3第三章-遗传信息的传递

转录过程----终止 转录过程 终止
• 终止子：强终止子和弱终止子 终止子： • RNA聚合酶因为遭遇富含 配对区，不 聚合酶因为遭遇富含GC配对区 配对区， 聚合酶因为遭遇富含 能继续前移，RNA分子从模板上脱落 分子从模板上脱落， 能继续前移，RNA分子从模板上脱落， RNA-DNA杂交体解体 DNA重新形成 RNA-DNA杂交体解体，DNA重新形成 杂交体解体， 双螺旋，核心酶释放出来，转录终止。 双螺旋，核心酶释放出来，转录终止。 • ρ因子非依赖性终止 • Proof Reading
35 3 5
5 3
3
5 3 5
3 5
3 5
参与物质
• DNA复制的起始、延伸和终止等过程中， 复制的起始、延伸和终止等过程中， 复制的起始 有许多特异的蛋白质参与，主要包括： 有许多特异的蛋白质参与，主要包括：
– DNA聚合酶（DNA 聚合酶（ 聚合酶 Polymerase） ）
• 原核生物 原核生物DNA聚合酶：I、II、III 聚合酶： 聚合酶 、 、 • 真核生物 真核生物DNA聚合酶：α、β、χ、δ、ε 聚合酶： 聚合酶
– ρ因子依赖性终止
思考题：转录与复制的比较？？？ 思考题：转录与复制的比较？？？
第三节 蛋白质的生物合成
第三节 蛋白质的生物合成
• Translation：从DNA到蛋白质的遗传信 ： 到蛋白质的遗传信 息传递过程中，由于从mRNA上的核苷 息传递过程中，由于从 上的核苷 酸到多肽链上的氨基酸， 酸到多肽链上的氨基酸，这种遗传信息 的传递从核酸语言转变成氨基酸语言， 的传递从核酸语言转变成氨基酸语言， 因此被称为翻译即蛋白质的生物合成。 因此被称为翻译即蛋白质的生物合成。 • 主要元件：核糖体、mRNA和tRNA 主要元件：核糖体、 和
• • • 原核： 复制、 原核： θ复制、滚环复制 真核： θ复制、滚环复制 真核： 复制、 线粒体DNA：D环复制 线粒体 ： 环复制
– 真核生物末端 真核生物末端DNA复制：端粒（Telimere）、 复制：端粒（ 复制 ）、 端粒酶（ 端粒酶（Telomerase） ）
第二节 转录
• • • • 基本概念 转录过程 转录后加工 转录与复制的比较
– – – 复制方式：半保留、 复制方式：半保留、半不连续复制 过程：起始、延伸、终止 过程：起始、延伸、 参与物质： 参与物质：酶和蛋白质
原核生物与真核生物复制特点比较
• 不同点： 不同点：
– 复制起点：原核单起点，真核多起点 复制起点：原核单起点， （Replicon） ） – 速率：原核比真核快 速率： – 复制方式
转录过程----起始 转录过程 起始
（-35） （-10）
转录起 始点
Closed binary complex
启动子-核苷三磷酸 酶-启动子 核苷三磷酸 启动子
Open binary complex
转录过程----延伸 转录过程 延伸
• 核心酶沿模板 核心酶沿模板DNA链3‘-5’方向移动，并 链 方向移动， 方向移动 按模板的碱基序列，配入四种核苷酸， 按模板的碱基序列，配入四种核苷酸， 使新合成的RNA链沿着 链沿着5‘-3’方向延伸。 方向延伸。 使新合成的 链沿着 方向延伸
• 解链酶（Helicase） 解链酶（ ）
– 通过水解 通过水解ATP获得能量解开双链 获得能量解开双链 – 水解ATP的活力依赖于单链 的活力依赖于单链DNA的存在 水解 的活力依赖于单链 的存在
• 单链结合蛋白（Single Strand Binding protein， 单链结合蛋白（ ， SSB） ）
(CsCl gradient centrifuge)
N15
DNA
N14
Semi-Conservation Replication
M. Meselson and F. W. Stahl, Sciences 44:675, 1958.
•DNA聚合酶具有 聚合酶具有5‘---3’合成活性，所以新 合成活性， 聚合酶具有 合成活性 链的合成方向是5‘---3’。 链的合成方向是 。 •聚合酶催化的合成与解链方向一致时， 聚合酶催化的合成与解链方向一致时， 聚合酶催化的合成与解链方向一致时 才能连续进行新链的合成。 才能连续进行新链的合成。
DNA的半保留复制 的半保留复制
A T C G A T C G A T C G T A G C T A G C T A G C A T C G T A G C
DNA半保留复制的证据 DNA半保留复制的证据
DNA半保留复制的证据 DNA半保留复制的证据
• 1958年，Meselson和Sthahl利用14N标记大肠 1958年 Meselson和Sthahl利用 杆菌DNA的实验； DNA的实验 杆菌DNA的实验； • 1963年，Cairns用放射自显影观察到完整的 1963年 Cairns用放射自显影观察到完整的 正在复制的大肠杆菌染色体. 正在复制的大肠杆菌染色体. • 1957年Taylor将蚕豆苗放在含3H标记的胸苷 1957年Taylor将蚕豆苗放在含 培养液中生长， DNA都标上 培养液中生长，使DNA都标上3H，然后转人正 常培养液中生长。 常培养液中生长。分离各代细胞的染色体并 作放射自显影，所得结果表明，真核生物DNA 作放射自显影，所得结果表明，真核生物DNA 也是按半保留方式进行复制的。 也是按半保留方式进行复制的。
– 阻止单链 阻止单链DNA分子恢复双链 分子恢复双链 – 又称为双螺旋反稳定蛋白（Helix destabilizing protein） 又称为双螺旋反稳定蛋白（ ）
一般过程
• DNA复制的起始 复制的起始 DNA复制的延伸 复制的延伸 DNA复制的终止 复制的终止
无特异终止信号 环状单向复制在起点 附近终止 线状和环状双向复制 终点不固定
启动蛋白复合体的形 成 解链酶的加入 复制泡的形成 引发酶加入形成引发 体 RNA引物合成，第一 引物合成， 引物合成 解螺旋 链开始复制 前导链合成
后随链RNA引物的合成 引物的合成 后随链 冈崎片段的合成 RNA引物的去除和冈崎 引物的去除和冈崎 片段的连接
原核生物与真核生物复制特点比较
• 相同点： 相同点：
OK
5‘ 3‘
3‘ 5‘
3‘
5‘
解链方向 3‘ 5‘
How?
