第五章protein的翻译
第3章 DNA复制(1)

Ed., 2005 吴乃虎. 基因工程原理(上、下). 1999,2001
关于学习方法
理解和掌握分子生物学基本理论
指导分子生物学实践
准确理解和运用分子生物学的基本概念 分子生物学的基本理论或结论:
知其然,知其所以然
启发! 创造性思维!!!
Central Dogma of Live
DNA
3.1.1 复制的基本过程 3.1.2 模板 3.1.3 半保留复制 3.1.4 复制的起点与方向 3.1.5 半不连续复制 3.1.6 复制的引物
3.1.7 线性DNA末端的复制
DNA复制:亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作
用下,分别以每条单链 DNA分子为模板,聚合与自 身碱基可以互补配对的游离的dNTP,合成出两条与 亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子的过程
tumor antigen genes: SV40 large T Ag 端粒逆转录酶(TERT)基因 ?
Why/How to study MB?
Practical/theory questions?
4. Gene expression & its regulation
1) Developmentally/Tissue-specifically ?
Innovation
Creation
Carve-out
第3章 DNA复制
DNA Replication
遗传物质的分子机制
分子生物学的核心
Watson & Crick: 一种遗传物质必
须能行使2种功能:
自我复制 对细胞的高度特异性的影响 遗传物质的基本属性:
基因的自我复制
[分享]分子生物学名词解释1
![[分享]分子生物学名词解释1](https://img.taocdn.com/s3/m/9f30ee3359fb770bf78a6529647d27284b7337c4.png)
分子生物学名词解释第二章(主要的:核小体、半保留复制、复制子、单链结合蛋白、岗崎片段、错配修复、DNA的转座、C值矛盾、前导链与后随链。
)1. C值反常现象(C值矛盾C-value paradox):C值是一种生物的单倍体基因组DNA的总量。
真核细胞基因组的最大特点是它含有大量的重复序列,而且功能DNA序列大多被不编码蛋白质的非功能DNA所隔开,这就是著名的“C值反常现象”。
C值一般随着生物进化而增加,高等生物的C值一般大于低等生物。
某些两栖动物的C值甚至比哺乳动物还大,而在两栖动物里面,C值变化也很大。
2.DNA的半保留复制:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。
3.DNA聚合酶:●以DNA为模板的DNA合成酶●以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物●反应需要有模板的指导●反应需要有3 -OH存在●DNA链的合成方向为5 34.DNA连接酶(1967年发现):若双链DNA中一条链有切口,一端是3’-OH,另一端是5‘-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。
但是它不能将两条游离的DNA单链连接起来DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用5.DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):拓扑异构酶І:使DNA一条链发生断裂和再连接,作用是松解负超螺旋。
主要集中在活性转录区,同转录有关。
例:大肠杆菌中的ε蛋白拓扑异构酶Π:该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。
同复制有关。
例:大肠杆菌中的DNA旋转酶6. DNA 解螺旋酶/解链酶(DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。
E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还有解螺旋酶I、II、III。
