作业四 1 作业四 描述致癌剂会导致 怎样的损伤 损伤之 描述致癌剂会导致DNA怎样的损伤,损伤之 后如何修复 致癌剂会导致DNA烷基化 DNA甲基化可通过甲基转移酶直接修复 DNA甲基化可通过甲基转移酶直接修复 皮肤被紫外线晒伤后DNA如何损伤,怎样修 复 复 UV照射下,相邻的胸腺嘧啶形成环丁烷胸腺嘧啶 二体及4 6环化物 二体及4-6环化物 DNA光解酶可以将它们直接还原成单体 以修复 以修复
作业四
1
作业四
描述致癌剂会导致 怎样的损伤 损伤之描述致癌剂会导致DNA怎样的损伤,损伤之后如何修复
致癌剂会导致DNA烷基化DNA甲基化可通过甲基转移酶直接修复DNA甲基化可通过甲基转移酶直接修复
皮肤被紫外线晒伤后DNA如何损伤,怎样修复复
UV照射下,相邻的胸腺嘧啶形成环丁烷胸腺嘧啶二体及4 6环化物二体及4-6环化物DNA光解酶可以将它们直接还原成单体
以修复以修复
作业四
2
作业四
什么是转座子?分为哪几类转座子是在染色体DNA上可自主复制和移动的转座子是在染色体DNA上可自主复制和移动的基本单位
分为插入序列和复合型转座子
作业五
3
作业五
大肠杆菌RNA聚合酶有哪些组成部分?各个亚基作用如何?个亚基作用如何?
分为 2α、β、β’、ω和σ
α亚基负责核心酶组装
β和β’是催化中心β和β’是催化中心
σ识别启动子
作业五
4
作业五
简述σ因子的作用增加酶对启动子的亲和力 降低其对非专一位增加酶对启动子的亲和力,降低其对非专一位点的亲和力
什么是Pribnow box?起什么作用?P ib b 是启动子上的 段RNA聚合酶的紧Pribnow box是启动子上的一段RNA聚合酶的紧密结合点,由五个核苷酸组成
又名TATA box
是 因子的结合位点 在模板识别中起作用是σ因子的结合位点,在模板识别中起作用
没有交作业的同学
5
没有交作业的同学
生物技术班15112001 (4) 15112002 (4 5)15112001�(4)、15112002�(4、5)、15112003�(4)、15112037�(4、5)
生物医学工程15101026 (2 3) 15101027 (4 5)15101026�(2、3)、15101027�(4、5)、15101033�(2-5)、15101036�(2)、15101037�(1、2、4、5)、
15101028 (2 4) 02092004 (2-5)15101028�(2、4)、02092004�(2-5)
分子生物学分子生物学
第四章 生物信息的传递(下)第四章 生物信息的传递(下)——从RNA到蛋白质
夏玉琼
2012-09-18
中心法则
7
中心法则
http://jpkc.szpt.edu.cn/2007/swhx/Resource_content.asp?id=1619
DNA RNA 蛋白质
8
DNA�→�mRNA�→�蛋白质
DNA的复制解旋→引发→复制→终止解旋→引发→复制→终止
mRNA的转录模板识别→转录起始→转录延伸→转录终止
蛋白质的合成翻译的起始→肽链的延伸→肽链的终止及释放翻译的起始→肽链的延伸→肽链的终止及释放
亲水的天然氨基酸
9
亲水的天然氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸
酸性氨基酸精氨酸 赖氨酸 组氨酸
天冬氨酸 谷氨酸中性氨基酸
天冬酰胺 谷酰胺 酪氨酸
丝氨酸 苏氨酸
疏水的天然氨基酸
10
疏水的天然氨基酸
缬氨酸
丙氨酸 异亮氨酸亮氨酸
缬氨酸
色氨酸苯丙氨酸半胱氨酸甲硫氨酸
脯氨酸
目录
11
目录
4.1�遗传密码——三联子
