动物生物化学课件-核酸的生物学功能.ppt

第十章核酸的生物学功能,10.1中心法则生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录。根据mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程，被称为翻译和表达。1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。,10.2DNA的复制一、DNA复制原则半保留性复制,DNA复制方式有三种可能性，即全保留、半保留和分散式。Meselson等的氮同位素试验证明了DNA复制为半保留复制机理。,二、DNA复制方向,单向复制，即只形成一个复制叉（replicationfork）双向复制，即形成两个复制叉。如E.coliDNA等。,都是53方向合成,三、复制起始点（origin）,原核DNA只有一个复制起始点（ori），而真核DNA上一般有多个ori。现细菌、酵母以及线粒体、叶绿体的DNA复制起始点已克隆，并测序，发现其共同点都富含A、T序列，认为这可能与复制起始时起始点处DNA双螺旋的解旋有关，是引发复制的蛋白因子的结合部位。,四、DNA复制方式,凯恩斯模型（型）（Cairnsmodel）双链环状DNA的复制方式。,在环形DNA中，整个结构象字母，称为结构。,2.环状DNA的滚环复制RollingCircleMechanismforReplicatingCircularDNA许多病毒DNA，细菌F因子(Ffactor)等用滚环复制方式进行DNA扩增。,3.染色体DNA复制方式多复制子复制，即DNA上先形成多个复制眼，双向复制。“眼”扩大互相相连，形成“大眼睛”最后完成整个DNA的复制，形成两个DNA分子,4.线粒体DNA复制方式D环复制模型,五、DNA的半不连续复制,双螺旋DNA两股链的极性是相反的，因此在复制叉上进行互补链的合成极性也应是相反的。但现发现的DNA聚合酶的作用都是53聚合。在复制过程中如何解决这一问题？,1968年，冈崎（Okazaki）的实验（一个是同位素标记；另一个是电子显微镜观察）发现在DNA复制时，总是一条链先完成，另一条链随后。两条模板链中，以35方向为模板其子链合成是连续的，这条子代DNA叫先导链（leadingstrand），以53方向为模板的链是不连续合成的，随着复制叉的移动要先合成小片段，然后连起来，这条子代DNA链叫滞后链或随后链（laggingstrand）。故称半不连续复制。在随后链合成时，先合成的DNA小片段称之为冈崎片段。,六、DNA复制系统,DNA复制系统是指参与DNA复制的酶和蛋白因子。1.DNA聚合酶：催化反应的要点：底物：四种dNTP（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）模板：DNA单链聚合方式：按照碱基配对原则，将相应dNTP的5磷酸与上一个核苷酸的3羟基形成35磷酸二酯键，即合成方向为53，与模板链反平行。条件：聚合反应必须有引物存在。,DNA聚合酶的基本功能酶并不直接识别碱基，而是通过碱基配对来识别掺入的碱基是否正确。当一脱氧核苷酸掺入DNA后，酶并不立即与模板脱离，而是继续作用，这一性质称为持续性（processitivity）。,（1）大肠杆菌DNA聚合酶：共有三种，为DNA聚合酶I、II、III。,DNA聚合酶I(Kornberg酶)（DNAPolymeraseI,PolI）,基本特性：分子量：109kD；具DNA聚合酶活性，掺入一dNMP后，不立即脱离，可持续作用；具3-5核酸外切酶活性，由具有-OH的不配对核苷引发该活性；具5-3核酸外切酶活性，由具有切口的双螺旋DNA片段引发；主要功能是修复Klenow片段：PolI可被枯草杆菌蛋白酶裂解为大小两段，其中较大的C段含DNA结合部位，具聚合酶活性和3-5核酸外切酶活性。,3-5核酸外切酶活性:由具有-OH的不配对核苷引发该活性。是所有DNA聚合酶的共同特性。