rep蛋白沿3 ’ 5’移动,而解螺旋酶I、II、III沿5 ’ 3’移动。
7. 单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein):稳定已被解开的DNA单链,阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
分子生物学第5章蛋白质翻译

---aa 接受臂 ;
loading aa at 3‟ end ---TΨ C loop; contact with 5s rRNA
---DHU loop;
contact with AARS ---anti-codon loop;
34
---extra loop;
分类标准
tRNACys表示转运半胱氨酸的tRNA Cys-tRNACys 表 示 携 带 了 半 胱 氨 酸 的 tRNACys
●
Paracodon ---由若干Nt组成,存在于tRNA不定位置上 ---与AARS侧链基团的分子发生特异的“契合” ---成为tRNA准确负载氨基酸的机制之一
●
tRNA的“L”三维结构与功能 “L”构型的结构力 ---二级结构中双链区的碱基堆积力和氢键 ---二级结构中非双链区在“L”结构中,形成氢键结合
成为核糖体识别第一个 AUG的信号
细菌 16S
AMEAMECCUGCGGUUGGAUGACCUCCUU
哺乳动物 18S rRNA AMEAMECCUGCGGAAGGAUGAUUA
高度相似
5.2.3. mRNA
mRNA分子5‟端的序列对于起始密码子选择 有重要作用
● In Prokaryote
poly-cistron
a) 简并现象的概念; ---一种氨基酸受2个或2个以上codon编码的遗传现象 ---编码一种aa的4个codon间, 仅3rd Nt 不同, 称为codon family 例;Ser (6 codons) 1 codon family & 2 extra codons
密码子的简并性
b) 简并现象的机理;
5.3. Genetic Code
第五章 基因表达的调节1(regulation

b. 调节蛋白识别结构模序中常含Asn,Gln, Lys或Arg,可与碱基形成氢键;
2. 调节蛋白与DNA结合motif的结构类型 a. 螺旋-转角-螺旋(Helix-Turn-Helix) 这种结构含两个α-螺旋(7-9个氨基酸) 由β-转角(20个氨基酸)连系,其中一 个螺旋为识别螺旋,通常含有许多与 DNA接触的氨基酸残基,位于大沟之中; b. 锌指(Zinc Finger) 真核生物调节蛋白常含有许多由30个氨
噬菌体λ 九. 噬菌体λ的发育调控 λ 的转录调控用级联(cascade)调控方 法,为了有序地组装噬菌体颗粒,把基 因分组分阶段表达; λ 决定溶源化或溶菌命运的调控,为了 解真核生物的发育调控提供了一种模式。
1. 溶菌(Lysis)和溶源化(Lysogeny) λ 进入细菌细胞后的两种命运: 溶菌周期(lytic cycle):新一代噬菌体 颗粒产生并导致细胞溶解; 溶源化:噬菌体DNA在寄主染色体上整 合,并随寄主DNA复制传代的过程。
第五章 基因表达的调节 (Gene regulation) regulation)
基因表达(gene expression):基因被转 录产生RNA,编码着蛋白质结构信息的 mRNA被翻译成蛋白质,总之,基因的 信息被转录,翻译成终产物的过程称为 基因表达。 一. 引论 a. 基因的多样性及表达的差异性 细胞在任何给定的时间内都表达的基因 只有一小部分;
肽链延长因子,细菌细胞中大量存在的蛋白 质(基因产物)之一; DNA损伤修复酶,每个细胞只有几个拷贝; 代谢途径的酶,因食物来源不同而变化数量; 一些影响细胞分化的蛋白只存在极短时间。 b. 基因表达的调节是细胞代谢平衡及维持发育 期间不同细胞的结构和功能差异的关键; c. 蛋白质(或RNA)在细胞内浓度可以在六个 水平上被调节;
蛋白组学翻译后修饰

先用糖苷内切酶消化,再用蛋白酶消化,通过 分析糖苷酶作用前后MS发生位移的肽段,即 可确定含糖基化的肽段 结合串联质谱,可进一步分析糖基化肽段的氨 基酸序列,从而发现糖基化位点
核糖核酸酶B中糖基化位点的分析
糖苷键酶F作用前
糖苷键酶F作用后 剩一个GlcNAc
氨基酸序列的测定
m/z=4792.23
