分子生物学的中心法则汇总
分子生物学-名词解释中文
第十章DNA的生物合成一、遗传学的中心法则和反中心法则：DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。
二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．有一定的复制起始点：DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。
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。
3．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
RNA引物的大小，在原核生物中通常为50～100个核苷酸，而在真核生物中约为10个核苷酸。
4．双向复制：DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。
但在低等生物中，也可进行单向复制。
5．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为领头链(leading strand)。
生物信息学4分子生物学中心法则
(large ribosomal subunit) (large ribosomal subunit)
原核生物的核糖体为70S，由50S和30S的大小亚基组成； 真核生物的核糖体为80S，由60S和40S的大小亚基组成。
Ribosome structure
P PP
Large subunit(60S) P P P P P A A-site aminoacyl tRNA site
RNA
类型 mRNA 信使RNA
tRNA 转运RNA
结构 单链；原核生物的mRNA为 多顺反子，真核生物的为单 顺反子。
二级结构是三叶草型结构； 三级结构为倒L型结构。
作用 DNA原始遗传信息的直接接受者；合 成蛋白质直接模板。
转运氨基酸到核糖体上；通过反密码 子识别mRNA上的密码子。
rRNA 16S (small ribosomal 核糖体RNA subunit) 23S (large ribosomal subunit) 5S (large ribosomal subunit)
Peptide bond formation
P-site
A-site
NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH C O=C O tRNA
N 2 NH CH3-CH O=C O
tRNA
A-site NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH • peptide bond formation is catalyzed O=C by peptidyl transferase(肽基转移酶) NH CH3-CH • peptide bond formation results in a shift P-site of the nascent peptide from the P-site O=C to the A-site OH O tRNA tRNA
分子生物学与中心法则
分子生物学与中心法则分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学。
通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。
分子生物学的发展大致可分为以下三个阶段。
（一）准备和酝酿阶段19世纪后期到20世纪50年代初，是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段。
在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：1.确定了蛋白质是生命的主要基础物质19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶（enzyme）的名称，酶是生物催化剂。
20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等），证明酶的本质是蛋白质。
随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系，可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来。
2.确定了生物遗传的物质基础是DNA1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se 用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸，感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质。
在对DNA结构的研究上，1949-52年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像，提出了DNA是螺旋结构；1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量，积累了大量的数据，提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则，为碱基配对的DNA结构认识打下了基础。
（二）现代分子生物学的建立和发展阶段这一阶段是从50年代初到70年代初，以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代。
在发现DNA双螺旋结构同时，Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型。
分子生物学的中心法则
P-site peptidyl tRNA site
5’
Small subunit(40S)
mRNA
Ribosome with bound tRNAs and mRNA
The model of tRNA.
a.a. +tRNA+ATP
氨酰-tRNA合成酶
氨酰-tRNA+AMP+PPi
氨酰-tRNA合成酶能识别tRNA，并催化反应。 对L-氨基酸有极高的专一性，每种氨基酸都有一个专一的酶。 氨酰-tRNA合成酶的高度专一性，防止在蛋白质合成时错误的氨基酸掺入多肽。
5’ 3’
5’ 3’
Movement of the replication fork
5’
RNA primer Okazaki fragment
RNA primer
复制体(replicon)
在DNA复制过程中，由众多 的酶和蛋白质参与DNA的复 制作用。 复制体的基本活动包括： 1）双链的解开； 2）RNA引物的合成； 3）DNA链的延长； 4）切除RNA引物，填补缺 口，连接DNA片段； 5）切除和修复错配碱基。
DNA的半不连续复制
Each replication fork has a leading and a lagging strand
leading strand (synthesized continuously) replication fork 5’ 3’ 3’ 5’ replication fork