,5-3核酸外切酶活性，由具有切口的双螺旋DNA片段引发。是DNAPolI特有的活性。,PolI的实际功能是修复DNA受损后，内切酶会在损伤部位切出切口，切口出现可激活5-3核酸外切酶活性，切除损伤部位；同时聚合酶开始工作，使DNA链和切口都向3方向延伸，这一现象称为切口转移（nicktranslation）;5-3外切活性也会切除新合成DNA5端的RNA引物和填补形成的缺口。,PolIII,PolIII,PolIII*,PolIII全酶,DNA聚合酶III(DNAPolymeraseIII,DNAPolIII),E.coli中的DNA复制酶是DNAPolIII,DNA聚合酶的一般结构“右手”结构：拇指（thumb）手指（finger）手掌（palm）DNA位于手掌上由拇指和手指形成的槽中。,（2）真核生物DNA聚合酶：共有四种，为DNA聚合酶a、b、g、d,2.引物酶（primase）功能：以DNA为模板，催化合成一小段与DNA互补的RNA，即引物。引物：1060个核苷酸,引物酶本身无活性，只有与另外6种蛋白质结合为引发体（primosome）才可催化引物的合成。dnaB是六聚体。在ATP、Mg2+存在时可与6个dnaC结合成复合体。此复合物在i-蛋白协助下与结合在单链DNA上的n、n、n”组成引发前体。引发前体再与引物酶结合则形成引发体。n可选择DNA特定位置在其上组装引发前体和引发体。引发体可沿DNA链53移动到一定位置即可合成引物。移动和引发由ATP供能n有ATP酶活力。DnaB可识别与DNA结合的起始位置。,引发体蛋白性质与功能,*引发体中含6个DnaC,3.DNA连接酶（ligase）功能：将复制过程中形成的DNA片段用35磷酸二酯键连接起来。,DNA连接酶,冈崎片段形成后，其5端的RNA引物被DNAPolI合成的DNA通过切刻平移取代，新形成的切刻（nick）由DNA连接酶（DNAligase）封闭。,4.DNA解螺旋酶(helicase)（解链酶）功能：DNA的双螺旋解链，解开一对碱基，需2分子ATP，作用点：DNA上局部单链处，向双链方向解链。种类：E.coli有四种解螺旋酶，I、II、III和rep蛋白。I、II、III中任一种沿模板5-3方向移动，rep蛋白沿模板3-5方向移动。,MW：74000，四聚体可与由解链酶解开的单链结合功能：防止单链再次形成双链，防止核酸酶水解多核苷酸链，保护DNA。原核SSB对单链DNA结合有高度协同性，即初步结合可使后者更容易，一条链上一次可结合多个SSB，真核SSB无协同性，可能机制不同。可以重复使用，即当所结合的单链进行复制时，它就发生解离，而与新解开的单链结合。,5.单链结合蛋白（singlestrandbindingproteinSSB）,解螺旋酶（helicase）：大肠杆菌中有解螺旋酶和Rep蛋白,单链结合蛋白（single-strandbindingprotein，SSB）结合于单股DNA，使其保持伸展。,6.DNA拓扑异构酶（topoisomerase）分：拓扑异构酶I和拓扑异构酶II,拓朴异构酶I首先在大肠杆菌中发现，过去称为-蛋白，分子量为110000，一条肽链，它可切断DNA一条链，增加一个螺旋，再接起来，所以它可消除负超螺旋，也可增加正超螺旋，不需供给能量。,拓扑异构酶IIE.coli中，MW=1400000为四聚体，A2B2，真核生物中该酶分子量为390000二聚体，它可使DNA两条链同时断裂，然后再连接，结果引入负超螺旋，这是需能过程。能量由ATP供给。,超螺旋的松弛和旋转酶对DNA双链的拆分将导致拓扑学障碍。这一障碍在大肠杆菌中由TopoII(gyrase)解除。,（-）（+）,组成：蛋白质与RNA(是一种核糖核蛋白）性质：两个亚基，一个为催化亚基，另一个为调节亚基功能：以酶分子中的RNA片段为模板，在染色体DNA3-端合成一段DNA,7.端粒酶（telomerase）,生理意义：由于复制过程中，3-端引物切除以后聚合酶I无法填补，就造成了3-端的缩短。