翻译后化学修饰的生物学效应
泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA 修复、免疫应 答和应激反应等生理过程起着重要作用; 磷酸化涉及细胞信号转导、神经活动、肌肉收缩 以及细胞的增殖、发育和分化等生理病理过程; 糖基化在许多生物过程中如免疫保护、病毒的复 制、细胞生长、炎症的产生等起着重要的作用; 脂基化对于生物体内的信号转导过程起着非常关 键的作用; 组蛋白上的甲基化和乙酰化与转录调节有关。
TSAASSSNYCNQM
RQHMDSSTSAASSSNYCNQ MMKSRNLTKDRCKPVNTF VHE
糖基化类型的分析
糖蛋白进行蛋白酶切,得到含糖肽段,对肽段直接 进行ESI-MS/MS,以及MALDI-TOF-MS的PSD, 可以直接得到单糖碎片,从而确定糖链结构。
凝集素在糖蛋白研究中的作用
真核生物的Ser,Thr,Tyr 残基. 原核生物的His,Asp,Glu
蛋白质组学在磷酸化分析中的困难
磷酸化蛋白质在细胞内的蛋白质中是相对较 低丰度的; 即使我们找到一种磷酸化蛋白质,也不能排 除有该蛋白质的其他磷酸化形式存在; 细胞内有很多磷酸酯酶,在样品处理时,这 些酶很容易将磷酸基团脱掉; 磷酸化蛋白质酶解后的磷酸化肽段,因为其 化学性质的负电性,在质谱技术中面临着难 以质子化的困难。
5第五章 植物的光合作用复习题参考答案

第五章植物的光合作用复习题参考答案一、名词解释1、光反应( light reaction)与暗反应(dark reaction ):光合作用中需要光的反应过程,是一系列光化学反应过程,包括水的光解、电子传递及同化力的形成;暗反应是指光合作用中不需要光的反应过程,是一系列酶促反应过程,包括CO2的固定、还原及碳水化合物的形成。
2、C3途径(C3pathway )与C4途径(C4pathway ):以RUBP为CO2受体、CO2固定后的最初产物为PGA的光合途径为C3途径;以PEP为CO2受体、CO2固定后的最初产物为四碳双羧酸的光合途径为C4途径。
3、光系统(photosystem, PS ):由不同的中心色素和一些天线色素、电子供体和电子受体组成的蛋白色素复合体,其中PSI的中心色素为叶绿素a P700,PSII的中心色素为叶绿素a P680.4、反应中心( reaction center):由中心色素、原初电子供体及原初电子受体组成的具有电荷分离功能的色素蛋白复合体结构。
5、光合午休现象(midday depression ):光合作用在中午时下降的现象。
6、原初反应(primary reaction ):包括光能的吸收、传递以及光能向电能的转变,即由光所引起的氧化还原过程。
7、磷光现象(phosphorescence phenomenon ):当去掉光源后,叶绿素溶液还能继续辐射出极微弱的红光,它是由三线态回到基态时所产生的光。
这种发光现象称为磷光现象。
8、荧光现象(fluorescence phenomenon ):叶绿素溶液在透射光下呈绿色,在反射光下呈红色,这种现象称为荧光现象。
9、红降现象(red drop ):当光波大于685nm时,虽然仍被叶绿素大量吸收,但量子效率急剧下降,这种现象被称为红降现象。
10、量子效率(quantum efficiency ):又称量子产额或光合效率。
第五章 蛋白质的翻译2

翻译后易位
post-translational translocation
◆蛋白质翻译完成后从核糖体上释放,然合
扩散至合适靶膜并与易位装置结合。
◆蛋白质合成时,其核糖体不与任何细胞器
相连,称游离核糖体(free ribosome)
细胞器官
线粒体 叶绿体 细胞核 过氧化物酶体
信号位置
类型
长度
蛋白质翻译完成后从核糖体上释放,然 合扩散至合适靶膜并与易位装置结合。
① ② ③
④
⑤
An N-terminal signal sequence is hydrophobic
牛生长素的信号肽序列 信号肽的作用是引导蛋白质的跨膜
2.2.3 信号肽与蛋白质转运的关系
(1)完整信号肽是保证蛋白质转运的必要条件; (2)仅有信号肽不足以保证蛋白质转运发生; (3)信号序列切除并不是转运所必需; (4)并非所有运转蛋白质都有可降解的信号肽。
(2)穿越过氧化物酶体膜
(peroxisome)
