ld02-细胞中心法则与基因工程技术原理ppt课件

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1、第 二 章 ： 细 胞 的 中 心 法 则 生 命 最 重 要 的 本 质 之 一 是 性 状 特 征 自 上 代 传至 下 代 遗 传 。妈妈百日照片女儿百日照片 2 关于遗传，是大家经常讨论的一个话题孩子会与父母有许多相似之处，如性格、身材高矮、体形胖瘦、肤色深浅、眼睛大小、鼻子高低很多很多都与父母的遗传有关还有很多疾病的发生也与父母的遗传密切相关。3 中 心 法 则遗 传 信 息 信 使 性 状 中 心 法 则 的 发 展 与 补 充1.遗 传 信 息 从 RNA流 向 RNA， 即 RNA的 复 制2. 遗 产 信 息 从 RNA流 向 DNA， 即 逆 转 录 （ 常 见 于 病 毒

2、 的 增 殖 ） 复 制 ： 亲 代 DNA或 RNA在 一 系 列 酶 的 作 用 下 ， 生 成与 亲 代 相 同 的 子 代 DNA或 RNA的 过 程 。转 录 ： 以 DNA为 模 板 ， 按 照 碱 基 配 对 原 则 将 其 所 含的 遗 传 信 息 传 给 RNA， 形 成 一 条 与 DNA链 互 补 的RNA的 过 程 。翻 译 ： 亦 叫 转 译 ， 以 mRNA为 模 板 ， 将 mRNA的 密码 解 读 成 蛋 白 质 的 AA顺 序 的 过 程 。逆 转 录 ： 以 RNA为 模 板 ， 在 逆 转 录 酶 的 作 用 下 ， 生成 DNA的 过 程 。 DNA的

3、结 构 1.四 种 脱 氧 核 苷 三 磷 酸 ATCG（ dATP、 dGTP、 dCTP、 dTTP)2. A=T， C三 G 两 两 配 对3. 每 条 链 由 5 端 向 3 端 延 伸4.两 条 链 反 向 平 行 成 双 螺 旋 结构 与 DNA复 制 有 关 的 酶 和 蛋 白 质 原 料 ： 四 种 脱 氧 核 苷 三 磷 酸 （ dATP、 dGTP、 dCTP、 dTTP) 模 板 ： 以 DNA的 两 条 链 为 模 板 链 ， 合 成 子 代 DNA。 酶 ： DNA聚 合 酶 ， DNA连 接 酶 ， 拓 扑 异 构 酶 等 能 量 ： ATP 引 物 ： 一 小 段

4、 RNA(或 DNA） 为 引 物 DNA的 复 制观 看 视 频 1观 看 视 频 2总 结 ：目 的 细 胞 生 长 、 增 殖 ， 遗 传 信 息特 点 半 保 留 复 制 （ 保 证 遗 传 的 稳 定 性 ） ； 一 条 链 连续 复 制 、 另 一 条 链 不 连 续 （ 与 DNA合 成 方 向 5 -3 有 关 ） 端 粒 与 寿 命细 胞 生 长 、 增 殖 端 粒 是 真 核 生 物 染 色 体 线 性 DNA分 子 末 端 的 结 构 ， 像 两 顶 帽 子 那 样 盖在 染 色 体 两 端 ， 因 而 得 名 。 端 粒 在 维 持 染 色 体 和 DNA复 制 的 完

5、 整 性 方 面 有 重 要 作 用 。随 着 细 胞 分 裂 DNA复 制 次 数 的 增 加 ， 端 粒 的 长 度 是 在 逐 渐 缩 短 的 ，当 端 粒 变 得 不 能 再 短 时 ， 细 胞 不 再 分 裂 而 死 亡 。 Cell： 早 期 端 粒 酶 失 活 将 加 速 衰 老JCI CHEST J： 端 粒 突 变 更 易 患 肺 部 疾 病The FASEB Journal： 逆 转 生 命 时 钟 ， 延 长 细 胞 端 粒Genes Devel： 科 学 家 发 现 控 制 细 胞 衰 老 的 开 关 端 粒 酶PLoS One： 揭 示 焦 虑 症 、 过 早 衰 老