端粒酶可以补充染色体末端的自然丢失，防止细胞衰老。,5TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG3AACCCC5TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG3AACCCCAACCCC5TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG3AACCCCAACCCCAACCCC,3-AACCCCAAC-5端粒酶,3-AACCCCAAC-5端粒酶,3-AACCCCAAC-5端粒酶,七、DNA复制过程,先导链与后随链的矛盾如何解决？,根据计算，每一复制叉仅含1个DNA聚合酶全酶，这说明前导链和随后链上的DNA合成是由同一复制体负责的。但DNA两股链上的DNA合成不是同步进行的，并且方向相反，那么复制体是怎样工作的呢？为此提出了模型认为：当前导链上开始DNA合成和复制叉向前移动时，随后链即向后回折成环，并与聚合酶的另一个活性中心按前导链的取向缔合。在这样的结构中，PriA和DnaB蛋白是两个关键组分。,回环模型,复制体（replisome）,主要蛋白DnaBgyrasePolIIIDnaGPriASSB,功能解螺旋酶旋转酶复制酶引物酶引发位点识别保持单链伸展,Replisomemodel,冈崎片段的连接,DNAPolI，ligase,10.3DNA损伤的修复,基因突变,DNA碱基顺序的改变，是DNA在复制过程中出现错误产生的。由于DNA是具有复制功能的分子，一旦DNA碱基顺序出错，它就会通过复制机制遗传下去。由于DNA碱基顺序的改变引起生物遗传性状显著变化的现象，称为基因“突变”。,当DNA受到大剂量紫外线（波长260nm附近）照射时，可引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基共价聚合，形成二聚体，例如TT二聚体。,胸腺嘧啶碱基在紫外光照射下，可以发生二聚加成反应：在DNA分子中，如果两个胸腺嘧啶碱基相邻，在紫外光照射下，可能发生上述聚合反应，其结果是破坏了正常复制或转录。,修复方式：,一、光复合光复合酶能特异地和嘧啶二聚体结合，在可见光下催化光化合反应，使环丁烷环回复到两个独立的嘧啶，这一过程叫光复合作用。,三二、切除修复(Excisionrepair)一般DNA的两条链只有一条受损伤，可将损伤部分切除，根据互补链的序列对其进行修复。1.UvrABC核酸内切酶；,三、重组修复（Recombinationrepair）复制后的修复，涉及的基因大多是细胞内正常的遗传重组所需的基因：recA，recBCD等。,四、SOS修复是一种旁路系统，为DNA的损伤所诱导。其修复的结果是导致突变，是倾向差错的修复。在未经诱导的E.coil细胞中，全部SOS反应有关的基因都受到LexA蛋白的阻遏，只有当DNA受损时才会激活RecA蛋白的蛋白酶活性，降解LexA蛋白，使SOS系统的基因表达，其中也包括与诱变作用有关的基因。,概念以RNA为模板合成DNA的过程。反转录酶存在于真核生物的RNA肿瘤病毒中。催化特性：以四种dNTP为底物，需模板和引物。以病毒RNA为模板，合成互补DNA。具有核糖核酸酶功能，水解RNADNA杂合分子中的RNA。以自己合成的DNA链为模板合成互补的DNA，从而形成双螺旋。催化过程：,10.4反转录（逆转录）,10.5RNA的生物合成,一、概念转录：以DNA为模板合成RNA的过程不对称转录：以DNA一条链为模板转录RNA的方式,模板链,编码链,转录单位：DNA中指导转录一条RNA链的全部序列。,启动子,终止子,二、RNA聚合酶全酶含2拷贝亚基，、和各一个。分子量大约465000。亚基的作用仍不清楚。在大肠杆菌的RNA聚合酶中，因子与其它部分的结合不是十分紧密，它易于与2，分离，后者称为核心酶。,细菌的RNA聚合酶全酶：2：465kD和亚基：催化中心，构成核酸通道；亚基：核心酶组装所需；也与调节因子作用；亚基：启动子识别，具有启动子特异性。