生物化学-DNA复制、转录、翻译 P讲义PT课件

•场所: •模板: •原料: •条件: •产物: •特点: •原则:
转录小结
细胞核 DNA上基因的一条链(有义链) 四种核糖核苷酸(A、G、C、U） 需要酶和ATP
单链mRNA
边解旋边转录
碱基互补配对原则 （A-U,T-A; G-C,C-G）
完整最新ppt
24
思考和讨论
1、转录与DNA复制有什么共同之处？这对保证遗传信息 的准确转录有什么意义？
子上。 第一个 tRNA 释放到细完胞整最质新p中pt 。
36
亮氨酸
天冬氨 酸
肽键
异亮氨酸
CU A UAG U U A G AU AUC
后一氨基酸通过缩合反应与前一完整个最新氨pp基t 酸连接起来。
37
亮氨酸
天冬氨 酸
异亮氨酸
UAG U U A G AU AUC
一条肽链形成.
完整最新ppt
38
U U A G AU AUC
9
A A T C AA T AG T T A G T T AT C
完整最新ppt
10
转录发生在细胞核。这是一段展开的DNA.
A A T C AA T AG T T A GT T AT C
1、解旋并以一条链做为模板. 完整最新ppt
11
A A T C AA T AG
RNA 聚合酶
G
2、在酶的作用下，以4种核糖核完整苷最新酸pp为t 原料，碱基互补配对 12
A-U, G-C
多个特定氨基酸顺序的 蛋白质
生物性状 42
4、DNA的碱基数、mRNA的碱基数、蛋白质中氨基酸数 三者之家有何数量关系？
翻译 转录
n 3n
3n
3n

核酸外切酶活性
?
5’ A G C T T C A G G A T A
3’
||||||| ||| |
3’ T C G A A G T C C T A G C G A C 5’
3 5 外切酶活性
辨认错配的碱基对，将其水解－校对
5 3 外切酶活性
切除引物或突变的DNA片段
真核生物的DNA聚合酶
DNA - pol 后随链合成 DNA - pol DNA修复
35 ’’
dCTP
DNA-pol DNA-poDl NA-pDolNA-pol
5
’
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
（二）复制的 半不连续性
5
3
解链方向 ’
3
3
5 ’
5
领头链 ( leading strand )
顺着解链方向生成的子链，其复制是连续 进行的，所得到一条连续片段的子链。
引发体（primosome）
引物酶与其他和复制有关的蛋白质形成的复合 物。
DNA连接酶 ( DNA ligase )
连接DNA链 3- OH末端和相邻DNA链5- P 末端，使二者生成磷酸酯键 ，从而把两段相 邻的DNA链连接成完整的链。
ATP
OH P
DNA连接酶在DNA修复、重组、剪接中也起 连接缺口的作用。
功能：
复制终止时，染色体线性DNA末端确有 可能缩短，但通过端粒酶的作用，可以补 偿这种由除去引物引起的末端缩短。
telomerase
端粒酶与药物
hTR和hTERT 核酶 逆转录酶抑制剂 3-叠氮胸苷（AZT）
四、其他复制方式

子 (replicon)。 • 复制子是独立完成复制的功能单位。
真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉
真核生物的多复制子复制电镜图
三、复制的半不连续性
3
领头链 (leading strand)
5
3
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
• 顺着解链方向生成的子链，复制是连续 进行的这股链称为领头链。
基础，但不是绝对的。
二、双向复制 复制时，DNA从起始点(origin)向两个方 向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为 双向复制。
复制时双链打开，分开成两股，各自作
为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的
结构称为复制叉(replication fork) 。
5' 3' 3' 5' 5' 3' 5'
生物化学
Biochemistry
第 九 章
核酸的生物合成
基 因 (gene)：
DNA分子中编码蛋白质或RNA的功能 片段，是以碱基排列顺序的方式储存的遗 传信息。 基 因 组（genome)： 某一物种拥有的全部遗传物质，从分 子意义上说，是指全部DNA序列。
* 中心法则(the central dogma)
碱基选择与配对
一、原核生物的DNA生物合成
（一）复制的起始
需要解决两个问题： 1. DNA解开成单链，提供模板。
2. 合成引物，提供3-OH末端，形成引发体。
原核生物复制起始的相关蛋白质
蛋白质（基因） 通用名 功能 辨认起始点
DnaA (dnaA) DnaB (dnaB) DnaC (dnaC)
AMP 5’ 3’

