生物化学课件：第五章 核酸

5.6 核酸的生物功能
遗传密码
5.6核酸的生物功能
翻译过程
2、tRNA的功能 氨基酸臂：位于链的3’-OH段部分。 是tRNA识别、结合和活化氨基酸的 部位。 反密码臂：位于下端的凸环部分。含
有特殊顺序的三联体。反密码子与 mRNA上的三联密码子互补对应
3、rRNA 构成核糖体的主要组成部分。核糖体
5.6 核酸的生物功能
从DNA 到
蛋白质
5.6 核酸的生物功能
中心法则
复制
生 物 的 遗 传 信 息 从
DNA 传 递 给 mRNA 的
DNA
过程称为转录。
根据mRNA链上的遗传 转录
信息合成蛋白质的过程，
反转录
被称为翻译和表达。
1958年Crick将生物遗 传信息的这种传递方式 称为中心法则。
5.6核酸的生物功能
转录过程
5.6核酸的生物功能
mRNA是DNA的转录本，携带有合成蛋白质的 全部信息。蛋白质的生物合成实际上是以mRNA 作为模板进行的。
5.6 核酸的生物功能 遗传密码 mRNA分子中所存储的蛋白质合成信息，
是由组成它的四种碱基（A、G、C和U） 以特定顺序排列成三个一组的三联体代表 的，即每三个碱基代表一个氨基酸信息。
5.6 核酸的生物功能
氨基酸的活化
5.6 核酸的生物功能
氨基酸活化的总反应式是：
氨基酰-tRNA 合成酶
氨基酸 + ATP + tRNA + H2O 氨基酰-tRNA + AMP + PPi
每一种氨基酸至少有一种对应的氨基酰-tRNA 合成 酶。它既催化氨基酸与 ATP 的作用, 也催化氨基酰 基转移到 tRNA。
成蛋白质
氨 基 酰 -tRNA 通 过 反 密 码 臂 上 的 三 联 体 反 密码子识别mRNA上相应的遗传密码，并 将所携带的氨基酸按mRNA遗传密码的顺 序安置在特定的位置，最后在核糖体中合 成肽链。
5.6 核酸的Hale Waihona Puke Baidu物功能
5.6 核酸的生物功能
现在已经知道作为多肽合成起始信号的密码子有 两个，即甲硫氨酸的密码子(AUG)和缬氨酸的密 码子(GUG)(极少出现)。在大肠杆菌中, 起始密 码子AUG 所编码的氨基酸并不是甲硫氨酸本身, 而是甲酰甲硫氨酸。
第五章 核酸
Nucleic Acid
主要内容
核酸与生命遗传 核酸的分类和组成 核酸的结构 核酸的性质 核酸碱基顺序的测定 核酸的生物功能 核酸的体外生物合成法 核酸化学中的几种重要新技术
5.6 核酸的生物功能
一、DNA的复制---生物遗传信息的保持 DNA复制的要点是： 1、在复制开始阶段，DNA的双螺旋拆分成两条单
这种代表遗传信息的三联体称为密码子， 或三联体密码子。
5.6 核酸的生物功能
遗传密码
mRNA分子的碱基顺序即表示了所合成蛋 白质的氨基酸顺序。
mRNA的每一个密码子代表一个氨基酸。 20种基本氨基酸的三联体密码子都已经确 定。此外，还有一个密码子是肽链合成起 始密码子, 三个是终止密码子，以保证蛋白 质合成能够有序地进行。
5.6核酸的生物功能
1、基因的转录 – mRNA的合成
基因转录是以DNA为模板合成与其碱基顺 序互补的mRNA的过程。
细胞生长周期的某个阶段，DNA双螺旋解 开成为转录模板，在RNA聚合酶催化下， 合成mRNA。mRNA不能自我复制，即其 本身不能作为复制模板，因此在转录过程 中即使出现某些差错，也不会遗传下去。
是蛋白质生物合成的基地。
5.6 核酸的生物功能
三、蛋白质的生物合成
（1）氨基酸的活化
tRNA在氨基酰-tRNA 合成酶的帮助下，能够识别 相应的氨基酸，并通过tRNA氨基酸臂的 3'-OH 与 氨基酸的羧基形成活化酯－氨基酰-tRNA。
氨基酰-tRNA的形成是一个两步反应过程：第一步 是氨基酸与 ATP 作用, 形成氨基酰腺嘌呤核苷酸； 第二步是氨基酰基转移到 tRNA 的 3'-OH 端上, 形成氨基酰-tRNA。
RNA
蛋白质
翻译
复制
5.6 核酸的生物功能
四、遗传变异的化学本质 DNA结构的改变将导致相应蛋白质一级结
构（氨基酸顺序）的变化，从而引起生物 特征或性状发生变异。 所以，一切生物的变异和进化都可以认为 是由于DNA结构的改变而引起蛋白质组成 和性质变化的结果。
5.6 核酸的生物功能
1.DNA结构变化的类型 生物遗传变异的分子机制是
氨基酰-tRNA 合成酶具有高度的专一性。 每一种氨 基酰-tRNA 合成酶只能识别一种相应的tRNA。
tRNA分子能接受相应的氨基酸, 决定于它特有的碱 基顺序, 而这种碱基顺序能够被氨基酰-tRNA 合成 酶所识别。
5.6 核酸的生物功能 (2) 氨 基 酰 -tRNA 在 mRNA 模 板 指 导 下 组 装
DNA分子中为氨基酸编码的 三联体密码子的改变。
DNA遗传密码的改变 主要有如下几种类型：
1) 碱基顺序颠倒 如TA被颠倒成AT；
5.6 核酸的生物功能
2) 某个碱基被调换 如AT换成GC；
5.6 核酸的生物功能
基因突变
上述DNA碱基顺序的改变，是DNA在复制 过程中出现错误产生的。由于DNA是具有 复制功能的分子，一旦DNA碱基顺序出错， 它就会通过复制机制遗传下去。
链。
2、以DNA单链为模板，按照碱基互补配对的原则, 在DNA聚合酶催化下，合成与模板DNA完全互 补的新链，并形成一个新的DNA分子。
半不连续复制
5.6 核酸的生物功能
3、通过DNA复制形成 的新DNA分子, 与原 来的DNA分子完全 相同。 经过一个复 制周期后，子代 DNA分子的两条链 中，一条来自亲代 DNA分子，另一条 是新合成的，所以又 称为半保留复制。
5.6 核酸的生物功能
DNA复制过程 http://207.207.4.198/pub/flash/24/menu.swf
5. 核酸的生物功能 二、RNA参与生物 遗传信息的表达
首先，DNA通过转录 作用，将其所携带的 遗传信息（基因） 传递给 mRNA,
在 三 种 RNA （ mRNA 、 tRNA 和 rRNA ） 的 共 同作用下，完成蛋白质 的合成。
由于DNA碱基顺序的改变引起生物遗传性 状显著变化的现象，称为基因“突变”。