Peptide bond formation
P-site
A-site
NH2 CH3-S-CH2-CH2-CH C O=C O tRNA
N 2 NH CH3-CH O=C O
中心法则
“中心法则”考点复习中心法则一直是考试的重点，生物界遗传信息的传递图解如下：1. “中心法则”主要内容解读中心法则主要包括五个过程：①DNA复制，②转录，③翻译，④逆转录，⑤RNA复制。
每一个过程都需要模板、原料、酶、能量，也都遵循碱基互补配对原则。
具体比较如下表：比较项目DNA复制转录翻译逆转录RNA复制场所主要在细胞核中主要在细胞核中核糖体————模板DNA的每一条链DNA的一条链mRNA RNA RNA原料4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸20种氨基酸4种脱氧核苷酸4种核糖核苷酸酶DNA解旋酶、DNA聚合酶、DNA连接酶等DNA解旋酶、RNA聚合酶等酶逆转录酶等RNA聚合酶等产物两个相同DNA分子mRNA蛋白质(多肽)、水DNA RNA能量ATP碱基互补配对原则G→C，C→GA→T，T→A A→U，T→A A→U，U→A A→T，U→A A→U，U→A工具————tRNA————实例乙肝病毒、动植物等绝大多数生物绝大多数生物艾滋病病毒甲型H1N1病毒等2.生物的遗传物质⑴以DNA为遗传物质的生物的遗传信息传递：DNA是自身复制和RNA合成的模板，RNA又是蛋白质合成的模板。
如动植物、原核生物、DNA病毒等⑵以RNA为遗传物质的生物的遗传信息传递：①实例：流感病毒、甲型H1N1流感病毒等②实例：艾滋病病毒3.典型考题赏析例1.请据图分析，下列相关叙述正确的是（）A.①过程实现了遗传信息的传递和表达B.③过程只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP就能完成C.人的囊性纤维病体现了基因可通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状D.图中只有①②过程发生碱基互补配对解析：通过DNA分子的复制，只是实现了遗传信息的传递，③翻译过程还需要特殊的运输工具—tRNA和适宜的外界条件，同时也发生了碱基互补配对。
本题错选的主要原因是对DNA复制、转录和翻译的过程理解不清。
答案：C例2.乙肝病毒是一种约由3200个脱氧核苷酸组成的双链DNA病毒，这种病毒的复制方式比较特殊，简要过程如下图所示。
分子生物学中心法则
分子生物学中心法则：DNA →RNA →蛋白质→细胞表性基因组中心法则：基因组→转录组→蛋白质组→细胞表性生物信息学是20世纪分子生物学和计算机科学交差结合产生的新的学科。
这个新的学科的焦点是使用计算机数据库和计算机算法来分析蛋白质、基因和构成生物体的全部脱氧核糖核酸。
生物信息学工具包括的计算机程序，可以用来帮助揭示与大分子的结构和功能、生化途径、疾病发生以及进化相关的生物学问题所内涵的基本机制。
如果两条序列有一个共同的进化祖先，那么他们是同源的。
同源性是序列同源或者不同源的一种论断，而一致性和相似性是一种描述序列相关性的量。
两个序列即使没有统计上显著的一致性，他们也可能是同源的。
同源性特征可分为直系同源（orthologous）和旁系同源（paralogous）。
直系同源序列是不同物种内的同源序列，他们来自于物种形成时的共同祖先基因。
直系同源基因被认为有相似的生物学功能。
旁系同源基因是通过类似基因复制的机制产生的同源序列。
可接受点突变PAM（accepted point mutation）为在蛋白质中被自然选择接受的耽搁氨基酸替换。
每种氨基酸在进化过程中发生突变的次数除以该氨基酸出现的总次数。
最常发生的替换是谷氨酸对天冬氨酸、丝氨酸对苏氨酸和异亮氨酸对缬氨酸。
突变概率矩阵M（mutation probability matrix）中元素M ij 表示在一个给定的进化时期内，氨基酸J替换成氨基酸I的概率。
进化时期为一个PAM（表示两个蛋白1%氨基酸发生变化的时间）。
当PAM=0时，矩阵讲成为单位矩阵，表示没有氨基酸发生变化。
当PAM相当大时，每行的所有值都接近于一个数值，这个数值就是氨基酸的出现频率。
块替换矩阵（block substitution matrix）BLOCSUM62矩阵是大多数BLAST算法的缺省矩阵。
PAM矩阵是基于近相关蛋白家族数据的。
并且假设高度相关蛋白的取代概率可以外推到远相关蛋白的概率。
中心法则
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶I DNA连接酶 DNA旋转酶(DNA拓扑 异构酶Ⅱ )
900000
103000 74000 400000
18~20
1 1 4
新链延长
除去引物,填充缺口 连接 超螺旋
真核生物中DNA的复制特点
1、真核生物染色体有多个复制起点，多复制眼，呈双向复制， 多复制子。 2、冈崎片段长约200bp. 3、真核生物DNA复制速度比原核慢。 4、真核生物染色体在全部复制完之前起点不再重新开始复制； 而在快速生长的原核中，起点可以连续发动复制。真核生 物快速生长时，往往采用更多的复制起点。 5、真核生物有多种DNA聚合酶。 6、真核生物线性染色体两端有端粒结构，防止染色体间的末 端连接。由端粒酶负责新合成链5RNA引物切除后的填补， 亦保持端粒的一定长度。
物化因子如紫外光、电离辐射和化学诱变等，破坏DNA的双螺 旋结构。从而影响DNA的复制，并使DNA的转录和翻译也跟着 变化，因而表现出异常的特征（生物突变）。 • 若DNA的损伤或错配得不到修复，会导致DNA突变。其主要 形式： 一个或几个碱基被臵换 插入一个或几个碱基 一个或多个碱基对缺失
合酶Ⅰ催化合成一段DNA填补上；在DNA连接酶作用下，连
接相邻的DNA链；
一、DNA的复制：
参与链的延伸阶段的蛋白质和酶
蛋白 SSB Mr 75600 亚基数 4 功能 结合单链DNA
DnaB蛋白(解螺旋酶)
引物酶(DnaG蛋白)
300000
60000
6
1
DNA解螺旋,引物体成分
RNA引物合成,引物体成 分
复制叉
复制叉
起点 复制叉 复制叉
随后链 领头链 领头链 随后链
中心法则 名词解释
中心法则名词解释
中心法则名词解释：是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA
传递给蛋白质的转录和翻译的过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA 的复制过程。
这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。
中心法则：
1、中心法则（英语：gene ticcen tral dogma），又译成分子生物学的中心教条。
2、在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某
些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。
3、中心法则经常遭到误解，尤其与遗传信息“由DNA到RNA到“蛋白质””的标准流程相混淆。
有些与标准流程不同的信息流被误以为是中心法则的例外，其实朊病毒是中心法则现时已知的唯一例外。