14DNA的复制、RNA转录.ppt

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1、,第十四章 DNA的复制与修复,第一节 DNA的复制,DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。,复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。,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(semi-conservative replication)。,一、DNA的复制方式半保留复制,DNA半保留复制示意图,DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Mes

2、elson 和 F.Stahl 所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。然后将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，将具有不同密度的DNA分离开。,DNA半保留复制的实验证明,DNA半保留复制研究实验结果示意图,按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。,半保留复制的意义,二、DNA的复制过程,DNA的复制可以分成起始、延长和终止三个阶段。DNA的复制是一个

3、很复杂的过程，它需要解链酶、SSB蛋白、拓扑异构酶、引物酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等许多因素。,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(origin)。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。,1、DNA的复制起始点,（1）原核细胞（大肠杆菌）DNA复制的起始：大肠杆菌的DNA是环状的，复制只有一个起点，并富含A-T的专一序列。复制开始时，这各序列首先被一个蛋白质DnaA所识别。该蛋白可使DNA的双链分开，并使另一个蛋白质DnaB连接到分开的双链上，使双链向两个方向解旋，称为单起点双向复制。,A.环状双链DNA及复制起始点

4、B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter),DNA的双向复制示意图,（2）真核细胞DNA复制的起始：真核细胞DNA合成通常在S期进行。细胞进入S期首先必须接受细胞分裂信号，这个信号一般由细胞外的生长因子提供。真核细胞DNA多为线性分子，长度相对较长。复制时常有多个起始位点。,习惯上把两个相邻DNA复制起始点之间的距离（或DNA片段）定为一个复制子(replicon)。复制子是独立完成复制的功能单位。DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。,复制起始点与复制子示意图,复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）,在DNA复制时，解旋作用使复制叉

5、的下游出现正超螺旋，这样会影响双链的进一步解旋。为了使DNA复制能够继续进行，正超螺旋必须放松。能够使超螺旋放松的因素主要是拓扑异构酶。,2、DNA复制时双螺旋的解旋与超螺旋形成,DNA复制过程中正超螺旋的形成,解链过程中正超螺旋的形成,DNA拓扑异构酶,人类拓扑异构酶的分子结构,能够松解DNA超螺旋结构的酶。,拓扑异构酶的作用特点既能水解、又能连接磷酸二酯键,拓扑异构酶 拓扑异构酶,分 类,DNA拓扑异构酶的作用机制,单链DNA结合蛋白（single strand binding protein,SSB），又称螺旋反稳蛋白(HDP)，是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。,3、单链DNA结

6、合蛋白,SSB的生理作用,使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于其作为模板复制子代DNA；保护单链DNA，避免核酸酶的降解。,以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。在聚合酶的催化下，dNTP按模板的要求连接到前一段多聚核苷酸的3-OH端，释放出PPi。,4、DNA合成的基本反应和DNA聚合酶,在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶（pol），DNA聚合酶（pol），DNA聚合酶（pol），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。参与DNA复制的主要是po

7、l 和pol。,pol 为具有三种酶活性的单一肽链的大分子蛋白质，可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段保留了两种酶活性,即53聚合酶和35外切酶活性。,Klenow片段的分子结构,pol 由十种亚基组成不对称异源二聚体结构，其中亚基具有53聚合DNA的酶活性，具有复制DNA的功能；而亚基具有35外切酶的活性，与DNA复制的校正功能有关。是参与复制的主要酶。,原核生物中的三种DNA聚合酶,在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种:,真核生物的DNA聚合酶,DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。（1）解旋解链，形成复制叉：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

8、氢键断裂，形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白（SSB）四聚体结合在两条单链DNA上，形成复制叉。,5、DNA复制的过程,（2）引发体组装和引物合成：由解螺旋酶(DnaB蛋白)、DnaC蛋白、引物酶(DnaG蛋白)和DNA复制起始区域形成引发体；在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段，从而获得3端自由羟基（3-OH）。,复制的延长,复制的延长指在DNA聚合酶催化下，以35方向的亲代DNA链为模板，从53方向聚合子代DNA链。其化学本质是dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，磷酸二酯键不断生成。在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA聚合酶；而在真核生物中是

