蛋白质生物合成体系

任务三 RNA转录与加工
一、转录的条件
转录是以DNA为模板的RNA酶促合成，由RNA聚合酶催化，需要单链DNA模板和核苷酸 原料（ATP，UTP，GTP和CTP）等。RNA合成方向为5'→3'。转录起始于一定特定的位点 ，并在另一位点终止，这一转录区域称为转录单位。转录单位可以是一个基因，也有可能是 多个基因。
是DNA半保留复制的物质基础。在复制时，DNA双螺旋结构松解，解开形成的两条单链称为母 链，以两条母链分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成的两条与模板母 链互补的新链称为子链。子链与母链重新形成双螺旋结构，以组成新的DNA分子。一个母链 DNA分子就可以复制两个完全相同的子链DNA分子，这样新形成的两个子代DNA分子与原来母 代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自母代，另一条链是新合成的 ，这种复制方式称为半保留复制。
（三）突变的类型
碱基序列发生改变的基因称之为突变基因。携带突变基因的生物个体或群体或株系通常 称为突变体。基因没有发生变化而表现正常的生物个体则称为野生型。按照突变生成的过 程可分为自发突变和诱发突变（诱变）2种类型。目前，人们比较了解和常见的基因突变 主要点突变和移码突变两种。点突变是指DNA分子中的一个碱基对替代另一个碱基对。 移码突变分为插入突变和缺失突变两类。插入突变是指DNA分子中插入一个或几个碱基 造成的突变，而缺失突变是指DNA分子中缺失一个或几个碱基造成的突变。
（二）DNA复制过程
复制是一个连续的过程，分为复制起始、复制延伸和复制终止三个阶段。 DNA复制的起始阶段，由预引发和引发两步构成。 复制延伸是在多种酶和蛋白质参与下形成复制叉后，DNA聚合酶催化DNA新生链形成，dNTP 以dNMP的方式逐个加到引物或延长中的子链中，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。 DNA片段合成至一定长度后，RNA酶（核酸外切酶）将链中的RNA引物水解去除，RNA引物 除去后，在冈崎片段间便留下了间隙，在DNA聚合酶催化下又合成DNA进行填补。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。在大肠 杆菌染色体中发现有DNA复制终止位点（Ter），其上有一段保守的核心序列（5'GTGTGTTGT），该位点可结合一种特异性的蛋白质分子（tus），该蛋白质可阻止解旋酶的 活性而使DNA复制终止。
二、遗传信息的传递与中心法则
中心法则（central dogma）是指以DNA为模板合成mRNA，并以mRNA核苷酸顺序 为模板翻译出蛋白质，这一遗传信息的传递过程称为中心法则。
任务二 DNA的复制与修复
一、DNA复制
（一）DNA复制的特点及意义 DNA复制采取半保留复制（semi-conservative replication，SCR）机制，DNA双螺旋结构
（三）参与复制的酶及作用
二、DNA逆转录合成
逆转录（reverse transcription）又称反转录，是以RNA为模板，在dNTP为原料，在逆转 录酶的催化下合成DNA的过程。具体过程分为两步：首先，在逆转录酶作用下，在病毒RNA 链上合成出一条互补的带有致癌信息的DNA链，形成RNA-DNA杂交分子。然后，以此杂交 分子中的DNA链为模板复制合成致癌的双链DNA分子。释放的RNA链可再合成下一代致癌杂 交分子。致癌DNA分子又称前病毒，可整合到宿主细胞DNA中，随着复制传递给子代DNA， 引起子代细胞癌变。逆转录酶不仅在致癌病毒和动物病毒中发现，它也存在于哺乳动物的胚 胎细胞和正在分裂的淋巴细胞中。
三、DNA突变（损伤）与修复
（一）DNA的突变 DNA发生了突变（mutation），其化学本质是DNA的损伤。
（二）引起突变的因素
导致DNA突变的因素可以分为自发因素、物理因素和化学因素3个大类。 自发因素如脱嘌呤、脱嘧啶、碱基的脱氨基作用、碱基的互变异构以及细胞代谢物对DNA的 损伤等。物理因素如紫外线和各种电离辐射。紫外线可使胸腺嘧啶形成二聚体（图13-6），而X 射线、γ射线可使细胞产生自由基，自由基的出现使DNA分子的双链氢键断裂，也可使单链或双 链断裂。化学因素主要是一些化学诱变剂，大多为致癌物。如亚硝酸可引起碱基氧化脱氨，偶氮 类染料可造成个别核苷酸对的增加或减少而引起移码突变，苯并芘在体内代谢后生成四羟苯并芘 ，与嘌呤共价结合引起损伤，5-氟尿嘧啶（5-FU）和6-巯基嘌呤（6-MP）等碱基类似物可掺入 到DNA分子中引起损伤或突变。
模板 原料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
酶 产物 配对 方向 引物
RNA转录的条件
DNA（不对称转录） NTP
RNA聚合酶 mRNA，tRNA，rRNA，小RNA分子
A-U，T-A，G-C 5'→3' 不需要
二、参与转录的酶类及蛋白因子
RNA聚合酶又称DNA指导的RNA聚合酶或转录酶。RNA聚合酶不需要引物就能直接启动 RNA链的延长，RNA聚合酶和DNA的特殊序列结合后，就能启动RNA合成。以DNA为模板， 催化2个游离的NTP形成3'，5'-磷酸二酯键。
项目十三 蛋白质生物合成体系
任务一 概述
一、基因的概念
基因（Gene）：是指DNA分子上携带着遗传信息的碱基序列片段。 根据基因的功能不同，可将基因分为结构基因、调节基因、核糖体RNA基因和转运RNA基 因。结构基因（structural gene）是指能决定某种蛋白质或多肽链分子结构的基因，结构基因的突 变可导致特定蛋白质或多肽链一级结构发生改变，从而影响这些生物大分子的功能；调节基因 （regulatory gene）是指某些可调节结构基因表达的基因。调节基因的突变可影响一个或多个结构 基因的表达，或导致一个或多个蛋白质 （或多肽链）的生物学功能的改变；核糖体RNA基因 （ribosomal RNA gene）与转运RNA基因（transfer RNA gene）只转录产生相应的RNA，不直接 翻译出蛋白质。核糖体RNA基因也称为rRNA基因，只负责转录rRNA，转运RNA基因也称为tRNA 基因，专门负责tRNA的转录。