亚基？,RNA聚合酶的核心酶结构（即从全酶中去掉亚基）,亚基在RNA合成的起始中具有关键作用。在生物进化过程中，形成了不同的亚基。不同的亚基可以帮助RNA聚合酶识别不同的启动子序列。,三、转录过程,1、启动子（promoter）启动子RNA聚合酶识别、结合、并启动转录的DNA序列。两组序列：Pribnow框（Pribnowbox）又叫10区，序列为：TATAATSexfama框（Sexfamabox）又叫35区，序列为：TTGACA,识别,细菌启动子特征：1、起点通常是一个嘌呤；2、起点上游10bp处，有一约6bp的保守区域，称为-10区（也叫PribnowBox），共有序列为：T80A95T45A60A50T96；3、起点上游35bp处，有一约6bp的保守区，称为-35区，共有序列为：T82T84G78A65C54A45；4、90%的启动子中，-10与-35区的距离在16-18bp之间；两个保守区之间的序列并不重要，但距离很关键。,2.转录过程（起始、延长、终止）起始：起始区在转录单位的启动子部位。启动子转录起始过程中，RNA聚合酶识别、结合并开始转录DNA序列。由三部分组成，RNA聚合酶识别序列、RNA聚合酶结合序列和解链并开始转录位点。,全酶-启动子形成闭合二重复合体；闭合复合体转变为开放复合体；整合进最初两个核苷酸，形成一个磷酸二酯键，形成三重复合体；在酶不需要移动时，即可加入9个核苷酸，但在加入核苷酸过程中，随时可能释放RNA；起始成功后，释放出亚基。,转录的起始,RNA聚合酶结合在DNA上时，其长度会发生变化,尺蠖模型,起始,终止,延长,终止子（terminator）：终止RNA合成反应所需的DNA序列；在转录结束的位点，提供终止信号。RNA合成的终止实际依赖于已转录的RNA序列。一些与RNA聚合酶特异结合的因子可阻止终止事件的发生（反终止，antitermination）。终止被用于控制基因表达。,RNA合成的终止,（1）不依赖于因子的终止子（intrinsicterminators）,合成的RNA尾部的序列特征：1、二重对称的序列形成发卡结构；在发卡结构的茎基部富含G-C对；发卡结构可减缓或暂停合成；2、尾部有约6个连续的U；连续的A-U对使杂交链更容易分离。,（2）依赖因子的终止,：六聚体，每个亚基46kD；具依赖RNA的ATP酶活性；在E.coli中可结合于自由RNA链，并沿RNA链移动；,序列特征：有一富含C而少G的序列,先结合于RNA链上；沿RNA链移动；RNA聚合酶在终止子处暂停；因子追上聚合酶并使之解离，并拆分RNA-DNA杂交链。,3、真核生物RNA的合成,（1）真核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶I：转录rRNA；RNA聚合酶II：转录mRNA；RNA聚合酶III：转录tRNA。起始需要辅助因子，但随后不需要。与原核生物相反，真核生物中由辅助因子识别启动子（？）,（2）真核生物的启动子,1）RNA聚合酶I只有一种启动子。含两个结合位点：核心启动子（corepromoter）:-45+20,上游控制元件（upstreamcontrolelement，UCE）:-180-107,帽子位点：即转录起始位点，碱基大多为A。TATAbox：位于RNA聚合酶II转录起点上游约-25bp处的保守的7碱基序列，绝大多数情况下全部是A-T碱基对，只有少数含有G-C。CAATbox：起点上游-75附近的小段保守序列。增强子（enhancer）：可增强启动子效率的序列，可位于启动子上游或下游；可远距离作用。,2）RNA聚合酶II启动子,TATAbox,T82A97T93A85A83,CAATbox,GGCAATCT,3）RNA聚合酶III的启动子,转录5SRNA、tRNA和snRNA（smallnuclearRNA）基因；,5SRNA和tRNA的启动子在转录起点的下游。,三种类型的聚合酶III的启动子,snRNA基因的启动子位于转录起点的上游。