9、DNA聚合酶。,dATP,dGTP,dTTP,dCTP,dTTP,dGTP,dATP,dCTP,OH 3,3,DNA复制的延长过程,DNA聚合酶只能以53方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须是35。由于DNA分子中两条链的走向相反，因此当分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时，子代链的聚合方向也是不同的。,半不连续复制,以35方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为53，这一条链被称为领头链(leading strand)。以53方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是53，这条链被称为随从链(lagg

10、ing strand)。领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。,领头链(leading strand),随从链(lagging strand),DNA的半不连续复制,由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。冈崎片段的大小，在原核生物中约为10002000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。,DNA聚合酶不能直接起始DNA链的合成，必须由引物酶开始合成一段RNA作为引物。引物酶(primerase)本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（D

11、DRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3-OH，使子代DNA链能够开始聚合。,主导链仅结合一个引物酶，合成一段RNA后，DNA聚合酶就能将dNTP按模板要求一个接一个地接到引物3端，使复制顺利进行。随从链的每一条冈崎片段也都是先由引物酶合成RNA引物，再合成小片段DNA。,引物酶催化合成短链RNA引物分子,引物,引物酶,领头链的合成过程,随从链的合成过程,DNA聚合酶催化领头链和随从链同时合成,DNA复制过程简图,真核细胞DNA复制的基本原则接近于大肠杆菌，但在细节上有所不同。真核细胞主导链与随从链由不同DNA聚合酶来合成。其DNA复制时，pol 和

12、pol形成复制聚合体，pol合成主链，pol合成随从链。Pol负责线粒体DNA的合成。而pol和pol的主要功能则是参与DNA修复。,滚环复制(rolling circle replication)：是某些低等生物的非染色质DNA的复制形式，如质粒DNA。,滚环复制的过程,第二节 DNA的损伤与修复,DNA的复制严格遵守碱基互补规律，这是生物遗传保守的分子基础。复制机制保证了DNA复制的高度精确性，保证了生命的遗传特征的延续性。但是DNA分子在化学稳定性是相对的，其化学上的改变每天在每个细胞中都发生。如果没有修复系统，每天都会发生很多突变。,由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改

13、变称为DNA的损伤，也称为突变（mutation）。常见的DNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联，链的断裂，重组等。,突变的意义,（一）突变是进化、分化的分子基础（二）突变导致基因型改变（三）突变导致死亡（四）突变是某些疾病的发病基础,（一）自发因素：1.自发脱碱基：由于N-糖苷键的自发断裂，引起嘌呤或嘧啶碱基的脱落。每日可达近万个核苷酸残基。2.自发脱氨基：胞嘧啶自发脱氨基可生成尿嘧啶，腺嘌呤自发脱氨基可生成次黄嘌呤。每日可达几十到几百个核苷酸残基。3.复制错配：由于复制时碱基配对错误引起的损伤，发生频率较低。,引起突变的因素,由紫外线、电离辐射、X射线等引起的DNA损伤。其中，X射线和电

14、离辐射常常引起DNA链的断裂，而紫外线常常引起嘧啶二聚体的形成，如TT，TC，CC等二聚体。这些嘧啶二聚体由于形成了共价键连接的环丁烷结构，因而会引起复制障碍。,（二）物理因素：,嘧啶二聚体的形成,1.脱氨剂：如亚硝酸与亚硝酸盐，可加速C脱氨基生成U，A脱氨基生成H。,（三）化学因素：,2.烷基化剂：这是一类带有活性烷基的化合物，可提供甲基或其他烷基，引起碱基或磷酸基的烷基化，甚至可引起邻近碱基的交联。3.DNA加合剂：如苯并芘，在体内代谢后生成四羟苯并芘，与嘌呤共价结合引起损伤。4.碱基类似物：如5-FU，6-MP等，可掺入到DNA分子中引起损伤或突变。5.断链剂：如过氧化物，含巯基化合物等

