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文档简介

1、会计学1生物信息学分子生物学中心法则生物信息学分子生物学中心法则ReplicationReplication,复制:在亲代,复制:在亲代DNADNA双链的每一条链上按碱基双链的每一条链上按碱基配对而准确地形成一条新的配对而准确地形成一条新的互补链,结果生成两个与亲互补链,结果生成两个与亲代链相同的代链相同的DNADNA双链。双链。在在DNA复制时,亲代复制时,亲代DNA的双螺旋先解旋,然后以每条的双螺旋先解旋,然后以每条链为模板,按照碱基配对原则,在这两条链上各形成一条链为模板,按照碱基配对原则,在这两条链上各形成一条互补链。在每一个新形成的双螺旋中,一条链是从亲代互补链。在每一个新形成的双螺

2、旋中,一条链是从亲代DNA来的,另一条是新形成的。来的,另一条是新形成的。355 33 5533553leading strand (synthesized continuously)lagging strand (synthesized discontinuously)Each replication fork has a leading and a lagging strand The leading and lagging strand arrows show the direction of DNA chain elongation in a 5 to 3 direction The

3、small DNA pieces on the lagging strand are calledOkazaki fragments (100-1000 bases in length)replication forkreplication forkRNA primer533535direction of leading strand synthesisdirection of lagging strand synthesisreplication fork5353Movement of the replication forkMovement of the replication forkR

4、NA primerOkazaki fragmentRNA primer5在DNA复制过程中,由众多的酶和蛋白质参与DNA的复制作用。复制体的基本活动包括:1)双链的解开;2)RNA引物的合成;3)DNA链的延长;4)切除RNA引物,填补缺口,连接DNA片段;5)切除和修复错配碱基。Transcription,转录:以DNA为模板,按碱基配对将其中所含的遗传信息传给RNA,形成一条与DNA链互补的mRNA链的过程。编码链,有义链模板链,无义链1)RNA聚合酶与DNA模板的结合TranscriptionRNA polymerase,RNA聚合酶聚合酶closed promoter complex,

5、封闭的启动子复合物封闭的启动子复合物open promoter complex,开放的启动子复合物开放的启动子复合物initiationelongationterminationRNA productRNA chains are synthesized in a 5 to 3 directionProkaryotic RNA polymerase structureRNA polymerase of E. coli is a multisubunit proteinSubunitNumberRole a a 2uncertain b b 1forms phosphodiester bonds

6、b b 1binds DNA template s s 1recognizes promoter and facilitates initiationa a2 2bbbbs sa a2 2bbbb + s sholoenzyme core polymerase sigma factorRNA polymerase holoenzyme (+ s s factor) closed promoter complex (moderately stable) the sigma subunit binds to the -10 region once initiation takes place, R

7、NA polymerase does not need very high affinity for the promoter sigma factor dissociates from the core polymerase after a few elongation reactions elongation takes place with the core RNA polymerase open promoter complex (highly stable) the holoenzyme has very high affinity for promoter regions beca

8、use of sigma factors s sigma can re-bind other core enzymesThe sigma cycles ss s三联体密码子的特点:三联体密码子的特点:1)方向性)方向性2)无标点性)无标点性3)简并性)简并性4)通用性)通用性5)摆动性)摆动性起始密码子:ATG。终止(无义)密码子:UAAUGAUAG。同义密码子:编码同一个氨基酸的几个密码子。Translation,翻译:在RNA控制下,根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则,合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。Protein Synthesis and Protein

9、 Processinga). RNA structureb). Protein synthesisi). Initiation of protein synthesisii). Peptide bond formation; peptidyl transferaseiii). Elongation and termination类型结构作用mRNA信使RNA单链;原核生物的mRNA为多顺反子,真核生物的为单顺反子。DNA原始遗传信息的直接接受者;合成蛋白质直接模板。tRNA转运RNA二级结构是三叶草型结构;三级结构为倒L型结构。转运氨基酸到核糖体上;通过反密码子识别mRNA上的密码子。rRNA