6、 与 染 色 体 端 粒 的 缩 短 直 接 相 关PNAS： 个 体 的 端 粒 长 度 可 能 预 测 寿 命 长 短 端 粒 与 寿 命观 看 视 频 ： 端 粒 与 寿 命可 见 ， 端 粒 的 缩 短 限 制 了 人 类 的 生 命 跨 度 ， 但 另 一 方 面 也 能 限制 癌 症 的 发 生 ， 所 幸 我 们 还 能 做 点 什 么 ， 因 为 端 粒 缩 短 的 程 度也 受 到 你 的 生 活 方 式 与 环 境 的 影 响 。Nature Genetics： 研 究 发 现 端 粒 更 长 增 患 脑 癌 风 险Cancer Epidem Biomarker： 端 粒

7、长 度 越 短 患 胰 腺 癌 风 险 越 高 PNAS： 家 庭 贫 穷 儿 童 端 粒 变 短British Journal of Sports Medicine： 少 坐 一 会 儿 ， 端 粒 就 能 变 长 吗 ？Circulation： 运 动 有 助 于 保 持 白 细 胞 端 粒 长 度PLOS Genetics： 咖 啡 或 啤 酒 可 能 会 影 响 端 粒 长 度 v定 义 :以 RNA为 模 板 ， 按 照 RNA中 的 核 苷 酸顺 序 合 成 DNA称 为 逆 转 录 ， 由 逆 转 录 酶 催 化进 行 。逆 转 录 合 成 DNA + RNA+DNA- RNA+

8、DNA-DNA+v 病 毒 RNA的 逆 转 录 过 程 （ 以 前 病 毒 形 式 引 起 整 合 到 宿 主 细胞 DNA中 而 使 细 胞 恶 性 转 化 ） 单 链 病 毒 RNA RNA-DNA杂 交 分 子 双 链 DNA（ 前 病 毒 ） 逆 转 录 酶 逆 转 录 酶v 逆 转 录 酶 是 多 功 能 酶 ： RNA指 导 的 DNA聚 合 酶 活 性 DNA指 导 的 DNA聚 合 酶 活 性v逆 转 录 酶 也 和 DNA聚 合 酶 一 样 ， 沿 5 3 方 向合 成 DNA， 并 要 求 短 链 RNA作 引 物 。 cDNA： 几 乎 所 有 真 核 生 物 mRNA

9、分 子 的 3 末 端 都 有一 段 polyA,当 加 入 寡 聚 dT作 为 引 物 时 ， mRNA就 可 作为 模 板 ， 在 逆 转 录 酶 催 化 下 在 体 外 合 成 与 其 互 补 的DNA， 称 为 cDNA。逆 转 录 酶 发 现 的 理 论 和 实 践 意 义 ：不 能 把 “ 中 心 法 则 ” 绝 对 化 ， 遗 传 信 息 也 可 以 从RNA传 递 到 DNA。 促 进 了 分 子 生 物 学 、 生 物 化 学 和病 毒 学 的 研 究 ， 为 肿 瘤 的 防 治 提 供 了 新 的 线 索 。 目前 逆 转 录 酶 已 经 成 为 研 究 这 些 学 科 的

10、 工 具 。1983年 ， 发 现 人 类 免 疫 缺 陷 病 毒 （ human immune deficience virus,HIV） ,感 染 T淋 巴 细 胞 后 即 杀 死 细 胞 ， 造 成 宿 主 机 体 免 疫 系统 损 伤 ， 引 起 艾 滋 病 （ acquired immunodeficiency syndrome,AIDS） RNA的 生 物 合 成一 、 RNA聚 合 酶 二 、 RNA的 转 录 过 程 三 、 转 录 后 加 工 四 、 RNA的 复 制 转 录 ： 以 DNA的 一 条 链 为 模 板 在 RNA聚 合 酶 催 化下 ， 按 照 碱 基 配 对