,（3）增强子（enhancer）,除了启动子序列外，DNA分子中还有一种序列也与转录起始有关。这种序列能够提高转录频率，但它可能远离转录起始位点，在转录位点的上游或下游，这种序列叫增强子。增强子与启动子一样，也是由不同的组件构成的。增强子可以在RNA聚合酶转录的基因中出现，也可以在RNA聚合酶转录的基因中出现。,（4）转录因子（transcriptionfactor）RNA聚合酶在转录时需要一些辅助蛋白质因子即转录因子，这些因子和酶一起构成一个转录结构，识别特定的启动子序列。,10.6RNA剪接和加工,大多数真核生物编码蛋白质的基因是不连续基因，内元与编码序列一起被转录。因此mRNA的原初转录产物是分子量很大的前体，分子大小极不均一。这些高分子量、不均一的核内RNA称为核内不均一RNA（heterogeneousnuclearRNA,hnRNA).hnRNA经加工和选择性拼接，产生有功能的成熟的mRNA，释放到细胞质中。,细胞核内的RNA平均长度比mRNA大得多，且长短差异大，称为核不均一RNA（heterologousnuclearRNA，hnRNA）。hnRNA通常与蛋白质形成核蛋白颗粒，称为hnRNP。其中蛋白组分很多。,翻译,转录,末端修饰,剪接,RNA剪接、加工均发生于核内,三类剪接系统:高等真核生物中，外显子-内含子边界、位于内含子内的短的保守序列，由一复杂的核蛋白组成的剪接器复合体对其识别，并切除内含子。有两组不同的内含子可发生自我剪接。酵母核前体tRNA内含子的切除。除核前体tRNA外，RNA的剪接都通过酯基转移（transesterification）反应切除。,（一）核RNA剪接的模式内含子两端没有长的同源或互补序列，但有极短的保守的共有序列，左端（上游）为GT，右端（下游）为AG。这一现象称为GT-AG规则。在RNA中则为GU-AG。,左端的位点也叫供体位点（donorsite）或者5，右端也叫受体位点（acceptorsite）或者3。,一、核RNA的剪接,原则上5可以和任何3位点进行剪接。,剪接位点是通用的；剪接器无组织特异性。,内含子切除存在优先途径,原初转录物,缺少内含子5、6,缺少内含子4、5、6、7,只有内含子3,mRNA,剪接的第一步，是内含子5端与上游外显子之间断裂；5端与内含子中靠近3端的一A残基2-OH形成一索套形中间产物;A所在位点称为分支位点（branchsite）;第二步，在3位点切割，释放出内含子，连接两个外显子。,索套（lariat）结构,两步反应都通过酯基转移（transesterification）进行,分支位点A残基2-OH攻击5位点,上游外显子3-OH攻击3位点,（二）剪接体（spliceosome）,剪接器含蛋白与核内小RNA，称为snRNA（核内小RNA，smallnuclearRNA），大小为100300（高等真核生物）或者1001000（yeast）.以核蛋白形式存在。该核蛋白称为snRNPs.scRNA（胞质内小RNA，smallcytoplasmicRNA），其形成的核蛋白称为scRNPs.snoRNA（核仁小RNA，smallnucleolusRNA）：参与rRNA加工。,snRNP与其它蛋白形成剪接体（spliceosome）。参与剪接的snRNA都很保守，参与剪接的snRNA为U1,U2,U4,U5,U6。每个snRNP含一个snRNA和多个蛋白，其结构核心都有一组8个蛋白。除U6外，都含有保守序列PuAU3-6GPu。snRNA的功能：参与核蛋白复合体的结构构建；通过与靶位点RNA或在snRNA之间的碱基配对来执行剪接功能。,U1snRNA可直接与内含子5位点配对，这是为剪接所必须的。,剪接体的组装和剪接过程,E复合体,A复合体,B1复合体,B2复合体,C1复合体,C2复合体,5ofIntron剪切与lariat的形成同步,3ofintron剪切与lariat切除，exons连接同步,spliceosome解体与lariat降解同步,Cut-ligate,U6与U4、U2通过碱基配对相互作用,由于U4和U2都是通过与U6的同一段碱基序列互补配对进行作用，因此U6/U4和U6/U2不能相容。