膜上也有类似的装置,但底物蛋白质并不直
接与其结合。需载体蛋白协助穿过膜。
蛋白质在细胞质中通过 与载体蛋白结合一起穿 越过氧化物酶体膜通道, 穿过之后释放载体蛋白。
(3)穿越细胞核膜
向核内转运需更大更复杂的装置,即核 孔(nuclear pore )。由载体蛋白与底
The signal sequence initiates membrance entry
2.3 翻译后易位
2.3.1 前导肽及其特性
2.3.2 蛋白质穿越不同器膜的过程
2.3.1 前导肽及其特性
翻译后跨膜易位的蛋白质,前体一般 含前导肽(leader peptide),前导肽在跨 膜运转中起重要作用。 过膜后,前导肽水解,蛋白质变为有 功能的蛋白质。
5蛋白质的翻译

proteins,r-proteins)组成,rRNA 组成总分子量的 60%~65%。核糖体的相对大小常常用 沉降系数单位来表示。大肠杆菌的核糖体称为 70S 核糖体,其中的小亚基称为 30S 核糖体, 大亚基称为 50S 核糖体(图 5-8) 。小亚基包含 21 种不同的蛋白质(被称为 S1 一 S21)和 16SrRNA。大亚基由 33 种蛋白质(被命名为 L1~L33)和 23S 及 5SrRNAs 组成(图 5-9)。真核 核糖体称为 80S 核糖体,其中 40S 小亚基包含 33 种蛋白质和 18SrRNA,而 60S 大亚基包含 50 种蛋白质(图 5-9)和 3 种 rRNA (28S, 5.8S 和 5S) 。 真核 5.8SrRNA 与细菌 23SrRNA 的 5SrRNAs 部分同源(表 5.1) 。古细菌核糖体类似于细菌核糖体,但有些包含与真核相同的特别亚基。
组织上,原核生物与真核生物有重要的差别(图 5.1、图 5.2 和图 5.3) 。原核生物的 mRNA 的第一个密码子 AUG 上游的一个重要特征就是 Shine-Dalgarno 序列,而真核生物 mRNA 除
第一个密码子 AUG 的上游是核糖体小亚基扫描 AUG 的信号序列(CCACC)外, 5’端非翻译区 上游为帽子结构, 3’端非翻译区内有多聚腺苷化的信号 AAUAAA 以及其下游的多聚 A 尾巴。 mRNA 是由 DNA 的模板链转录而来, 其序列与编码链相同与模板链互补。 mRNA 的 5’ →3 ’ 三联体密码子序列与蛋白质 N 端到 C 端的氨基酸序列线形相关。原核生物 mRNA 的转录和翻 译发生在时间与空间上具有相对的同一性,其 mRNA 通常不稳定,在合成后的几分钟内翻译 成蛋白质。 真核 mRNA 的合成与成熟都在核内, 成熟的 mRNA 被运往胞质, 作为模板翻译蛋白 质 , 其 稳 定 性 相 对 较 高 , 达 几 小 时 。
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• type I: Val,Arg,Gln,Glu,Ile,Leu,Met,Trp,Tyr,paracodon 大多位于反密码子臂
• type II: paracodon 大多位于氨基酸接受臂,个别还同时 在附加臂上有相应碱基
两类酶与tRNA反应时--接近模式不同
• AUG前有 S – D 序列
• S – D序列(Shine-Dalgarno sequence): 位于AUG 上游 4 ~13 个NT处的富含嘌呤的 3 ~9个NT的共同序列 ,其一致序列为 AGGAGG;与核糖体小亚基内16S rRNA 的 3’端富含嘧啶的序列3’------UCCUCC-----5’互 补,使 tRNA正确定位于起始codon。
• 需要三种底物: AA、tRNA 、ATP • 因此有三个位点:aa binding site、tRNA binding site、
ATP site • Prok中AARS有20种,对AA专一 • 按反应机制AARS分为两类
• Type Ⅰ类酶 先将氨酰基转移到 tRNA 3’ 端A的 2’-OH 然后通过转酯反应转移到 3’ –OH上
5.1.2 mRNA
• 单顺反子mRNA(monocistronic mRNA)
• 编码一个蛋白质的….. • 部分Prok 所有Euk的mRNA • 多顺反子mRNA(polycistronic mRNA ): • 部分原核mRNA • mRNA 分子的组成: • 编码区 起始AUG到终止密码子 • 前导序列 AUG之前的 5’ 端非编码区(5’UTR) • 尾巴 终止密码子之后,不翻译的 3’ 端