11、 原 则 ， 合 成 一 条 与 DNA链 的一 定 区 段 互 补 的 RNA链 的 过 程 称 为 转 录 。 以 四 种 核 糖 核 苷 三 磷 酸 酸 （ NTP） 为 底 物 ， 形成 3、 5 -磷 酸 二 酯 键 相 连 接 。二 、 RNA的 生 物 合 成 ： 一 、 关 于 RNA合 成 过 程 中 的 几 个 概 念 ：1、 模 板 链 （ 无 义 链 ） ： 指 导 RNA合 成 的 那 条 链 。2、 编 码 链 （ 有 义 链 ） ： 与 模 板 链 互 补 的 那 条 链 。3、 启 动 子 ： DNA分 子 上 结 合 RNA聚 合 酶 ， 并 形 成 转 录

12、起 始 复 合 物 的 区 域 。4、 终 止 子 ： 促 进 转 录 停 止 的 特 殊 DNA序 列 。 可 分 两 类 ： 依 赖 因 子 的 和 不 依 赖 因 子 的 。 二 、 真 核 生 物 与 原 核 生 物 基 因 的 区 别 ：1、 真 核 生 物 基 因 内 部 有 内 含 子 是 断 裂 的 、 不 连 续 的 ， 而原 核 生 物 内 部 则 没 有 。2、 真 核 生 物 基 因 一 般 是 独 立 的 ， 而 原 核 则 一 般 是 由 多 个基 因 联 合 在 一 起 而 形 成 操 纵 子 结 构 。 如 ： 大 肠 杆 菌 的 乳糖 操 纵 子 。 真 核

13、生 物 内 含 子 结 构 原 核 生 物 操 纵 子 结 构 观看视频：乳糖操纵子模型操 纵 子 Operon : 基 因 表 达 的 协 调 单 位 ,它 们 有 共 同 的控 制 区 和 调 节 系 统 。 包 括 在 功 能 上 彼 此 有 关 的 结 构 基因 和 控 制 部 位 . 二 、 RNA的 转 录 过 程RNA的 转 录 过 程 ： （ 以 大 肠 杆 菌 为 例 ） 起 始 位 点 的 识 别 转 录 起 始 链 的 延 伸 转 录 终 止 （ 1） 起 始 位 点 的 识 别 RNA的 合 成 不 需 要 引 物 。 体 外 实 验 证 明 ， 不 含 亚 基 的 核

14、心 酶 会 随 机 地 在 一 个 基 因 的 两 条 链 上 启 动 ， 当 有 亚 基 时 就 会选 择 正 确 的 起 点 。 亚 基 起 着 识 别 DNA分 子 上 的 起 始 信 号 （ 启动 子 指 RNA聚 合 酶 识 别 、 结 合 和 开 始 转 录 的 一 段 DNA序 列 ）的 作 用 。 启 动 子 的 结 构 至 少 由 三 部 分 组 成 ： -35序 列 提 供 了 RNA聚 合 酶 全 酶 识 别 的 信 号 ； -10序 列 是 酶 的 紧 密 结 合 位 点 （ 富 含AT碱 基 ， 利 于 双 链 打 开 ） ； 第 三 部 分 是 RNA合 成 的 起

15、 始 点 。 AACTGT ATATTATTGACA TATAAT +1转 录 起 始 点5 33 5 35序 列 Sextama 框 10序 列Pribnow框 （ 2） 转 录 起 始 RNA聚 合 酶 全 酶 扫 描 解 链 区 ， 找 到 起 始 点 ， 然 后 结 合第 一 个 核 苷 三 磷 酸 。 加 入 的 第 一 个 核 苷 三 磷 酸 常 是 GTP或ATP， 很 少 是 CTP， 不 用 UTP。 所 形 成 的 启 动 子 、 全 酶 和 核苷 三 磷 酸 复 合 物 称 为 三 元 起 始 复 合 物 ， 第 一 个 核 苷 三 磷酸 一 旦 掺 入 到 转 录 起