,二、自我剪接的RNA,核酶（ribozyme）：通指具有催化活性的RNA。核酶P是一核蛋白，只一条与蛋白结合的RNA。RNA具有催化tRNA切割的功能；而蛋白的功能是间接的，可能是维持RNA的结构。拟病毒类小RNA可进行自切割反应。尽管是分子内反应，也可分为催化部分和底物部分。I类和II类内含子具有把自己从前体mRNA中剪接出的能力。,一类内含子（GroupI）,35SRNA在体外可自发剪接，内含子剪下为线型，然后进一步环化。,这一反应只需一种二价阳离子和鸟苷酸（GNP）；GNP必须具自由3-OH。,出现于低等真核生物四膜虫核内编码rRNA的基因。在真菌线粒体中很普遍。也存在于噬菌体T4和细菌中。这类内含子具有自我剪接（self-splicing/autosplicing）的能力。,GNP的3-OH攻击内含子5端，形成G-内含子，和外显子部分；分离的外显子3-OH攻击下一个外显子的5端；释放的内含子3-OH攻击自身5端15碱基处。,反应通过三步酯基转移反应进行。,线型L19RNA可催化寡聚胞苷酸（C5）延长,具有9个配对区（双螺旋区），其中P4、P7比较保守；P3、P4、P6、P7形成内含子的“核心”，是可进行具催化反应的最小区域；P1包括一段外显子，称为IGS（internalguidesequence）。,I类内含子的一般二级结构,II类内含子的domain5和domain6的结构，类似于和核RNA内含子剪接体中U6-U2及U2-内含子配对形成的结构。,(II类内含子),(核RNA内含子剪接体),二类（groupII）内含子的剪接,三类内含子剪接模式的比较,核RNA内含子和II类内含子的剪接很相似：靠近3剪接位点的一A的2-OH攻击内含子5末端，形成索套（lariat）中间体。,都是通过酯基转移反应进行；,三、酵母tRNA的剪接,前面的剪接反应是依赖于一些短的保守序列，转酯反应与连接反应同时进行。在酵母tRNA的剪接过程中，采用了不同的机制，链的断裂与连接是两个独立的反应。,tRNA的剪接与成熟（真核生物）,pP,四、RNA的末端修饰,（一）mRNA的5端修饰,1、加帽,在磷酸酶的作用下，将5-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。新加的G以反方向与5连接，这一结构称为帽子（cap）结构,55Gppp+pppApNpNp.55GpppApNpNp.+pp+p,2、甲基化,只在末端G的7位甲基化的帽子称为帽子0（cap0），写作m7GpppX；,若第二个核苷酸2-OH甲基化，则称为帽子1（cap1），写作m7GpppXm；,若第三个核苷酸2-OH甲基化，则称为帽子2（cap2），写作m7GpppXmpYm。,mRNA3末端的产生,PolI和polIII在特定的位点终止合成,（二）RNA的3末端修饰,PolII无特定终止位点？,PolII无特定终止位点，3-OH末端通过在特定位点切割后加上poly(A)来形成。末端的AAUAAA序列作为切割和添加poly(A)的位点的信号。,产生正确的末端结构需要核酸内切酶（由CFI和CFII组成）切割RNA；特异组分（CPSF）识别AAUAAA序列；激发因子CstF，结合在切割位点下游一富含G-U的序列。poly(A)聚合酶（PAP）合成poly(A)尾部；,五、RNA编辑,RNA编辑（RNAediting）是指在RNA水平改变遗传信息的加工。在哺乳动物细胞中，有时mRNA的单个碱基可被替代，从而改变编码的蛋白序列。在锥虫线粒体中，几个基因中可被系统地添加或删除。,载脂蛋白B（apo-lipoproteinB,apoB）基因在动物肝脏和小肠中的表达。CU转变通过脱氨反应进行，由脱氨酶催化。,细胞色素氧化酶II蛋白的序列与其基因相比，发生了移码（frameshift）。移码是通过在移码位点附近插入4个U形成。