精选PPT课件
22
4、解链、解旋酶类
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
精选PPT课件
23
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
精选PPT课件
24
5、引发体
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
精选PPT课件
端粒酶：催化端粒复制的一种RNA-蛋白质复合物，
携带RNA模板（与端粒互补）的逆转录酶。
功能：1）起模板作用； 2）有逆转录酶的作用。
精选PPT课件
36
精选PPT课件
37
端粒复制:
1）借RNA与末端DNA 互补；
2）以酶上RNA为模板 合成一段DNA；
3）延长的DNA反折为 双链。
是不依赖模板DNA 的复制来补偿切除引 物引起的末端缩短。
耐受
snRNA 极敏感 中度敏感
精选PPT课件
50
（二）真核生物的RNA聚合酶
3种： Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
类型 部位
转录 产 物
对鹅膏蕈碱的敏感度
Ⅰ
核仁 5.8S\18S\28S rRNA
不敏感
Ⅱ
核质Leabharlann mRNA, snRNA, hnRNA

原核基因转录调节特点 操纵子模型的普遍性
• 操纵子—一个转录单位 RNA聚合酶对转录起始的调节
调节蛋白对转录起始的调节
第34页/共47页
操纵子（operon）： 原核生物的一段DNA序列，由几个串联排列的功能相关的结构基因，加上调控
序列组成的一个完整的连续的功能单位。
乳糖操纵子
调
P：启动子
控 序
——启动子（promoter)
第11页/共47页
保守序列 （一致性序列）
5
3
-5 0 -40 -30 -20 -10 1 10
3
5
-35 区
原核生物启动子
间隔区
-10 开始转录
区
TTGACA AAC T G T
T A T A A T Pu A T A T T A Py
（Sextama框） 识别部位，
个开放阅读框架。
• 遗传密码（genetic codon）
开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体，决定一个氨基酸，称为遗传密 码。
第26页/共47页
• 遗传密码的特点
（一）遗传密码的连续性（commaless） （二）简并性（degeneracy） （三）摆动性（wobble） （四）通用性（universal） （五）偏爱性
Ｐ
Ｏ
RNA聚合酶
lacZ
结构基因
lacY
lacA
转录
mRNA 翻译
阻遏蛋白 别乳糖
半乳糖苷酶 通透酶
阻遏蛋白与别乳糖结合后构象发生了改变， 因而不能与操纵基因结合，使得结构 基因进行转录。
第41页/共47页
乙酰转移酶
CAP的正调控（Positive Control of CAP）

2.复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性） 和polδ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复 制因子(replication factor, RF)。
3.增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。
(二)复制的延长
OH N
N
O
CH3
P R
CH3
CH3
N
O
N
OH
嘧啶二聚体
2. 化学因素
常见的化学诱变剂
化合物类别
碱基类似物 如：5-FU
作用点
A 5-FU G
羟胺类（NH2OH）
T C
亚硝酸盐（ NO2）
烷化剂 如：氮芥类
C U G mG
分子改变
-A -
-G -
-T -
-C -
-T -
-C -
-A -
-G -
①拓扑异构酶Ⅰ 切断DNA双链中一股链，使
DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA 变为松弛状态。反应不需ATP。
②拓扑异构酶Ⅱ 切断DNA分子两股链，断端通 过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态。
局部解链后 10
8
(5)DNA连接酶(DNA ligase) 连接DNA链3-OH 末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二 酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整 的链。
切除引物 延长冈崎片段
校读作用 DNA损伤修复
DNA聚合酶II 120 — + + —
DNA损伤修 复
DNA聚合酶III 900
60 000 + + —

2)转录起始和延伸(Initiation & Extension)
酶与启动基因的结合 原 DNA局部解螺旋(10-20bp) 核 全酶至转录起始位点，σ释放，转录开始,第一个磷酸二 生 脂键形成（原核） 物 核心酶覆盖双链DNA和RNA复合物，向前推进，边解螺
旋，边释放RNA链，已转录区重螺旋（原核）。
2）连接冈崎片段
在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎 片段连接起来，形成完整的DNA长链
原核生物和真核生物DNA复制区别
区别 DNA合成的时期
原核生物 整个细胞生长过程
复制起点数
单个
RNA引物长度 冈崎片段长度
10~16核苷酸 1000~2000核苷酸
前导链与后随链的合成 聚合酶Ⅲ同时控制
真核生物：过程相似，但由RNA聚合酶Ⅱ起始，且需转录因子， 如TBP, CTF等。
3)转录终止（Termination)
原 核 生 物
终止信号（终止子）：AA/UGA, UAG 依赖ρ因子的终止子:ρ附着在新生RNA链上，随全 酶至终止子
不依赖ρ因子的终止子:终止序列中富含G·C碱基对 ，其下游6-8个A(PolyA).RNA上的茎环(发夹)结构
mRNA不加工tRNA、rRNA需加工 mRNA、tRNA、rRNA均 加工
3、DNA序列翻译
翻译(Translation)：以mRNA为模板，以氨 基酸为底物，在核糖体上通过各种tRNA， 酶和辅助因子的作用，合成多肽的过程。
mRNA: 5’- AUG.GUG. UUU…-3’
密码子
氨基酸: 3’- Try – Val – Phe –.-5’
单肽链的大分子蛋白质，可被特异的蛋白酶水解为两个片段， 其中的大片段称为Klenow fragment，具有5'→3'聚合酶活性和 3'→5'外切酶的活性。