16、始 点 ， 亚 基 就 会 被 释 放 脱 离 核 心酶 。因 子 仅 与 起 始有 关 ， RNA的 合成 一 旦 开 始 ， 便 被 释 放 E-35 -10 pppG或 pppA5 533模 板 链 （ 3） RNA链 的 延 伸DNA分 子 和 酶 分 子 发 生 构 象 的 变 化 ， 核 心 酶 与 DNA结 合 比 较 松 弛 ， 可 沿 DNA模 板 移 动 ， 并 按 模 板 顺序 选 择 下 一 个 核 苷 酸 ， 将 核 苷 三 磷 酸 加 到 生 长 的RNA链 的 3-OH端 ， 催 化 形 成 磷 酸 二 酯 键 。 转 录 延伸 方 向 从 5 3 （ 4） 转

17、录 终 止 在 DNA分 子 上 （ 基 因 末 端 ） 提 供 转 录 停 止 信 号 的 DNA序 列称 为 终 止 子 （ terminators),它 能 使 RNA聚 合 酶 停 止 合 成 RNA并 释 放 出 RNA。 需 要 因 子 （ 终 止 因 子 ， 协 助 RNA聚 合 酶 识 别 终 止信 号 ） 帮 助 ， 因 子 能 与 RNA聚 合 酶 结 合 但 不 是酶 的 组 分 ， 它 的 作 用 是 阻 止 RNA聚 合 酶 向 前 移 动 ，于 是 转 录 终 止 ， 并 释 放 出 已 转 录 完 成 的 RNA链 。不 依 赖 于 因 子 。 强 终 止 子 序

18、 列 有 两 个 明 显 的特 征 ： （ 1 ） 在 终 止 点 之 前 具 有 一 段 富 含 G-C的 回 文 区 域 。 （ 2） 富 含 G-C的 区 域 之 后 是 一 连串 的 dA碱 基 序 列 ， 它 们 转 录 的 RNA链 的 末 端 为 一连 串 U（ 连 续 6个 ） 。弱 终 止 子 ：缺 少 回 文 结 构强 终 止 子 ： 有 回 文 结 构 三 、 RNA的 转 录 后 加 工 在 细 胞 内 ， 由 RNA聚 合 酶 合 成 的 原 初 转 录 物（ primary transcript） 往 往 需 要 一 系 列 的 变化 ， 包 括 链 的 裂 解 、

19、 5和 3末 端 的 切 除 和 特 殊结 构 的 形 成 、 核 苷 的 修 饰 、 以 及 拼 接 和 编 辑 等过 程 ， 才 转 变 为 成 熟 的 RNA分 子 。 此 过 程 总 称为 RNA的 成 熟 或 称 为 RNA的 转 录 后 加 工 。 mRNA前 体 的 加 工 ： 原 核 生 物 的 mRNA转 录 后 一 般 不 需 要 加 工 ， 转 录 的 同 时 即 进 行 翻译 （ 半 寿 期 短 ） 。 亦 有 少 数 多 顺 反 子 的 mRNA需 要 核 酸 酶 切 成小 单 位 ， 然 后 再 翻 译 。 真 核 生 物 mRNA（ 半 寿 期 较 长 ） 原 初

20、 转 录 物 很 大 ， 在 加 工 过 程 中形 成 许 多 分 子 大 小 不 等 的 中 间 物 ， 它 们 被 称 为 核 内 不 均 一 RNA（ heterogeneous nuclear RNA,hnRNA)， 需 要 进 一 步 进 行 加工 修 饰 转 化 为 mRNA。 加 工 包 括 ： （ 1） hnRNA被 剪 接 ， 把 内 含 子 （ DNA上 非 编 码 序 列 ） 转 录 序 列 剪掉 ， 把 外 显 子 （ DNA上 的 编 码 序 列 ） 转 录 序 列 拼 接 上 (真 核 生物 一 般 为 不 连 续 基 因 )。 （ 2） 3 端 添 加 polyA