4 2 tRNA4.2�tRNA
4.3 核糖体4.3�核糖体
4.4�蛋白质合成的生物学机制
4.5�蛋白质转运机制
4 1 1 联子密码及其破译
12
4.1.1�三联子密码及其破译
为什么是“三”联子密码理论预测理论预测4种核苷酸 20种天然氨基酸
实验证明插入或删除一个碱基 会改变最终的全部氨基酸序列插入或删除 个碱基,会改变最终的全部氨基酸序列
同时插入和删除实验,除突变密码子所对应的氨基酸,其它氨基酸序列都不变其它氨基酸序列都不变
同时删除三个碱基,翻译产生少了一个氨基酸
的蛋白质
4 1 1 联子密码及其破译
13
4.1.1�三联子密码及其破译
三联子密码的破译 :以均聚物 随机共聚物和特定序列的共聚物为以均聚物、随机共聚物和特定序列的共聚物为模板合成多肽
核糖体结合技术
联子密码破译方法
14
三联子密码破译方法一
均聚物 poly�U,�poly�A,�poly�CUUU 苯丙氨酸 AAA赖氨酸 CCC脯氨酸UUU�苯丙氨酸 AAA赖氨酸 CCC脯氨酸
含A和C的随机二元共聚物CCC�CCA�CAC�ACC�CAA�ACA�AAC�AAA
冬 胺 组氨酸 脯氨酸 谷氨 胺 苏氨酸 赖氨天冬酰胺 组氨酸 脯氨酸 谷氨酰胺 苏氨酸 赖氨酸
联子密码破译方法
15
三联子密码破译方法一
Poly�UGUGU�GUG�UGU�半胱氨酸 缬氨酸
P l UUCPoly�UUCUUC�UUC 或 UCU�UCU 或 CUU�CUU苯丙氨酸 丝氨酸 亮氨酸
poly GUApoly�GUAGUA�GUA 或 UAG�UAG 或 AGU�AGU缬氨酸 终止密码 丝氨酸
联子密码破译方法 核糖体结合法
16
三联子密码破译方法二:核糖体结合法氨酰tRNA 核糖体
•模板
核糖体
硝酸纤维素滤膜
三核苷酸和所有tRNA 核糖体不能通过滤膜 核糖体-Phe-tRNA-
http://sm.nwsuaf.edu.cn/mb/admin/upload/files/gzk/htm/chapter8_2.files/image013.jpg
三核苷酸和所有tRNA都能通过滤膜
核糖体不能通过滤膜 核糖体 Phe tRNAUUU复合物留在膜上
4 1 2 遗传密码的性质
17
4.1.2�遗传密码的性质
连续性:连续地读码
简并性:几个密码子编码 种氨基酸简并性:几个密码子编码一种氨基酸
通用性和特殊性:对不同物种通用通用性和特殊性:对不同物种通用
密码子与反密码子:mRNA与tRNA的结合
4 1 2 遗传密码的性质之简并性
18
4.1.2�遗传密码的性质之简并性
终止密码子
同义密码子
4 1 2 遗传密码的性质之简并性
19
4.1.2�遗传密码的性质之简并性
起始密码子起始密码子
4 1 2 遗传密码的性质之特殊性
20
4.1.2�遗传密码的性质之特殊性
支原体中,UGA不是终止密码子,而是编码色氨酸码色氨酸
嗜热四膜虫中,UAA不是终止密码子,而是编码谷氨酰胺
牛 线粒体 终止人、牛及酵母线粒体DNA,UGA不是终止密码子 而是编码色氨酸;甲硫氨酸(通常密码子,而是编码色氨酸;甲硫氨酸(通常是AUG)可由AUA编码
遗传密 的性质之密 与反密
21
4.1.2�遗传密码的性质之密码子与反密码子tRNAtRNA
反密码子 反密码子3 2 13 2 1
mRNA
反密码子
1 2 3 1 2 3密码子 密码子
反密码子第 位的U可与A或G匹配
1 2 3 1 2 3
反密码子第一位的U可与A或G匹配
摆动假说:密码子和反密码子的前两对严格遵守碱