15、，可引起DNA链的断裂。,一、原核DNA损伤的修复,DNA损伤修复(repair)：是对已发生分子改变的补偿措施，使其尽可能回复为原有的天然状态。,直接修复方式切除修复方式失去碱基和去碱基部分的修复甲基化指导的不配对修复,修复的主要类型：,这是一种广泛存在的修复作用，能够修复任何嘧啶二聚体的损伤。修复过程由光修复酶(photolyase)催化完成。,1、直接修复方式：,光修复酶的分子结构,其修复过程为：光修复酶(photolyase)识别嘧啶二聚体并与之结合形成复合物。在300600nm可见光照射下，酶获得能量，将嘧啶二聚体的丁酰环打开。光修复酶从DNA上解离。（如图）,碱基烷化也是一种损伤D

16、NA的形式。机体对这种损伤的修复是将烷基转移到酶蛋白之上，然后将这种酶蛋白分解，此种酶称为自杀酶。,这也是一种广泛存在的修复机制，可适用于多种DNA损伤的修复。切除修复机制的基本过程是将受损的DNA片段切除，然后再以对侧链为模板，重新合成新链进行修复。（如图）,2、切除修复方式(excision repair)：,原核生物DNA切除修复的机制,当脱氨作用使胞嘧啶变成尿嘧啶，腺嘌呤变成次黄嘌呤时，DNA糖苷键可切除不正常的碱基，留下一个无碱基部位。去碱基部位会与邻近的多核苷酸链一起被去除，然后用PolI和连接酶修复这部分。（如图）,3、丢失碱基和去碱基部位的修复：,在DNA合成时，如果有任何不配

17、对的碱基掺入新键，它将会破坏DNA的双螺旋结构，这时细胞可利用甲基化指导的系统来进行修复。甲基化酶能使模板的腺苷酸甲基化，而不能使新链甲基化。当发生错配时，蛋白质Muts可发现错配部位，并与MutL和MutH共同作用，切除无甲基化上错配部位邻近的一段核苷酸。然后由PolIII和连接酶补齐缺口，从而使错配得以修复。（如图）,4、甲基化指导的不配对修复：,第十五章 转录与基因表达调控,在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA链为模板合成RNA，从而将DNA所携带的遗传信息传递给RNA的过程称为转录（transcription）。经转录生成的RNA有多种，主要的是rRNA，tRNA，mRNA，snRNA

18、和HnRNA等。,第一节 RNA的生物合成（转录）,能够转录RNA的那条DNA链称为模板链(template strand)，也称作有意义链或Watson链。与模板链互补的另一条DNA链称为编码链(coding strand)，也称为反义链或Crick链。,一、转录的模板,模板链,编码链,编码链,模板链,模板链和编码链的相对性,转录（transcription）的不对称性就指对于某些基因，以某一条为模板进行转录，而对于另一些基因则可由另一条链为模板。对于不同的基因来说，其转录信息可以存在于两条不同的DNA链上。,RNA转录合成时，只能以DNA分子中的某一段作为模板，故存在特定的起始位点和特定的

19、终止位点。特定起始点和特定终止点之间的DNA链构成一个转录单位，通常由转录区和有关的调节顺序构成。,复制和转录的区别,RNA聚合酶是一种不同于引物酶的依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP）。该酶在单链DNA模板以及四种核糖核苷酸存在的条件下，不需要引物，即可从53聚合RNA。这类酶在原核细胞和真核细胞中均广泛存在。,二、参与转录的酶类,原核生物中的RNA聚合酶全酶由五个亚基构成，即2。亚基与转录起始点的识别有关，在转录合成开始后被释放；余下的部分（2）被称为核心酶，与RNA链的聚合有关。,（1）原核生物的RNA聚合酶,核心酶(core enzyme),全酶(holoenzyme),原核生物RNA