10、核糖体RNA16S (small ribosomal subunit)23S (large ribosomal subunit)5S (large ribosomal subunit)含量大,维持核糖体的空间结构;使mRNA和tRNA结合在适当位置;识别mRNA上的启动和终止信号。核糖体是蛋白质生物合成的场所;核糖体是蛋白质生物合成的场所;mRNAmRNA是合成的模板;是合成的模板;tRNAtRNA是模板与是模板与“合成原料合成原料”氨基酸之间的接合体。氨基酸之间的接合体。 原核生物的核糖体为70S,由50S和30S的大小亚基组成;真核生物的核糖体为80S,由60S和40S的大小亚基组成。rR

11、NA是构成核糖体的骨架。是构成核糖体的骨架。16S (small ribosomal subunit)23S (large ribosomal subunit)5S (large ribosomal subunit)Ribosome structureAP PPPPPPPP-sitepeptidyl tRNA siteA-siteaminoacyl tRNA sitemRNA5Small subunit(40S)Large subunit(60S)Ribosome with bound tRNAs and mRNAa.a. +tRNA+ATP氨酰-tRNA+AMP+PPi氨酰氨酰-tRNA合成

12、酶合成酶氨酰-tRNA合成酶能识别tRNA,并催化反应。对L-氨基酸有极高的专一性,每种氨基酸都有一个专一的酶。氨酰-tRNA合成酶的高度专一性,防止在蛋白质合成时错误的氨基酸掺入多肽。Tertiary structureSecondary structuretRNA一个新生肽链的诞生,除了必须有mRNA模板,tRNA及核糖体外,还需要许多蛋白因子。如,起始因子(IF),延长因子(EF)和终止因子(RF)等的参与。肽链合成的方向是N-C,mRNA信号被转译的方向是5-3。mRNA5 cap40S subunitMeIF2AUGInitiator tRNA bound to thesmall r

13、ibosomal subunit with theeukaryotic initiation factor-2 (eIF2)Initiation of protein synthesis: mRNA bindingThe small subunit finds the 5 cap andscans down the mRNA to the first AUG codonmRNA5 40S subunitMeIF2AUG the initiation codon is recognized eIF2 dissociates from the complex the large ribosomal

14、 subunit binds60S subunitmRNA5 MAUG aminoacyl tRNA binds the A-site first peptide bond is formed initiation is completeGCCAmRNA5 MAUG GCCA氨酰-tRNA NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH O=CPeptide bond formation peptide bond formation is catalyzed by peptidyl transferase(肽基转移酶肽基转移酶) peptide bond formation results in a

15、 shiftof the nascent peptide from the P-siteto the A-site NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH O=C O tRNA NH2CH3-CH O=C O tRNANCP-siteA-site OH tRNA NHCH3-CH O=C O tRNAP-siteA-sitePUCAPPPPPUCA GCA GGG UAGAPPPPElongationGCA GGG UAG following peptide bond formationthe uncharged tRNA dissociatesfrom the P-site the rib

16、osome shifts one codon alongthe mRNA, moving peptidyl tRNAfrom the A-site to the P-site; thistranslocation requires theelongation factor EF2 the next aminoacyl tRNA thenbinds within the A-site; this tRNAbinding requires the elongationfactor EF1EF1EF2 energy for elongation is provided bythe hydrolysi

17、s of two GTPs: one for translocation one for aminoacyl tRNA bindingPUCA GCA GGG UAGPPPPTermination when translation reaches the stopcodon, a release factor (RF) bindswithin the A-site, recognizing thestop codon release factor catalyzes the hydrolysisof the completed polypeptide fromthe peptidyl tRNA

18、, and the entirecomplex dissociatesRFPUCA GCA GGG UAGPPPPPPP内含子内含子外显子外显子 遗传功能的单位,它是一段编码蛋白质或RNA分子的DNA序列。 执行生物功能的最重要的生物大分子之一,它是单链状分子,由20种不同的氨基酸组成。DNADNARNAcDNA新生肽蛋白质按基因编码的信息在生物体内合成蛋白质的过程基因调控网络基因调控网络NU去折叠重折叠ReplicationReplication,复制:在亲代,复制:在亲代DNADNA双链的每一条链上按碱基双链的每一条链上按碱基配对而准确地形成一条新的配对而准确地形成一条新的互补链,结果生成两个与亲互补链,结果生成两个与亲代链相同的代链相同的DNADNA双链。双链。RNA polymerase holoenzyme (+ s s factor) closed promoter complex (moderately stable) the sigma subunit binds to the -10 region once initiation takes place, RNA polymerase does not nee

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