遗传信息的传递与表达(全)

1、氨基酸的活化，形成 氨酰 –tRNA
“氨酰-tRNA合成酶”
①氨基酸 + ATP 氨酰-AMP-酶 + PPi ②氨酰-AMP-酶 + tRNA 氨酰-tRNA + AMP + 酶
2、肽链合成的起始
①起始氨基酸 及 起始氨酰-tRNA的合成: E.Coli等原核生物(Prok)为fMet(甲酰甲 硫氨酸)及fMet-tRNAf ②mRNA链上起始信号 (即起始密码子 AUG) 的识别 ③起始复合物 (核糖体+mRNA+起始氨 酰-tRNA) 的形成
2、 真核生物DNA复制的终止 端粒（telomeres）是真核细胞染色体末端所 特有的结构，一段DNA序列与蛋白质形成的 一种复合体。 功能： ⑴保证线性DNA的完整复制 ⑵保护染色体末端 ⑶决定细胞寿命（端粒的截短或丢失是细胞衰 老和老化的重要原因），胚系细胞含端粒酶， 体细胞不表达端粒酶。
端粒酶含有RNA和蛋白质（起DNA聚合酶的 作用）两种组分，RNA分子约159bp，含有 多 个 CyAx 重 复 序 列 ， RNA 分 子 用 作 端 粒 TxGy链合成的模板。 端粒酶是一种反转录酶，它只合成与酶自身的 RNA模板互补的DNA片段。
3、 复制终止后DNA的加工
进行修饰，防止降解
DNA损伤(DNA突变)
1、点突变 2、插入、缺失(移码突变) 3、链断裂、两链交联
DNA修复
错配修复：通过Dam甲基化酶修复复 制过程中的错配。 直接修复：光复活作用和鸟嘌呤修复 切除修复：在复制前对错误碱基进行 切除，然后互补合成缺口片段 重组修复：在复制后利用另一模板链 进行重组，互补合成缺口片段 SOS修复：修复大面积的损伤，会导 致错误碱基，但能增加存活率
3、 DNA合成的终止
环状DNA、线性DNA，复制叉相遇即终止,复 制体解体。
终止区含有终止子，终止子与Tus蛋白质形 成复合体，使两半边复制叉各自复制。
DNA拓扑异构酶Ⅳ使染色体分开。
⑴ DNA解螺旋酶解开双链DNA。 ⑵ SSB结合于DNA单链。 ⑶ DNA旋转酶引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来 的扭曲张力。 ⑷ DNA引物酶(在引发体中)合成RNA引物。 ⑸ DNA pol.Ⅲ在两条新生链上合成DNA。 ⑹ DNA polⅠ切除RNA引物，并补上DNA。 ⑺ DNA ligase连接每个冈崎片段。 DNA复制过程中，聚合酶对dTTP和dUTP的分辨能 力低,有少量dUTP掺入DNA链中，此时，U-糖苷酶、 AP内切酶、DNA polⅠ、DNA ligase共同作用，切 除尿嘧啶，接上正确的碱基。
⑤ 通用性：无论高等动、植物，还是低 等的原核生物都基本上共用一套密码 子的现象。 ⑥起始密码子及终止密码子：在64个密 码子中，UAA、UAG、UGA为终止密 码子，AUG除编码蛋氨酸(甲硫氨酸) 外，还兼作起始密码子。
二、 tRNA ( 转移RNA)
1、功能：在蛋白质的生物合成中，起着 转运氨基酸的作用。 2、关键部位： ①氨基酸臂：氨基酸结合部位 ②反密码环：mRNA结合部位
大肠杆菌不同基因的启动子
2、转录的延长
σ亚基解离，核心酶向前移动，RNA链 延长。
3、转录的终止
① RNA pol到达终止子 ② RNA和RNA pol从模板DNA上解离
终止子(终止信号)：DNA模板上用于终 止转录作用的一段序列。
原核生物中有两种终止子： 不依赖于ρ因子的终止子 依赖于ρ因子的终止子
3、肽链的延长
(Pro合成方向：N端至C端) ①进位 新的氨酰-tRNA进入A部位 ②转肽 形成新的肽键 ③脱落 转肽后，P部位上的空载的tRNA脱落 ④移位 核糖体沿mRNA由5’-3’移动时，肽酰基tRNA由核糖体A位移至P位
4、肽链合成的终止和释放
当任一终止密码子(UAA、UAG、UGA)进入 核糖体的A位时，肽链的延长即终止。 但这些终止密码子的识别是由终止因子(也名 释放因子，RF) 完成。 RF进入A 位后，识别终止密码子，肽链解离 释放，mRNA、tRNA、RF及核糖体大、小 亚基解聚。
★启动子：指RNA聚合酶能识别、结合和开
始转录的一段DNA序列，每个基因在转录 时均需要有启动子。
★原核细胞启动子区域三个功能部位：
①起始部位：DNA分子上开始进行转录 作用的位点。 ②Pribnow框：位于转录起始点上游-10 碱基对处，有一段TATAAT序列，有助 于局部解链。 ③识别部位：位于转录起始点上游-35碱 基对处，有一段TTGACA序列，是RNA 聚合酶初始识别的部位。
2）滞后链的合成： a) 以5， → 3，方向母链为模板，
DNA pol Ⅲ 作用下催化合成，以RNA为引物合成冈 崎片断，合成方向也是5， → 3，方向。