20、聚合酶的核心酶和全酶,原核生物RNA聚合酶亚基的功能,真核生物中的RNA聚合酶可按其对-鹅膏蕈碱的敏感性而分为三种，它们均由1012个大小不同的亚基所组成，结构非常复杂，其功能也不同。,（2）真核生物的RNA聚合酶,RNA聚合酶的分子结构,酵母RNA聚合酶和的电子晶体图,（1）起始,转录起始需解决两个问题：RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域。DNA双链解开，使其中的一条链作为转录的模板。,三、转录过程,位于基因上游，与RNA聚合酶识别、结合并起始转录有关的一些DNA调控序列被称为启动子（promoter）。启动子序列通常由一些带共性的保守序列构成。,被RNA聚合酶辨认的区段就是位于

21、转录起始点-35区的TTGACA序列。RNA聚合酶与该区结合后，即滑动至-10区的TATAAT序列（Pribnow盒），并启动转录。,原核生物启动子的保守序列,RNA聚合酶全酶在转录起始区的结合,2）DNA局部双链解开。,1）RNA聚合酶全酶(2)与模板结合。,3）在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应，形成转录起始复合物。,RNApol(2)-DNA-pppGpN-OH 3,转录起始复合物:,5-pppG-OH+NTP 5-pppGpN-OH 3+ppi,转录的起始过程：,真核生物的转录起始,真核生物的转录起始点上游-25bp区也存在一段富含TA的顺序，被称为Hogness盒或TATA盒，通

22、常认为是启动子的核心序列。,除此之外，在真核生物中还可见到其他带共性的序列，如CAAT盒及GC盒等。在远离受控基因处存在的，能够增强基因转录活性的调控序列称为增强子（enhancer）。,真核生物启动子保守序列,在真核细胞中发现了一些能与启动子作用的蛋白质，称转录因子。RNA聚合酶本身无法识别启动子及开始转录的能力，而转录因子能识别启动子，使其RNA聚合酶 结合并发挥转录功能。,因子从全酶上脱离，余下的核心酶继续沿DNA链移动，按照碱基互补原则，不断聚合RNA。1.亚基脱落，RNApol聚合酶核心酶变构，与模板结合松弛，沿着DNA模板前移；2.在核心酶作用下，NTP不断聚合，RNA链不断延长。

23、,（2）延长,(NMP)n+NTP(NMP)n+1+PPi,RNA转录的延长,RNA转录合成的终止机制有两种：1）依赖Rho因子的转录终止：由终止因子（因子）识别特异的终止信号，并促使RNA的释放。,（3）转录终止,ATP,依赖 Rho因子的转录终止,模板DNA链在接近转录终止点处存在相连的富含GC和A的区域，使RNA转录产物形成寡聚U及发夹形的二级结构，引起RNA聚合酶变构及移动停止，导致RNA转录的终止。,2）非依赖Rho的转录终止：,真核细胞终止机制未完全阐明，在基因的末端会指导合成一段AAUAAA顺序，RNA聚合酶合成这段顺序后再前进一段距离即停止前进。在转录越过修饰点后，RNA链在修

24、饰点处被切断，随即进行加帽和加尾修饰。,基因转录的直接产物即初级转录产物，通常是没有功能的。原核细胞的mRNA很少经历加工过程。rRNA和tRNA都经过剪切和修饰的加工过程。,四、原核细胞RNA的转录后加工,（1）加帽（adding cap）：即在mRNA的5-端加上m7GTP的结构。此过程发生在细胞核内，即HnRNA即可进行加帽。加工过程首先是在磷酸酶的作用下，将5-端的磷酸基水解，然后再加上鸟苷三磷酸，形成GpppN的结构，再对G进行甲基化。,五、真核生物RNA的转录后加工,帽子结构的生成,（2）加尾（adding tail）：这一过程也是细胞核内完成，首先由核酸外切酶切去3-端一些过剩的

