DNA、RNA和蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成

DNA、RNA和 蛋白质的生物合成

吴菲菲 2014.11.29

蛋白质的生物合成

复 制 DNA 转 录 RNA 翻 译 复 制 反 转 录 蛋 白 质

1958年Crick将生物 遗传信息的这种传递 方式称为中心法则

复制—以原来的DNA分子为模板，合成出相同分 子的过程。 转录—在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对 应的RNA的过程。 翻译—在RNA的控制下，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。

蛋白质的生物合成

DNA的复制 DNA的复制方式—半保留复制

1953年，Watson和Crick在DNA双螺旋 结构的基础上提出了半保留复制假说：

DNA在复制过程中，首先碱基之间的氢 键破裂，使两条链解旋并分开，然后以 碱基互补的方式，以每条单链为 模板， 按单链DNA的核苷酸顺序合成子链。在 此过程中，每个子代分子的一条链来自 亲代DNA,另一条链是新合成的，这种 复制方式称为半保留复制。

蛋白质的生物合成

半保留复制的实验证据1958年M.Meselson和F.Stahl Radioisotope labelin(放 射性同位素标记)and density gradient(密度梯度 离心)centrifugation clearlydistinguishes replications of semiconservative from conservative.

蛋白质的生物合成

复制的半不连续性

随从链复制时必须等

待模板链解开足够长度时， 才能从5′→3′合成引物 后开始复制。延伸时，又 要等待下一段暴露出足够

长的模板，才能再次合成岗崎片段

引物而延长。

蛋白质的生物合成

参与DNA复制的酶类和蛋白质底物： dNTP( dATP、dGTP、dCTP、dTTP)酶：DNA聚合酶 模板：解开成单链的DNA母链 引物：RNA,提供 3’-OH末端 其它酶和蛋白质因子：解螺旋酶、单链结合蛋白、

复制是酶催化下的核苷酸聚合过程，需要多种物质的共同参与：

拓扑异构酶、引物酶、DNA连接酶等

蛋白质的生物合成

DNA 的 复 制 过 程

引 物 酶

解 螺 旋 酶

聚 合 酶

修 复 酶

拓 扑 异 构 酶

单 链 结 合 蛋 白

连 接 酶

1. 引物酶识别复制起点， 引导解螺旋酶到正确位点

2. 解螺旋酶解开双螺旋

蛋白质的生物合成

3. DNA聚合酶合成新的DNA链

5. 四种脱氧核苷三磷酸为底物

4. 按碱基互补原理合成DNA链

6. 释放焦磷酸

蛋白质的生物合成

7-12. DNA片段的合成和链的延伸

蛋白质的生物合成

13. 连接酶

14. 单链结合蛋白

15. 拓扑异构酶

16. DNA的复制

蛋白质的生物合成

逆转录

1970年Temin等在致癌RNA病毒中发现了一种特殊的DNA聚 合酶，该酶以RNA为模板，根据碱基配对原则，按照RNA的 核苷酸顺序(其中U与A配对)合成DNA。这一过程与一般遗传 信息流转录的方向相反，故称为反转录。 反转录酶是一种多功 能酶： RNA指导的DNA聚 合酶活力； 核糖核酸酶H的 活力： DNA指导的DNA 聚合酶活力RNA 模板DNA-RNA 杂化双链

单链 DNA

双链 DNA

蛋白质的生物合成

反转录的生物学意义补充丰富了中心法则解释

了致癌病毒引起 癌细胞产生的机制

蛋白质的生物合成

RNA的生物合成

转录

转录(transcription)——DNA分子中的遗传 信息转移到RNA分子中的过程。

蛋白质的生物合成

转录过程

不对称转录：在DNA的两条多核苷酸链中只有其中一 条链作为模板，这条链叫做模板链(template strand)。 DNA双链中另一条不做为模板的链叫做编 码链。

蛋白质的生物合成

蛋白质的生物合成

RNA的复制

在某些不含DNA,只含RNA的病毒和噬菌体中，其 RNA既是遗传信息载体，又是信使，在感染寄主时， 本身要复制。以RNA为模板合成RNA ,由RNA复制酶催化，以RNA 为模板，四种核苷三磷酸为底物，也需要Mg2+或 Mn2+