21、 “ 尾 巴 ” ； （ 3） 5 端 连 接 “ 帽 子 ” 结 构 （ m 7G5ppp5NmpNp-） ； （ 4） 分 子 内 部 的 核 苷 酸 甲 基 化 修 饰 。 观 看 视 频 ： RNA的 合 成总 结 ：目 的 释 放 遗 传 信 息 （ mRNA） 以 表 达 性 状 与 功 能特 点 受 到 精 细 化 调 控 ， 有 时 空 特 异 性 蛋 白 质 的 生 物 合 成 蛋 白 质 合 成 体 系 的 重 要 组 成 部 分 蛋 白 质 的 合 成 过 程 蛋 白 质 合 成 后 的 运 送 蛋 白 质 与 氨 基 酸六 伴 穷 光 蛋 ： 硫 、 半 、 光 、 蛋

22、 半 胱 、 胱 、蛋 （ 甲 硫 ） 氨 酸 含 硫 氨 基 酸酸 谷 天 出 门 ： 酸 、 谷 、 天 谷 氨 酸 、 天 冬 氨酸 酸 性 氨 基 酸死 猪 肝 色 脸 ： 丝 、 组 、 甘 、 色 丝 、 组 、 甘 、色 氨 酸 一 碳 单 位 来 源 的 氨 基 酸只 携 一 两 钱 ： 支 、 缬 、 异 亮 、 亮 缬 、 异 亮 、亮 氨 酸 支 链 氨 基 酸一 本 落 色 书 ： 异 、 苯 、 酪 、 色 、 苏 异 亮 、苯 丙 、 酪 、 色 、 苏 氨 酸 生 糖 兼 生 酮拣 来 精 读 之 ： 碱 、 赖 、 精 、 组 赖 氨 酸 、 精氨 酸 、 组

23、氨 酸 碱 性 氨 基 酸芳 香 老 本 色 ： 芳 香 、 酪 、 苯 、 色 酪 、 苯 丙 、 色 氨 酸 芳 香 族 氨 基 酸不 抢 甘 肃 来 ： 脯 、 羟 、 甘 、 苏 、 赖 脯 、 羟脯 、 甘 、 苏 、 赖 氨 酸 不 参 与 转 氨 基 的 氨 基酸DNA能 够 编 码 20种 天 然 氨 基 酸 ， 它 们 几 乎 是 细 胞 生 命 中 一 切 氨 基 酸 的 合 成 单 体 牛 胰 岛 素 蛋 白 结 构 20种 结 构 各 异 、 物 理 化 学 性 质不 同 的 氨 基 酸 ， 赋 予 了 蛋 白 质无 限 可 能 的 结 构 与 空 间 构 象 mRNA

24、和 遗 传 密 码lmRNA由 DNA经 转 录 合 成 ， 携 带 着 DNA的 遗 传 信息 ， 然 后 作 为 模 板 通 过 翻 译 将 遗 传 信 息 传 递给 蛋 白 质 ， 即 由 它 直 接 决 定 多 肽 链 中 AA的 顺序 。 所 以 mRNA为 模 板 的 蛋 白 质 合 成 过 程 被 称为 翻 译 或 转 译 。lmRNA分 子 中 四 种 不 同 碱 基 （ A、 G、 C和 U） 构成 特 定 顺 序 决 定 蛋 白 质 分 子 中 20种 氨 基 酸 所构 成 的 序 列 。l大 量 实 验 证 明 mRNA上 相 邻 三 个 碱 基 编 码 一 种氨 基 酸

25、 ， 因 而 被 称 为 碱 基 三 联 体 或 密 码 子 。 四 种 核 苷 酸 ， 能 有 4 3 =64组 密 码 子 遗 传 密 码 阅 读 方 向 为 5-3 遗 传 密 码 的 特 点 密 码 子 的 方 向 性 密 码 子 的 阅 读 方 向 及 它 们 在 mRNA由 起 始 信 号 到终 止 信 号 的 排 列 方 向 均 为 5-3， 与 mRNA链 合 成 时延 伸 方 向 相 同 。 密 码 子 的 简 并 性 64-3=61个 代 表 20种 氨 基 酸 ， 仅 甲 硫 氨 酸 、 色 氨酸 只 有 一 个 密 码 子 。 一 个 氨 基 酸 可 以 有 几 个 不