http://sm.nwsuaf.edu.cn/mb/admin/upload/files/wjl/htm/chapter6_4.files/image045.jpg
摆动假说:密码子和反密码子的前两对严格遵守碱基配对原则,第三对碱基有一定自由度
目录
22
目录
4.1�遗传密码——三联子
4 2 tRNA4.2�tRNA
4.3 核糖体4.3�核糖体
4.4�蛋白质合成的生物学机制
4.5�蛋白质转运机制
4 2 RNA
23
4.2�tRNA
tRNA在蛋白质合成中的地位第二遗传密码第二遗传密码
共同特征存在经过特殊修饰的碱基
端都以 结束 与相应氨基3’端都以CCA-OH结束,是tRNA与相应氨基酸结合的位点
RNA中的部分罕见核苷
24
tRNA中的部分罕见核苷
4 2 1 RNA的结构 叶草型 级结构
25
4.2.1�tRNA的结构:三叶草型二级结构
受体臂受体臂
TΨC臂
D臂 多余臂
反密码子臂
http://pica.nipic.com/2007-12-28/20071228141610787_2.jpg
4 2 1 RNA的结构 L型 级结构
26
4.2.1�tRNA的结构:L型三级结构
4 2 1 RNA的结构 L型 级结构
27
4.2.1�tRNA的结构:L型三级结构
连接氨基酸
L型结构将分子中两个不同
功能基团最大限度分离
连接mRNA连接mRNA
4 2 2 RNA的功能
28
4.2.2�tRNA的功能tRNA是mRNA模板和氨基酸之间的结合体,负责运载氨基酸。是 和氨 酸 合 ,负 氨 酸问题:是谁识别mRNA模板?氨酰tRNA还是氨基酸?
-CH2-HS -CH3
还原反应Cys → Ala不影响tRNA
4 2 2 RNA的功能
29
4.2.2�tRNA的功能
氨基酸怎样连接到tRNA上?
氨酰 tRNA合成酶氨酰-tRNA合成酶
AA+tRNA+ATP → AA-tRNA+AMP+PPi酶
AA+ATP+酶(E) → E-AA-AMP+PPi
E AA AMP+tRNA → AA tRNA+E+AMPE-AA-AMP+tRNA → AA-tRNA+E+AMP
4 2 3 RNA的种类
30
4.2.3�tRNA的种类
起始 RNA和延伸 RNA起始tRNA和延伸tRNA起始 tRNA:�
fM t tRNAfMet (原核) 结构见下页fMet-tRNAfMet (原核)�结构见下页Met-tRNAMet (真核)
同工tRNA同工tRNA识别同一氨基酸的不同tRNA专一于相同的氨酰-tRNA合成酶专 于相同的氨酰 tRNA合成酶
校正tRNA与释放因子或正常tRNA竞争 校正无义与释放因子或正常tRNA竞争,校正无义
或错义突变校正无义突变有可能通读终止密码子,合成更长校正无义突变有可能通读终 密码子,合成更长
的蛋白
甲硫氨酸(M )和甲酰甲硫氨酸(fM )
31
甲硫氨酸(Met)和甲酰甲硫氨酸(fMet)
tRNA-Met tRNA-fMettRNA Met
目录
32
目录
4.1�遗传密码——三联子
4 2 tRNA4.2�tRNA
4.3 核糖体4.3�核糖体
4.4�蛋白质合成的生物学机制
4.5�蛋白质转运机制
4 3 核糖体
33
4.3�核糖体
沿mRNA模板移动的工厂
执行合成蛋白质合成的功能执行合成蛋白质合成的功能
可以游离状态,也可附在内质网上可以游离状态,也可附在内质网上
AA-tRNA带着特定的氨基酸进入核糖体,在一些因子的帮助下,与模板和肽链作用后,卸去所载氨基酸 再离开核糖体卸去所载氨基酸,再离开核糖体
4 3 1 核糖体的结构
34
4.3.1�核糖体的结构rRNA由大小两个亚基组成
1/3的蛋白和2/3的RNA (原核)S
