞RNA的轉(zhuǎn)錄后加工

第五十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日㈠hnRNA進行首尾修飾和內(nèi)含子剪切后轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓膍RNA

1.5′端帽子結(jié)構生成

mRNA成熟的真核生物，其結(jié)構5′端都有一個m7GpppG...結(jié)構，該結(jié)構被稱為甲基鳥苷的帽子。四、真核生物轉(zhuǎn)錄后的加工第五十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日2.PolyA尾的生成polyA尾的有無與長短是維持mRNA作為翻譯模板活性和增加mRNA穩(wěn)定性的重要因素。真核生物mRNA5′端帽子結(jié)構和PolyA尾的生成m7GpppG第五十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日

3.

hnRNA的剪接

hnRNA經(jīng)轉(zhuǎn)錄最初生成的mRNA前體，其分子量常比成熟mRNA大幾倍或幾十倍。剪接作用在所謂剪接體(splicesome)中進行，剪接體由多種snRNA和幾十種蛋白質(zhì)組成。第五十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日

剪接部位在內(nèi)含子末端的特定位點，即5′↓GV，AG↓3′。卵清蛋白基因轉(zhuǎn)錄及加工過程第五十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日（二）前體tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工

1.tRNA前體的剪切

2.tRNA前體的化學修飾

3.3′端加上CCA

tRNA的轉(zhuǎn)錄后加工第六十頁，共八十六頁，2022年，8月28日（三）核酶參與了rRNA的轉(zhuǎn)錄后加工rRNA進行的是自我剪接，表明RNA分子也具有酶的催化活性。這種有酶催化活性的RNA分子被命名為核酶（ribozyme）。

核酶的發(fā)現(xiàn)，對中心法則作了重要補充核酶的發(fā)現(xiàn)是對傳統(tǒng)酶學的挑戰(zhàn)利用核酶的結(jié)構設計合成人工核酶

第六十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日翻譯第六十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日（一）核蛋白體是肽鏈合成的場所核蛋白體由rRNA和幾十種蛋白質(zhì)組成的亞細胞顆粒，位于胞質(zhì)內(nèi)。

可分為兩類：附著于糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，主要參與白蛋白、胰島素等分泌性蛋白質(zhì)的合成；

游離于胞質(zhì)，主要參與細胞固有蛋白質(zhì)的合成。糙面內(nèi)織網(wǎng)上的核糖體第六十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日真核生物與原核生物核蛋白體成分的比較

第六十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日核糖體的五個活性部位：

1.mRNA結(jié)合部位2.A部位：主要在大亞基上，接受氨酰基-tRNA的部位3.P部位：主要在小亞基上,是釋放tRNA的部位4.轉(zhuǎn)肽酶部位：在大亞基上，催化氨基酸間形成肽鍵,使肽鏈延長5.參與蛋白質(zhì)合成因子的結(jié)合部位第六十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日(二)mRNA是合成蛋白質(zhì)的直接模板

mRNA分子上以5′→3′方向，從AUG開始每三個連續(xù)的核苷酸組成一個密碼子，mRNA中的四種堿基可以組成64種密碼子。第六十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日1.遺傳密碼①遺傳密碼：mRNA分子中堿基排列順序②密碼子：mRNA分子中三個相鄰的堿基決定一種氨基酸，故稱其為三聯(lián)體密碼或密碼子。蛋白質(zhì)的合成第六十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日（1）密碼子的方向性：5′→3′（2）密碼子的簡并性與“兼職”（3）密碼子的通用性

（4）密碼子是不重疊的、無標點的遺傳密碼的特征第六十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日（三）tRNA是活化和轉(zhuǎn)運氨基酸的工具tRNA的二級結(jié)構第六十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日（四）若干酶類和因子參與蛋白質(zhì)生物合成1.氨基酰-tRNA合成酶氨基酸在組成多肽之前，必須先經(jīng)過氨基酰-tRNA合成酶催化并與其特異的tRNA結(jié)合。2.轉(zhuǎn)肽酶（transpeptidase）使大亞基P位上肽酰-tRNA的肽酰基轉(zhuǎn)移到A位上氨基酰-tRNA的氨基上，結(jié)合成肽鍵，使肽鏈延長。第七十頁，共八十六頁，2022年，8月28日3.其他因子①蛋白質(zhì)因子：起始因子﹑延長因子﹑終止因子等；②無機離子：如鎂離子﹑鉀離子等；③供能物質(zhì)：如ATP﹑GTP等。第七十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日㈠氨基酸活化及轉(zhuǎn)運

氨基酸+tRNA+ATP→氨基酰tRNA+AMP+PPi

氨基酰-tRNA合成酶二﹑蛋白質(zhì)合成的一般過程第七十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日㈡翻譯起始復合物的形成

起始階段指大亞基、小亞基、mRNA和具有啟動作用的起始氨基酰-tRNA聚合為起始復合物的過程。第七十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日

大腸桿菌細胞翻譯起始復合物的形成大腸埃希菌細胞翻譯起始復合物形成的過程：

1.核糖體30S小亞基附著于mRNA起始信號部位

2.fmet-tRNA結(jié)合

3.大亞基結(jié)合，形成70S起始復合物的形成第七十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日（三）肽鏈的延長（核蛋白體循環(huán)過程）核蛋白體循環(huán)（ribosomecirculation）肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)進行，所以這個過程又稱核蛋白體循環(huán)每經(jīng)過一個循環(huán)肽鏈增加一個氨基酸核蛋白體循環(huán)包括進位（register）、成肽(peptideformation)、轉(zhuǎn)位(transposition)三個步驟第七十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日肽鏈的延伸（Elongation):第七十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日第七十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日（