dna的复制、转录和翻译

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1、DNA的复制以亲代DNA分子为模板合成一个新的与亲代模板结构相同的子代DNA分子的过程。 A、半保留复制（SemiconservativeReplication）以亲代DNA每一条链作模板，合成复制两条完全相同的子代双链DNA。子代DNA中均含有一条亲代DNA链。1.1、DNA复制的特点B、从复制起始点开始基因序列复制时，在特定位点开始（具有特定核苷酸序列片段），即复制起始点（复制子replicator）。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。C、半不连续，双向复制以复制起始点为中心，双向复制；低等生物中，可进行单向复制，如滚环复制。DNA聚合酶以5‘→3’方向复制（模板DNA链方向为3‘→5’）。 原核生物中的三种DNA聚合酶（DDDP）注：参与DNA复制的主要是polII和polI，polII一般在polII和polI缺乏的情况下发挥作用。DNApolI:Ⅱ:III=400:40:20，但是polIII的比活性超过polI的10倍。DNADNADNA 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Klenowfragment，具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶的活性。DNAPolymeraseI（Kornberg酶）DNAPolymeraseIII十种亚基组成，其中α亚基具有5'→3'聚合DNA的酶活性，具有复制DNA的功能；而ε亚基具有3'→5'外切酶的活性，与DNA复制的校正功能有关。 引物酶（Primase）催化引物合成的酶，属于RNA聚合酶又不同于转录酶，在DNA链复制过程中与解旋酶共同作用。引发体(Primosome)由解旋酶、引物酶等多种蛋白质组成的蛋白质复合体，结合并能在链模板上移动，可生成RNA短片段引物，引导DNA聚合酶合成冈崎片段。 E、引物引导基因复制过程需一段RNA分子作为引物。RNA引物分子特点：具有3’-OH（自由羟基）；由引物酶基于单链DNA为模版合成（由引发体合成）；原核生物中约为10~16个核苷酸，真核生物中约为10个核苷酸；与模板DNA碱基配对；能被DNA聚合酶Ⅰ切除（DNA复制开始处的几个核苷酸易出现差错…..提高复制准确性）注：腺病毒DNA和枯草菌噬菌体φ29DNA的复制不需要RNA引物，只利用先导链，且从其一端开始进行复制。 F、忠实复制遵守严格的碱基配对规律；DNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择；对复制过程中出现的错误及时进行校正。 1.2、DNA复制过程复制起始1）预引发由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。引发体组装：解旋解链，形成复制叉蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。2）引发在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短RNA片段（3'-OH） 复制延长1）DNA子链的生成在DNA聚合酶的催化下，分别5‘→3’和3‘→5’亲代DNA链为模板，合成子代DNA链。原核生物：DNA聚合酶Ⅲ真核生物：DNA聚合酶α(延长随从链)和δ（延长领头链）2）引发体移动引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。 复制终止1）去除引物，填补缺口RNA引物水解，聚合酶延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。原核生物：DNA聚合酶Ⅰ水解RNA引物，同时填补缺口真核生物：特殊核酸酶水解RNA引物。DNA聚合酶αδ填补缺口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 区别原核生物真核生物DNA合成的时期整个细胞生长过程细胞周期的S期复制起点数单个多个RNA引物长度10~16核苷酸10个核苷酸冈崎片段长度1000~2000核苷酸100~150核苷酸前导链与后随链的合成聚合酶Ⅲ同时控制聚合酶δ控制前导链聚合酶α控制后随链原核生物和真核生物DNA复制区别 2、DNA的转录RNA分子tRNA：转运RNAmRNA：信使RNArRNA：核糖体RNAsRNA：小分子RNA 复制转录模板两股全长DNA链模板链:DNA单链的部分(不对称转录)原料dNTPNTP酶DNA聚合酶(DDDP)RNA聚合酶(DDRP)产物子代DNARNA（mRNA,tRNA,rRNA）配对A-T；G-CA-U；T-A；G-C引物有无复制与转录的区别 RNA聚合酶(DDRP)原核：全酶真核：RNAPolI/II/ⅢRNA前体+4nPPinATPnGTPnCTPnUTP原料DNA:ATGC||||RNA:UACG成熟RNA条件产物以DNA为模板，以核苷三磷酸为底物，在RNA聚合酶（转录酶）的作用下，不对称转录生成RNA的过程。