Prok.mRNA转录、翻译和降解周期
真核生物mRNA的特征
• 一般为单顺反子 • 5’ 端的帽子对翻译有增强作用,且 5’ 帽子和3’polyA尾
对翻译效率的调节有协同作用 • “第一AUG规律” 即----- 绝大部分以AUG作为起始
codon • 起始AUG有如下特点
• C C A C C AUG G;-3位的A和+4位的G….. 对于准确翻译 至关重要
当…………,有S-D 序列的特征)
• Prok中多顺反子mRNA中各基因的产物数量不一定相 等
• 比如乳糖操纵元中,Z:Y:A=1:0.5:0.2
Spacer 较长 Spacer 较短
• 其他特征
• 5’ 端有300个左右NT的leader(A/G----AUG)
• AUG作为起始密码子(行的场所 ,含大小亚基 • Prok. protein 约占细胞的10%,rRNA占总RNA的80%
,Euk中相对比例小些; • 细菌中常以多聚核糖体的形式; • Euk中大多与细胞骨架和内质网膜结合在一起
核糖体的结构
• 同工tRNA
• 携带AA相同而反密码子不同的一组tRNA • 结构上能被AA– tRNA合成酶识别的共性
副密码子与氨酰基tRNA的合成
• 氨酰基tRNA的合成执行着双重功能 • 为肽建的合成提供能量 • 执行遗传信息的解读 • 模板mRNA只能识别特异的tRNA而不是AA
• AA– tRNA合成酶(AARS)
生命的中心法则
5.1 基本元件
• tRNA • mRNA • rRNA与核糖体
5.1.1 tRNA
• 最小的 RNA,4S,70 ~ 80个base; • 1964年,Holly. R. 鉴定出 tRNAphe 的二级结构为三
叶草形(77个NT); • 三叶草结构包括5个臂、4个环
• 氨基酸接受臂 • tRNA 的5’与3’-末端碱基配对形成 • 3’ 端永远为不配对的CCA序列 • 最后的A的 3’ 或 2’-OH可以被氨酰化
“L”结构的稳定; • “L”结构中碱基堆积力大,使其拓扑结构趋于稳定; • wobble base位于“L”结构末端,堆积力小、自由度大
、使碱基配对摇摆。
tRNA 的种类
• 附加臂的大小
• Ⅰ类tRNA:3-5 bp (75%) • Ⅱ tRNA: 13-21 bp (25%)
• 起始tRNA
• Prok中, 携带甲酰甲硫氨酸(fMet) • Euk中, 携带甲硫氨酸(Met)
• TypeⅡ类酶 直接将氨酰基转移至 3’ –OH 上
• Paracodon (副密码子)
• tRNA中决定负载特定氨基酸的空间密码,为同一种AARS 所 识别的一组同功受体具有相同的副密码子
tRNA
Ala (GGC)
tRNA
Ala (UGC)
具有G3 :U70 paracodon
• AARS 对paracodon 的识别与结合是通过氨基酸与碱基之间的 连接实现的
• D臂、反密码子臂、TψC臂、附加臂 ; • DHU环、反密码子环、 TψC环、附加环
tRNA真实的空间构型
“ L”形三级结构
“L”结构域的功能
• aa accept arm 位于“L”一端,契合于核糖体的肽基; • anti-codon arm 位于”L”另一端,与结合在核糖体小
亚基上的 codon of mRNA配对; • TΨC loop & DHU loop位于“L”两臂的交界处,利于
Chapter 5
Protein 翻译 Protein translation
从DNA转录到RNA可以利用碱基互补配对,但mRNA 与的碱基序列与蛋白质的氨基酸序列却没有直接的对 应关系,他们之间也没有直接的作用力,那么在这两 种完全不同的遗传语言之间是如何沟通、如何传递信 息的呢?
信息的传递者就是tRNA,准确的来说,应该是氨酰基 tRNA,它利用反密码子与mRNA配对,通过氨酰 tRNA 合成酶、利用副密码子来选择特异的氨基酸。
原核生物mRNA的特征
• 大部分为多顺反子
• spacer: 各顺反子之间(基因之间)的非编码区长度变化很大 ,从重叠到100个碱基不等;
• 因此,多顺反子的mRNA翻译有两种情况:
• spacer较长时,下一个基因的产物合成起始是独立的 • spacer长度较短时,两个顺反子使用相同的核糖体或小亚基( 相