基因信息的传递与表达

3、终止阶段：
（三）翻译后的加工修饰
三、蛋白质生物合成与医学关系
（一）分子病 1、概念：由于DNA分子上基因的缺陷 使RNA和蛋白质合成异常，导致蛋白 质结构和功能障碍造成的疾病。
例：镰刀形红细胞贫血
HbA β 肽 链 N-val · his · leu ·Hale Waihona Puke Baiduthr · pro · glu · glu · · · · ·C(146)
第七章
基因信息的传递
* DNA通过复制，将基因信息代代相传 * DNA通过基因表达，决定了蛋白质的 结构、功能 * RNA参与DNA遗传信息的表达
* RNA也可作为某些病毒遗传信息的载体
本 章主 要 内 容
1、复制
2、基因表达 转录 翻译 3、基因表达调控 4、基因工程
第一节 DNA的生物合成

基因工程药品的生产
许多药品的生产是从生物组织中提取的。 受材料来源限制产量有限，其价格往往十 分昂贵。 微生物生长迅速，容易控制，适于大规 模工业化生产。若将生物合成相应药物成 分的基因导入微生物细胞内，让它们产生 相应的药物，不但能解决产量问题，还能 大大降低生产成本。
SCID的基因工程治疗
参与蛋白质生物合成的物质包括：
1、三种RNA
mRNA rRNA tRNA
2、20种氨基酸（AA）作为原料 3、酶及众多蛋白因子 4、ATP、GTP、无机离子
一、三种RNA在蛋白质合成中的作用
1、mRNA: mRNA上存在遗传密码 mRNA分子上从5至3方向，由AUG开始，每3
个核苷酸为一组，构成密码子，决定肽链上 某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信
号。
起始密码: AUG
终止密码: UAA，UAG，UGA
5’
3’
mRNA
mRNA在蛋白质合成中的作用：
是蛋白质合成的直接模板
遗 传 密 码 表
2、tRNA：识别mRNA上的密码子， 转运氨基酸
氨基酸臂
反密码环 反密码子
3、rRNA：蛋白质合成的场所
rRNA
核蛋白体
蛋白质
二、蛋白质的生物合成过程
4、转录所需的主要酶类：
RNA聚合酶
5、转录部位：细胞核
6、转录 过程
二、RNA复制
定义：以RNA为模板合成 RNA的过程。
第三节
蛋白质的生 物合成
翻译是蛋白质生物合成的同义词

翻译的过程就是将核酸中由4种碱
基序列组成的遗传信息，通过遗传密 码破译的方式转变成为蛋白质中的20 种氨基酸排列顺序。
（2）RNA引物的生成(RNA生 成方向5’→3’)
（3）领头链和随从链的合成 (生成方向5’→3’)
3
领头链 (leading strand)
5
3
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
（4）RNA引物的水解(DNA聚 合酶水解RNA引物)
（5）完整DNA分子形成(DNA 连接酶连接冈崎片断)
（一）氨基酸的活化与转运
氨基酸 + tRNA
氨基酰-tRNA合成酶
ATP
氨基酰- tRNA AMP＋PPi
核蛋白体
（二）核蛋白体循环
1、起始阶段：
大、小亚基、mRNA、蛋氨酰-tRNA结 合，形成起始复合物
进位
2、延长阶段： 转肽
移位
（1）进位：相应的氨基酰tRNA结合在大 亚基的A位 （2）转肽：氨基酸之间在转肽酶作用下形 成肽键，P位上的tRNA脱落 （3）移位：核蛋白体沿mRNA5’→3’移动 一个密码子的位置
（2）引物酶： 合成短片断RNA，作为引物
（3）DNA聚合酶： 催化DNA片断合成
磷酸二酯键相连
（4） DNA连接酶： 催化DNA片断之间以3’，5’-
4、DNA复制过程
子链
母链
1.解旋 2.以母链为模板 进行碱基配对 3.形成两个新的DNA分子
（1）DNA复制的起始阶段
DNA解螺旋，形成复制叉
HbS β 肽链 N-val · his · leu · thr · pro · val · glu · · · · ·C(146)
（二）蛋白质生物合成阻断剂
抗生素、毒素、干扰素：抑制蛋白质 合成中的某一过程抑菌或抑制病毒繁 殖
抗生素抑制蛋白质生物合成的原理
抗生素 四环素族（金霉素 新霉素、土霉素） 链霉素、卡那霉素、 新霉素 氯霉素、林可霉素 红霉素 作用点 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体小亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 原核核蛋白 体大亚基 真核核蛋白 体大亚基 真核、原核 核蛋白体 作用原理 应用 抑制氨基酰-tRNA与小亚基 抗菌药 结合 改变构象引起读码错误、抑 抗菌药 制起始 抑制转肽酶、阻断延长 抗菌药 抑制转肽酶、妨碍转位 抗菌药
5 3
解链方向
5 ’ 3 ’
3 ’
5 ’
3
3 ’ 5
冈崎片段
二、逆转录
1、定义：以RNA为模板合成 DNA的过程。
逆转录酶
2、逆转录过程
逆转录病毒细胞内的逆转录现象
RNA 模板
逆转录酶
DNA-RNA 杂 化双链
RNA酶
单链DNA
逆转录酶
双链DNA
逆转录病毒细胞内的逆转录现象
RNA 模板
逆转录酶
DNA-RNA 杂 化双链
RNA酶
单链DNA
逆转录酶
双链DNA
第二节
RNA的生物 合成
转录
RNA的生物 合成方式 RNA复制
一、转录
1、定义：以DNA为模板合成 RNA的过程。
2、转录的原料：四种 dNTP即 dATP 、dTTP、dGTP、 dCTP
3、转录的模板：DNA分子双链 中的一条单链

重症联合免疫缺陷（SCID）
患者缺乏正常的人体免疫功
能，只要稍被细菌或者病毒 感染，就会发病死亡。这个 病的机理是细胞的一个常染 色体上编码腺苷酸脱氨酶
（简称ADA）的基因（ada）
发生了突变。可以通过基因
工程的方法治疗。
SCID患者生存在无菌环境中
梭链孢酸
放线菌酮 嘌呤霉素
与EFG-GTP结合，抑制肽 链延长 抑制转肽酶、阻断延长
氨基酰-tRNA类似物，进位 后引起未成熟肽链脱落
抗菌药
医学研究 抗肿瘤药
放线菌酮
氯霉素 嘌呤霉素
链霉素和卡那霉素
四 环 素 族
基因工程与医药卫生
基因工程概念：在分子水平上，按照人们的 设计，对基因进行人工操作，使基因得以改 造、扩增和表达的一系列技术
复制
DNA的生物 合成方式 逆转录
一、DNA复制
1、定义：由亲代DNA为模板，将亲代DNA 的遗传信息准确传递到子代DNA的过程。
复制 亲代DNA
子代DNA
2、复制的原料：四种 dNTP即dATP 、 dTTP、dGTP、 dCTP 3、复制所需的主要酶类
解开一段双螺旋，并保持单链 （1）解链解旋酶：