,T.brucei的coxIIIgene在转录后大规模的RNA编辑:插入大量碱基U，也删除了部分碱基U。,U-OH,U,U,U,U,P,U,U,U,U,U,OH,U-OH,U,U,U,U,寡聚U的添加,1.rRNA加工（1）剪接：如原核细胞rRNA前体的加工,（2）修饰：主要是甲基化,2.tRNA的加工（1）剪切,(2)修饰：3加CCA。剪切加工后，全部的真核tRNA和原核细胞中一大类tRNA无3端的CCA，需要在修饰加工中加上。,其它修饰：如还原、糖苷键移位、甲基化等。,10.7蛋白质合成,1.mRNA携带有指导合成蛋白质的遗传信息。（1）结构：引导序列（5端）,拖尾序列（3端）编码序列（中间），可直接指导肽链合成。,真核细胞mRNA特点：5端有帽子结构，3端有尾巴。,一、蛋白质合成体系,真核细胞mRNA的编码序列只指导一条肽链的合成，称为单顺反子mRNA。,原核细胞mRNA的编码序列可指导几条肽链的合成，称为多顺反子mRNA。,（2）遗传密码(geneticcode)mRNA编码区核苷酸的排列顺序与肽链中氨基酸的排列顺序的对应方式。,遗传密码表,有义密码子：编码氨基酸的密码子，61个无义密码子：不编码氨基酸的密码子，即终止密码子UAAUAGUGA起始密码子：作为翻译起始信号的密码子。AUG（GUG）,（1）无间断性。密码阅读方向5-3，密码之间无间隔。移码突变（frameshiftmutation）：由某一个核苷酸漏读、重读或者编码区插入、删除一个核苷酸就会使该处之后的读码发生错误而引起的突变。,（2）简并性（degeneracy）。一个氨基酸有一个以上密码子的现象。意义：加强翻译的准确性。ACUACCGUAGUGCCCCCU苏苏缬缬脯脯,（3）变偶性(wobble)。指翻译过程中密码子与反密码子碱基配对时，密码子的第三个碱基不严格遵守碱基配对原则的现象。,意义：保证翻译的速度密码的第三个碱基与反密码结合的不专一性，说明它们之间的碱基配对是松散的，可保证蛋白质合成时tRNA从密码子上迅速离去。保证翻译的准确性如果密码子第三位碱基发生突变，依然能保证翻译的肽链不变。,线粒体与一般生物遗传密码含义的区别,（4）通用性。所有生物的遗传密码都是通用的。但是相对通用性，不是绝对通用性。即有少部分生物（如红色面包霉）或细胞器（如线粒体）具有另外的遗传密码。,16SrRNA21种蛋白质,23SrRNA5SrRNA34种蛋白质,18SrRNA33种蛋白质,28SrRNA5SrRNA5.8SrRNA49种蛋白质,大肠杆菌核糖体,真核细胞核糖体,（1）组成与结构,2、核糖体,（2）功能位点,氨基酸臂功能：结合氨基酸,TC环,额外环（可变环）,反密码子,反密码子：位于tRNA反密码环可与mRNA的密码子碱基配对的三个碱基称为反密码子,（1）结构与功能,真核细胞：tRNA携带的是甲硫氨酸（Met）。表示：tRNAiMet,原核细胞：tRNA携带的是甲酰甲硫氨酸（fMet）。表示：tRNAfMet,（2）氨基酸的活化,氨酰-tRNA合成酶的专一性：一种酶只识别一种氨基酸和相应的tRNA,二、大肠杆菌蛋白质的合成,起始密码子AUGSD(Shine-Dalgasrno)序列：位于起始密码上游（5端方向）10个核苷酸左右，可与16SrRNA3端的核苷酸序列互补,1.肽链合成的起始,（1）起始信号,（2）起始复合体的形成,70S起始复合物,（1）进位正确的氨酰-tRNA进入A位的过程。该过程需要Tu、Ts两个因子和GTP参与。,2.延长,Tu-Ts循环,进入A位,（2）转肽,（3）移位,3.终止,肽基转移酶催化性质由转肽变为水解,细胞核,细胞质,多核糖体循环,一些蛋白可自发形成成熟的构象。可通过变性-复性来检验蛋白的这一能力。可自发复性的能力称为自组装。能自组装的蛋白可从其它构象通过折叠或再折叠转变为活性构象。其它蛋白不能自发折叠，而是通过分子伴侣（chaperone）的帮助获得正确的结构。分子伴侣是介导靶蛋白只形成可能构象之一，以使其正确折叠的一种蛋白。作用通过防止形成错误构象，而