26、 同的 密 码 子 ， 编 码 同 一 个 氨 基 酸 的 一 组 密 码 子 称 为同 义 密 码 子 。 这 种 现 象 称 为 密 码 子 的 简 并 性 。 密 码 子 的 连 续 性 （ 读 码 ） （ 无 标 点 、 无 重 叠 ） 从 正 确 起 点 开 始 至 终 止 信 号 ， 密 码 子 的 排 列 是 连 续 的 。 既 不 存在 间 隔 （ 无 标 点 ） ， 也 无 重 叠 。 在 mRNA分 子 上 插 入 或 删 去 一 个 碱 基 ，会 使 该 点 以 后 的 读 码 发 生 错 误 ， 称 为 移 码 ， 由 这 种 情 况 引 起 的 突 变称 为 移 码

27、突 变 。 密 码 子 的 基 本 通 用 性 （ 近 于 完 全 通 用 ） 对 于 高 等 、 低 等 生 物 都 适 用 ， 只 有 一 个 例 外 ：真 核 生 物 线 粒 体 DNA。 （ P397） 一 些 原 核 生 物 中利 用 终 止 密 码 翻 译 AA（ UGA-Trp硒 代 半 胱 氨 酸 ）3起 始 密码 子5 起 始 密 码 子 和 终 止 密 码 子64种 密 码 子 中 ， AUG为 甲 硫 氨 酸 的 密 码 子 ， 又 是 肽 链 合成 的 起 始 密 码 子 ， UAA， UAG， UGA为 终 止 密 码 子 ， 不 编码 任 何 氨 基 酸 ， 而 成

28、 为 肽 链 合 成 的 终 止 部 位 （ 无 义 密 码子 ） 。 密 码 子 的 摆 动 性 （ 变 偶 性 ）如 丙 氨 酸 ： GCU， GCC， GCA， GCG， 只 第 三 位 不 同 ， 显然 密 码 子 的 专 一 性 基 本 取 决 于 前 两 位 碱 基 ， 第 三 位 碱 基有 较 大 灵 活 性 。 发 现 tRNA上 的 反 密 码 子 与 mRNA上 的 密 码子 配 对 时 ， 密 码 子 的 第 一 位 、 第 二 位 碱 基 配 对 是 严 格 的 ，第 三 位 碱 基 可 以 有 一 定 变 动 ， 这 种 现 象 称 为 密 码 的 摆 动性 或 变

29、偶 性 （ wobble） 。 IA、 U、 C配 对 。 mRNA是 蛋 白 质 生 物 合 成 的 直 接 模 板 。tRNA的 作 用 体 现 在 三 个 方 面 ： 3 CCA接 受 氨 基 酸 ； 反 密 码 子识 别 mRNA链 上 的 密 码 子 ； 连 接 多 肽 链 和 核 糖 体 。 ltRNA有 两 个 关 键 部 位 ： 3 端 CCA： 接 受 氨 基 酸 ， 形 成 氨 酰 -tRNA。 需 ATP提 供 活 化 氨 基酸 所 需 的 能 量 。 与 mRNA结 合 部 位 反 密 码 子 部 位 （ tRNA的 接 头 作 用 ）3 5 I CCA-OH5 3CC

30、A-OHG G CC C G密 码 子 与 反 密 码 子 的阅 读 方 向 均 为 5 3，两 者 反 向 平 行 配 对 。tRNA凭 借 自 身 的 反 密 码 子 与 mRNA链 上 的 密 码 子相 识 别 ， 把 所 带 氨 基 酸 放 到 肽 链 的 一 定 位 置 。 合 成 场 所 rRNA及 核 糖 体 核 糖 体 是 由 几 十 种 蛋 白 质 和 几 种 rRNA组 成 的亚 细 胞 颗 粒 ,其 中 蛋 白 质 与 rRNA的 重 量 比 约 为1:2。 核 糖 体 是 蛋 白 质 合 成 的 场 所 。 原 核 和 真 核 生 物 的 核 糖 体 的 构 成生 物