b) RNA引物的切除及缺口补齐 DNA polⅠ5，→ 3，外切活力，切除RNA引物。 5， → 3，合成活性补齐缺口 c) DNA ligase DNA切口的连接。
引发体：引物合成酶与各种蛋白质因子构成的复合体，
2、 DNA链的延长反应
链的延长反应由DNA pol.Ⅲ催化。 复制体：在DNA合成的生长点（既复制叉上）分布 着许多与复制有关的酶和辅助因子，它们在DNA的 模板链形成离散的复合物，彼此配合进行高度精确 的复制，称为复制体。 1）前导链合成：以3， → 5，方向母链为模板，在DNA pol.Ⅲ作用下催化合成，合成是连续的，合成方向是 5 ， → 3，
遗传信息的传 递及表达
基因
核酸 染色体 基因组
基 因
定义：DNA分子上具有遗传效应的分子片 段，是DNA分子中最小的功能单位。
功能：携带遗传信息
分类：结构基因 控制基因（操纵基因 调节基因）
核 酸
定义：由许多核苷酸聚合成的生物大分子 化合物，为生命的最基本物质之一。 功能：储存遗传信息，参与遗传信息的传 递和表达
分类：DNA RNA （mRNA，tRNA，rRNA）
染色体
定义：其本质是脱氧核甘酸，是细胞核内 由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结 构的线状体，是遗传物质基因的载体。
功能：储存遗传信息
基因组
定义：单倍体细胞中的全套染色体为一个 基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为 一个基因组
中心法则 DNA的生物合成 RNA的生物合成 Pro的生物合成
1、错配修复
2、直接修复
3、DNA切除修复(复制前修复)
4、DNA重组修复(复制后修复)
RNA的逆(反)转录
逆转录酶(RNA指导的DNA聚合酶 RDDP)
逆转录的过程：
RNA的生物合成
转录 (DNA RNA复制 (RNA RNA)
RNA)
转录：以DNA为模板，在RNA聚合酶 催化下，以4种NTP为原料，合成RNA 的过程。
真核生物DNA的复制
1、 复制起点和单位 真核生物染色体DNA是多复制子，有多个复 制起点，可以多点起始，分段进行复制。每个 复制子大多在100-200bp之间，比细菌染色体 DNA（单复制子）小得多，为双向复制。
真核生物DNA复制叉移动的速度比原核的慢。
原核生物快速生长时，采用多复制叉复制。
真核生物快速生长时，采用多起点复制。
1. 线性DNA双链的复制
1、多个起点， 起点都不在线性DNA的 端点（末端），而是在 内部 2、采用复制叉式的双 向复制，两个复制叉， 两个方向，有先导链和 后随链之分 3、末端的复制采用特 殊的方式（后面讲） 4、真核生物采用的复 制方式：
2. 环状DNA双链的复制
• θ复制:首先由J.Carins
1、转录的起始
① 在σ亚基的引导下，RNA pol 结合 于启动子，局部双链解开，形成转录 泡
② 在模板链上通过碱基互补配对原则， 合成最初的RNA链，形成转录复合物。
体内双链DNA中，一般只有一条链用于转录 模板链(反意义链、负(一)链)：用于转录的 DNA单链 非模板链(编码链、有意义链、正(十)链)： 不用于转录的DNA单链
DNA半不连续复制
★ DNA复制的酶系
★ DNA的复制过程
1、复制的起始：
①复制叉的形成
②RNA引物的合成
2、复制的延长
(先导链)
(随从链，随后链)
3、复制 的终止： 切除RNA 引物，连 接DNA片 断。
几种复制方式
复制方式不同于“复制机制”
线性DNA的复制： 复制叉式的复制 环状DNA的复制： θ复制 滚环复制 D环复制 不需要RNA引物的复制
★ρ因子：存在于原核细胞中的一种特殊 蛋白质，它能识别DNA分子上的终止 部位并与其结合，使RNA聚合酶的核 心酶不能继续向前滑动，导致RNA链 不能再延长。
E.coli不依赖ρ因子的转录终止
E.coli依赖ρ因子的转录终止
RNA的成熟过程：
原核生物转录在胞液中进行 真核生物转录加帽子，加尾巴 ，外 显子剪接，甲基化修饰
核糖体的二位点模型：
①氨酰基部位(A部位或受体部位)： 氨酰-tRNA进入并结合的部位 ②肽酰基部位(P部位或供体部位)： 起始氨酰-tRNA或正有延伸的肽酰tRNA结合部位
★蛋白质生物合成过程
五个阶段： 1、氨基酸的活化，形成氨酰 –tRNA 2、肽链合成的起始 3、肽链的延伸 4、肽链合成的终止及释放 5、肽链的折叠和加工处理
RNA聚合酶
以大肠杆菌(E.coli)的RNA pol为例：
全酶由ααββ’σ五亚基组成 σ因子：又名起始因子，用于识别DNA模 板上启动子，协助转录的起始。 核心酶：由ααββ’四亚基组成， 用于延长RNA链。
★ RNA的转录过程
三个阶段： 1、转录的起始 2、转录的延长 3、转录的终止
三、 rRNA ( 核糖体RNA)
1、功能：与蛋白质结合形成核糖体，核 糖体是蛋白质合成的场所