DNA模板，Mg2+/Mn2+ 大肠杆菌RNA聚合酶全酶原核生物RNA聚合酶全酶σ：转录因子，识别起始序列核心酶:(2α,β’,β),转录延长全酶=核心酶(2α,β’,β)+σ注：此全酶受利福平抑制（专一结合β亚基） hnRNA-HeterogeneousNuclearRNA（不均一核内RNA)SnRNAs-SmallNuclearRNA(核内小RNA)真核生物RNA聚合酶三种RNA聚合酶特点RNA聚合酶位置产物相对活性α-鹅膏蕈碱利福平RNAPolⅠ核仁28s,18s,5.8srRNAs50～70%--RNAPolⅡ核质mRNA,hnRNA,某些SnRNAs20～40%++++RNAPolⅢ核质tRNA,5SrRNA,某些SnRNAs～10%+- 1)起始识别(Recognition)转录过程全酶的形成（原核）酶与模板的结合，寻找起始序列位点结合部：-10bp处，含TATAAT序列(Probnow)盒，RNA-pol结合部识别部：-35bp处，含TTGACA序列,σ因子的识别部位。原核生物真核生物结合部：TATA盒/Hogness框[-30,-25]bp处识别部：CAAT盒[-80,-70]bp处GC盒[-110,-80]bp处 2)转录起始和延伸(Initiation&Extension)酶与启动基因的结合DNA局部解螺旋(10-20bp)全酶至转录起始位点，σ释放，转录开始,第一个磷酸二脂键形成（原核）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）。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。原核生物 3)转录终止（Termination)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)结构真核生物:加尾信号(DNA上AATAAA+富含G.T序列)原核生物 原核真核聚合酶种类13起始σ因子识别起始点,RNA-pol与模板结合需TF与启动子结合后协助RNA-pol与模板结合延长核心酶滑动RNA-pol滑动终止依赖ρ因子ρ因子阻止不依赖ρ因子mRNA发夹结构阻止加尾信号提示mRNA加PolyA尾、并在尾后切断后加工mRNA不加工tRNA、rRNA需加工mRNA、tRNA、rRNA均加工原核与真核转录的区别 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’氨基酸:3’-Try–Val–Phe–.-5’密码子三联体密码（TripletCodon)简并性每个氨基酸有多个密码子但色氨酸(UGG)，甲硫氨酸(AUG)通用性和特殊性线粒体:AUA—Met(非Ile)UGA—Trp(非终止密码）AGA,ACG终止密码子(非Arg）AUA,AUU可为起始密码子密码子与反密码子互作 CGG5’3’GCCmRNA5’3’密码子反密码子：3’-CGG-5’密码子：5’-GCC-3’决定反密码子识别密码子的多少A/C:一种密码子G/U：两种密码子I：识别三种密码子具有摆动性，简并性 翻译过程1)氨基酸活化（氨酰－tRNA生成，即tRNA和氨基酸的复合物）真核生物最先形成Met-tRNA(甲硫氨酸)，原核生物最先形成fMet-tRNA(N-甲酰甲硫氨酸)N=A,T,U,G氨酰－tRNA合成酶具有氨酰化和水解脱酰基双重功能AA+tRNA+NTPAA-tRNA+NMP(核苷磷酸）+PPi(焦磷酸)氨酰-tRNA合成酶 核糖体亚基与mRNA、Met/fMet-tRNA、起始因子形成复合物，识别起始密码子的过程。真核生物：密码子AUG为甲硫氨酸（Met）编码，同时作为起始密码。原核生物：只能辨认甲酰化的甲硫氨酸，即N-甲酰甲硫氨酸（fMet）2)肽链合成起始 核糖体是合成蛋白质的细胞器，其唯一的功能是按照mRNA的指令由氨基酸高效且精确地合成多肽链。原核生物：P位：肽酰位—Met-tRNAA位：氨基酰位—成肽E位：排出位—排除tRNA真核生物:无E位 原核生物核糖体:70S=30S+50S三种IF（InitiationFactor）因子参与真核生物核糖体:80S=40S+60S:10种IF因子参与 根据mRNA密码序列的指导，从N端向C端依次添加氨基酸延伸肽链，直到合成终止的过程，又核蛋白体(核糖体)循环(RibosomalCycle)，循环一次增加一个氨基酸延长因子(ElongationFactor):原核生物：EF-T(EF-Tu、EF-Ts),EF-G真核生物：EF-1、EF-23)肽链延伸： 4)肽链合成终止核糖体Ａ位出现mRNA终止密码，多肽链合成停止，肽链从肽酰－tRNA中(P位)释出，mRNA、核蛋白体大、小亚基等分离，肽链合成终止释放因子（ReleaseFactor）：进入A位识别终止密码；诱导转肽酶活性改变为酯酶活性（催化肽酰基转移到水分子－OH上，使肽链从核蛋白体上释放）：原核生物RF：RF-1、RF-2、RF-3真核生物RF：eRF