31、核 糖 体 核 糖 体 的 亚 基 rRNA原 核 生 物 70s 50s、 30s 16s、 5s、 23s、真 核 生 物 80s 60s、 40s 18s、 5s、 5.8s、 28srRNA序 列 成 为 微 生 物 生 物 学种 属 鉴 定 的 主 要 依 据 蛋 白 质 肽 链 的 合 成 步 骤 一 、 氨 基 酸 的 活 化 二 、 肽 链 合 成 的 起 始 三 、 肽 链 的 延 伸 四 、 肽 链 合 成 的 终 止 与 释 放 五 、 真 核 细 胞 蛋 白 质 生 物 合 成 六 、 肽 链 合 成 后 加 工 和 折 叠 一 、 氨 基 酸 的 活 化l 氨 基 酸

32、 在 掺 入 肽 链 前 必 须 活 化 。 氨 基 酸 的 活 化 是 指 各 种参 加 蛋 白 质 合 成 的 氨 基 酸 与 携 带 它 的 相 应 的 tRNA结 合 成氨 酰 -tRNA的 过 程 。 活 化 反 应 在 氨 酰 -tRNA合 成 酶 的 催 化下 进 行 。氨 基 酸 活 化 的 总 反 应 式 是 ： 氨 基 酸 +ATP+tRNA +H2O 氨 酰 -tRNA+AMP+PPi氨 酰 -tRNA 合 成 酶因 此 ， 氨 基 酸 的 活 化 是 消 耗 能 量 ATP与 载 体 tRNA连 接 的 过 程 。 二 、 肽 链 合 成 的 起 始 起 始 密 码 子

33、 的 识 别 ： 以 原 核 生 物 大 肠 杆 菌 为 例 起 始 密 码 子 AUG上 游 （ 5端 ） 约 10个 核 苷 酸 处 有 一段 富 含 嘌 呤 的 序 列 （ SD序 列 、 RBS） ， 原 核 生 物 核 糖体 30S小 亚 基 上 的 16SrRNA3端 富 含 嘧 啶 的 序 列 能 与 之互 补 配 对 ， 这 样 30S亚 基 能 与 mRNA结 合 ， 识 别 起 始 密码 子 AUG。 在 肽 链 合 成 起 始 时 ， 首 先 是 核 糖 体 小 亚 基 与mRNA上 的 核 糖 体 结 合 位 点 识 别 结 合 ， 然 后 ， 大亚 基 与 小 亚 基

34、 结 合 ， 形 成 完 整 的 核 糖 体 (70S起始 复 合 物 )。 f f 消 炎 药 ： 链 霉 素 、 新 霉 素 、 卡 那 霉 素 与 原 核细 胞 30S核 糖 体 结 合 ， 阻 止 50S核 糖 体 亚 基 与之 结 合 ， 从 而 抑 制 其 蛋 白 质 合 成 。蛋 白 质 合 成 抑 制 剂 三 、 肽 链 的 延 伸1、 进 位 新 的 氨 酰 -tRNA进 入 A位 。 需 要 消 耗 GTP。2、 转 肽 在 肽 酰 转 移 酶 的 作 用 下 P位 点 上 fMet-tRNAf的甲 酰 甲 硫 氨 酸 从 相 应 的 tRNA上 解 离 下 来 ， 其 -

35、COOH（ 高 能酯 键 ） 与 刚 进 入 A位 的 氨 酰 -tRNA上 的 -NH2形 成 肽 键 ， 此时 A位 点 携 带 一 个 二 肽 。 P A5 33、 移 位在 移 位 酶 的 作 用 下 ， 核 糖 体 沿 mRNA5 3方 向 移 动 ， 每 次 移动 一 个 密 码 子 的 距 离 ， 结 果 使 原 来 在 A上 的 肽 酰 -tRNA移 到 了P位 点 ， 同 时 一 个 新 的 密 码 子 进 入 空 的 A位 。P A5 3P APPA 以 上 三 步 为 一 个 延 伸 循 环 ， 肽 链 每 掺 入 一 个 氨 基 酸就 重 复 一 次 延 伸 循 环 。