32
中心法则:
用实线表示确信无疑的结论,用虚线表示可能正确 的结论
复制 DNA 转录 RNA 翻译 蛋白质
精选ppt课件2021
33
基因对性状的控制:
1.通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生 物性状的.
例1：圆粒豌豆——淀粉分支酶的基因正常——淀粉 分支酶含量正常——淀粉含量高——吸水多饱满
精选ppt课件2021
19
DNA的复制
结果: 1分子DNA 边解旋、边复制
特点: 半保留复制
2分子DNA
意义: 使亲代遗传信息通过复制传递一 份给子代，从而保持前后代之间 一定的连续性。
精选ppt课件2021
20
精选ppt课件2021
21
半保留复制
1个DNA复制n次， 得到2n个精D选NppAt课,件得202到1 （2n—1）×2条新链22 。
DNA分子的平面结构
A
T
氢键
T
A
G
C
C
G
精选ppt课件2021
12
精选ppt课件2021
13
DNA分子的结构特点
（1）一个DNA分子由两条脱氧核苷酸链 组成，且两条链按反平行方式盘旋成双 螺旋结构；
（2）DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替 连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱 基排列在内侧；
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱
mRNA为模板 二十种氨基酸
酶 能量 原则 特点 产物
DNA聚合酶等
RNA聚合酶等
特定的酶等
ATP A-T、G-C
半保留复制 边解旋边复制 2个子代DNA分子
ATP A-U、T-A G-C ，C-G 边解旋边转录

第56页/共77页
： 1 、 m R N A 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。
第57页/共77页
真核生物mRNA（半寿期较长）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：
原核与真核生物的rRNA转录后也都需要进行加工。
第8页/共77页
•染色体结构与DNA复制 •基因的转录与加工 •蛋白质的翻译
• 蛋白质合成后的修饰加工 • 蛋白质合成后的靶向输送
第9页/共77页
一、染色体结构与DNA复制
（一）复制的基本规律 （二）DNA复制的条件 （三）DNA生物合成过程 （四）真核生物端粒 （五体。
遗传中心法则的建立 蛋白质翻译合成的基本过程
第2页/共77页
Watson-Crick的DNA双螺旋
第3页/共77页
主要内容
基因工程技术 基因表达的调控 生物大分子的结构和功能 生物信息学
第4页/共77页
DNA复制、转录和翻译
第5页/共77页
中心法则（ central dogma）
遗传信息传递方向的规律
是基因工程的重要工具酶之一。
第35页/共77页
6、解螺旋酶
• 解螺旋酶(helicase) ，又称解链酶 或rep蛋白，是用于解开DNA双链的 酶蛋白。
• 每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。
第36页/共77页
7、单链DNA结合蛋白
• 单链DNA结合蛋白（single strand binding protein, SSB），又称螺旋反稳 蛋白(HDP)，是一些能够与单链DNA结合 的蛋白质因子。

复 制
DNA
转录 逆转录
复 制
RNA
翻译
蛋白质
2．联系
总结
中关村的DNA标志
一、DNA分子的结构
A T连 接T来自AGC
C
G
结构特点：
1.两条链反向平行盘旋成 双螺旋结构
2.脱氧核糖和磷酸交替连 接排在外侧构成基本骨 架； 碱基排在内侧 3.碱基通过氢键连接成碱 基对： A＝T、G≡C
1.DNA复制的过程
DNA的复制小结
①时间 ： 发生在细胞分裂的间期
②模板： DNA解开的两条单链 ③原料： 四种游离的脱氧核苷酸 ④能量： ATP是直接的能源物质 ⑤酶： 解旋酶，DNA聚合酶 ⑥原则：
⑦场所： 碱基互补配对原则
主要在细胞核内
边解旋边复制 半保留复制
⑧特点：
⑨意义
保持前后代遗传信息的连续性
2、基因的表达 转录 翻译 DNA中的一条链
信使 RNA
蛋白质
翻 译
中心法则
遗传信息从DNA传递给RNA， 再从RNA传递给蛋白质的转录和 翻译过程，以及遗传信息从DNA 传给DNA的复制过程，叫做中心 法则。