核糖体 白
rRNA
1/3的蛋白和2/3的RNA�(原核)
2/5的蛋白和3/5的RNA (真核)核糖体蛋白
2/5的蛋白和3/5的RNA (真核)
L rRNAL
原核生物核糖体蛋白
rRNA
原核生物核糖体
70S 30S +�50S
70S 50S 30S ?70S = 50S + 30S ?S = MD(1-vρ)/RT
S 沉降系数 常数 M 分子量
v 粒子密度的倒数 v 粒子密度的倒数
ρ溶剂密度,R 气体摩尔常数,T 绝对温度
D 扩散系数 D 扩散系数
D = kBT/6πηRh
玻尔兹 常数 绝 度
大的粒子扩散系数小 kB玻尔兹曼常数 ,T 绝对温度
η溶剂粘度, Rh 粒子尺寸
35
4 3 1 核糖体的结构 各类 RNA
36
4.3.1�核糖体的结构:各类 rRNA
原核生物
小 基
真核生物
小 基• 30S 小亚基• 5S
• 40S 小亚基• 18S
• 16S
• 50S�大亚基• 60S�大亚基
• 5S
• 23S • 5.8S
• 28S
4 3 1 核糖体的结构 各类 RNA
37
4.3.1�核糖体的结构:各类 rRNA
5S�rRNA:�有两个高度保守的区域CGAAC 与tRNA上的T C臂上的GT CG识别CGAAC�与tRNA上的TΨC臂上的GTΨCG识别
GCGCCGAAUGGUAGU�与23S�rRNA互补
16S�rRNA端 与 端富含 呤的3’端ACUCCUUA与mRNA5‘端富含嘌呤的
序列互补
靠近3’端还有一段与23S�rRNA互补的序列
4 3 1 核糖体的结构 各类 RNA
38
4.3.1�核糖体的结构:各类 rRNA
23S�rRNA存在与tRNAMet序列互补的片段存在与tRNAMet序列互补的片段
近5’端有与5S�rRNA互补的片段
5.8S�rRNA与 的 臂 的 别CGAAC�与tRNA上的TΨC臂上的GTΨCG识别
与5S rRNA功能相似与5S�rRNA功能相似
4 3 1 核糖体的结构 各类 RNA
39
4.3.1�核糖体的结构:各类 rRNA
18S�rRNA酵母的18S rRNA的3’端与大肠杆菌16S酵母的18S�rRNA的3 端与大肠杆菌16S�rRNA具有广泛的同源性
rRNA与tRNA及mRNA的相互关系及不同的rRNA的关系都建立在序列互补或者同源的rRNA的关系都建立在序列互补或者同源的基础上
4 3 1 核糖体的结构 个 RNA结合位点
40
4.3.1�核糖体的结构:�三个tRNA结合位点A位点A位点Aminoacyl site氨酰的位点氨酰的位点
P位点d lPeptidyl site
成肽的位点
E位点Exit�site退出的位点
http://www.sparknotes.com/biology/molecular/translation/section3.rhtml
4 3 2 核糖体的功能
41
4.3.2�核糖体的功能
蛋白质合成的工厂包含多个活性中心:结合mRNA的 结合包含多个活性中心:结合mRNA的,结合tRNA的三个位点,结合各种延伸因子的
对模板mRNA进行序列特异性识别
思考题
42
思考题
原核生物和真核生物的蛋白质合成的起始和终止密码子分别是什么?和终止密码子分别是什么?
简述tRNA的L型结构和三叶草型结构以及各部分的功能
简述核糖体的 性中心简述核糖体的三个活性中心
下次课的内容
43
下次课的内容
第四章 mRNA翻译成蛋白质蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制
蛋白质的转运机制