• 双链DNA分子解开成两条单链时，以3‘—5’模 双链DNA分子解开成两条单链时， 3‘—5’模 分子解开成两条单链时 板链复制5‘—3’互补链，其DNA的复制方向 互补链， 板链复制 互补链 的复制方向 （5‘—3’）和双链解链方向一致，可持续合成， ）和双链解链方向一致，可持续合成， 最后形成一条连续的互补链，称为前导链 最后形成一条连续的互补链，称为前导链 （Leading strand）。 ）。 • 以5‘---3’模板合成 模板合成3‘—5’互补链，由于复制的方 互补链， 模板合成 互补链 向与解链方向相反，因此不能连续合成！ 向与解链方向相反，因此不能连续合成！
– 引发酶（Primase） 引发酶（ ）
• 催化合成 催化合成DNA复制起始所需的 复制起始所需的RNA引物 复制起始所需的 引物
– DNA连接酶（DNA ligase） 连接酶（ 连接酶 ）
• 通过形成磷酸二酯健连接冈崎片段形成后随链
参与物质
• 拓扑异构酶：I、II 拓扑异构酶： 、
– Top I使超螺旋的环状 使超螺旋的环状DNA解旋成不具超螺旋的环状 使超螺旋的环状 解旋成不具超螺旋的环状 DNA – Top II促使产生负向超螺旋并消除正向超螺旋 促使产生负向超螺旋并消除正向超螺旋
第三章 遗传信息的传递
• DNA的复制 的复制 • 转录与反转录 • 蛋白质的生物合成
遗传信息的传递——中心法则 中心法则 遗传信息的传递
DNA
转录 反转录 复制
RNA
翻译
Protein
中心法则
遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译). 遗传信息传递的规律(复制、转录、翻译). 复 制 DNA 转录
• 模板链或反义链（antisense strand）： 模板链或反义链（ ）： 作为转录模板的DNA单链 作为转录模板的 单链 • 编码链或有意义链（Sense strand）：与 编码链或有意义链（ ）：与 ）： mRNA具有相同序列的 具有相同序列的DNA单链 具有相同序列的 单链
RNቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ聚合酶
复制方式
• 半保留复制 半保留复制（Semiconservative replication）
– 在DNA复制时，双螺旋中的每一条链都可以作 复制时， 复制时 为模板， 为模板，按照碱基互补配对的原则合成一条互 补新链。两个子代双链DNA分子中，一条链是 分子中， 补新链。两个子代双链 分子中 新合成的，另一条来自亲代DNA分子 分子， 新合成的，另一条来自亲代DNA分子，即子代 DNA分子双链中保留了一条亲本链，这种复制 分子双链中保留了一条亲本链， 分子双链中保留了一条亲本链 方式称为半保留复制。 方式称为半保留复制。
RNA mRNA tRNA rRNA 转录、 转录、翻译 蛋白质（病毒） 蛋白质（病毒）
翻译
蛋白质
反转录 复 RNA（病毒） （病毒） 制
第一节 DNA的复制 的复制
第一节 DNA的复制 的复制
DNA的生物学功能 ： DNA的生物学功能 核酸是生物遗传的物质基础, 核酸是生物遗传的物质基础,蛋白质是生命活 动的体现者 1、 储存遗传信息： 储存遗传信息： ２、复制遗传信息： 复制遗传信息： ３、表达遗传信息： 表达遗传信息： ４、遗传变异： 遗传变异：
• 作用：在RNA合成中指导rNTP底物与模板DNA碱 在RNA合成中指导rNTP底物与模板DNA碱 合成中指导rNTP底物与模板DNA 基配对，以及催化磷酸二酯健的形成。 基配对，以及催化磷酸二酯健的形成。 • 大肠杆菌RNA聚合酶：复合酶（α2β β‘+ σ）， 复合酶（ 复合酶 + 具有全能性。 具有全能性。 • 真核生物RNA聚合酶： 真核生物RNA聚合酶： RNA聚合酶 –I：核仁，28S 、18S & 5.8S rRNA I 核仁， –II：核质，mRNA & SnRNA II： II 核质， –III: 核质, tRNA、5S rRNA & SnRNA III: 核质, tRNA、