36、 肽 链 从 N-C合 成 四 、 肽 链 合 成 的 终 止 与 释 放v当 终 止 密 码 子 出 现 在 A位 时 ， 终 止 因 子 结 合 在 A位 ， 肽 链 合 成 终 止 。 RF1： 识 别 终 止 密 码 子 UAA和 UAG RF2： 识 别 终 止 密 码 子 UAA和 UGARF3： 具 GTP酶 活 性 ， 激 活 RF1和 RF2活 性 ， 协 助 肽 链 的 释 放v终 止 因 子 的 结 合 使 肽 酰 转 移 酶 活 性 变 为 水 解 酶 活 性 ， 肽 基 不 转 移给 A位 tRNA， 而 转 移 给 H 2O， 并 把 已 合 成 的 多 肽 链 从

37、 核 糖 体 和 tRNA上 释 放 出 来 ， 无 负 荷 的 tRNA随 机 从 核 糖 体 脱 落 ， 该 核 糖 体 立 即 离 开 mRNA， 在 IF3存 在 下 ,消 耗 GTP而 解 离 为 30S 和 50S非 功 能 性 亚 基 。 再重 复 下 一 轮 过 程 。 v蛋 白 质 的 合 成 是 一 个 高 耗 能 过 程 AA活 化 2个 高 能 磷 酸 键 （ ATP） 肽 链 起 始 1个 （ 70S复 合 物 形 成 ， GTP） 进 位 1个 （ GTP） 移 位 1个 （ GTP 第 一 个 氨 基 酸 参 入 需 消 耗 3个 （ 活 化 2+起 始 1 ）以

38、 后 每 掺 入 一 个 AA需 要 消 耗 4个 （ 活 化 2 +进 位 1个 +移 位 1个 ） 。 （ 三 ） 蛋 白 质 合 成 后 的 修 饰 蛋 白 质 合 成 后 的 几 种 修 饰 方 式 ： 氨 基 末 端 的 甲 酰 甲硫 氨 酸 的 切 除 、 肽 链 的 折 叠 、 氨 基 酸 残 基 的 修 饰 、切 去 一 段 肽 链 。蛋 白 质 合 成 的 场 所 是 核 糖 体 ,原 料 是 20种 L-氨基 酸 ， 反 应 所 需 能 量 由 ATP、 GTP提 供 ， 此 外 还 有Mg2+、 K+ 等 金 属 离 子 参 与 。蛋 白 质 合 成 体 系 主 要 由

39、mRNA、 tRNA、 rRNA、 有关 的 酶 以 及 几 十 种 蛋 白 质 因 子 组 成 。 中 心 法 则 的 总 结观 看 视 频 ： DNA 转 录 与 翻 译 关 于 转 基 因转 基 因 是 指 利 用 基 因 工 程 技 术 将 外 源 （ 非 同 种 ） 基 因DNA整 合 进 目 标 物 种 基 因 组 中 ， 遵 照 目 标 物 种 的 中 心 法 则 ，进 而 有 效 表 达 出 相 应 的 产 物 （ 多 肽 或 蛋 白 质 ） ， 从 而 定 向地 改 变 目 标 物 种 的 功 能 与 性 状 。 转 基 因 食 品 （ GMO） 引 起 了 世 界 范 围 的 担 忧 与 争 议 ： 解 决 粮 食 短 缺 生 存 是 第 一 位 抗 病 虫 害 、 减 少 农 药 使 用 、 避 免 环 境 污 染 增 加 食 物 营 养 与 品 质担 忧 ：u基 因 漂 流 影 响 其 他 物 种 ， 其 携 带 的 抗 生 素 标 记 基 因 可 能 导 致 的 物 种 的 抗 药 性u对 生 物 多 样 性 造 成 威 胁 、 转 基 因 作 物 有 可 能 演 变 为 农 田 杂 草观 看 视 频 ：G MO的 争 议