25、核苷酸，然后再加入polyA。polyA结构与mRNA的半衰期有关。,（3）mRNA的剪接（splicing）,鸡卵清蛋白成熟mRNA与DNA杂交电镜图,mRNA,DNA,外显子(exon)和内含子(intron),外显子在断裂基因及其初级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列（结构基因中能够指导多肽链合成的编码顺序）。内含子隔断基因的线性表达而在剪接过程中被除去的核酸序列（不能指导多肽链合成的非编码顺序）。,核内带有外显子和内含子编码序列的初级RNA转录产物称为不均一核RNA（hetero-nuclear RNA,hnRNA）。hnRNA经剪接加工除去内含子编码序列并将外显子编码序列连

26、接起来才能形成成熟的mRNA。,hnRNA和snRNA：,snRNA为核小RNA，富含尿嘧啶，故以U作分类和命名，如U1、U2等。snRNA与核内蛋白质组装形成小核蛋白体（snRNP），参与hnRNA的剪接加工。,剪接的关键反应是转酯化反应。hnRNA通过二次磷酸酯转移使前后两个外显子以5,3-磷酸二酯键相连，而被切除的内含子呈套索状。反应在剪接体内进行，剪接体则是由核小RNA和多种蛋白质因子在内含子和外显子交界处的结构。,鸡卵清蛋白基因,hnRNA,首、尾修饰,hnRNA剪接,成熟的mRNA,鸡卵清蛋白基因及其转录、转录后修饰,（4）修饰 rRNA和tRNA在成熟过程中都发生碱基或核糖的甲基

27、化。,六、RNA的复制 有些生物以RNA携带遗传信息，并能通过RNA复制合成与其自身相同的RNA分子。,第十六章 蛋白质的生物合成（翻译）,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。,一、遗传信息的传递中心法则,在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。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。,DNA dependent D

28、NA polymeraseDDDPDNA dependent RNA polymeraseDDRPRNA dependent RNA polymeraseRDRPRNA dependent DNA polymeraseRDDP,DNA,复制（DDDP）,转录（DDRP）,翻译,RNA,复制（RDRP）,反转录（RDDP）,二、RNA在蛋白质生物合成中的作用,三种RNAmRNA（messenger RNA,信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA,转移RNA）,（一）mRNA的功能与密码,mRNA是翻译的直接模板。,遗传学将编码一个多肽

29、的遗传单位称为顺反子（cistron）。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相关的蛋白质，为多顺反子（polycistron）。真核mRNA只编码一种蛋白质，为单顺反子（single cistron）。,mRNA上的遗传密码,作为指导蛋白质生物合成的模板，mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码（codon）。遗传密码共有64种，其中：,起始密码（initiation codon）:AUG终止密码（termination codon）:UAA，UAG，UGA,标准的通用遗传密码表,遗传密码具有以下特点：连续性；简并

30、性；通用性；方向性；,1.连续性（commaless）：,遗传密码的特点,指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉。,2.简并性（degeneracy）：,遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的简并性。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。,遗传密码的简并性,3.通用性（universal）：,蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体等。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

31、,4.方向性（direction）：,指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿53方向进行。,核蛋白体是多肽链合成的场所，是由多种rRNA与蛋白质组装形成的复合体。,（二）rRNA和核蛋白体,核蛋白体的组成,不合成蛋白质时，大小亚基单独存在，只有结合在mRNA链上时，大小亚基才结合在一起，转变成能够合成蛋白质的合成。,在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多聚核蛋白体（polysome）。,多聚核蛋白体示意图,电镜下的多

32、聚核蛋白体,氨基酸臂,反密码环,（三）tRNA与氨基酸的活化,tRNA的三级结构示意图,tRNA的种类很多，每种氨基酸都会有26种特异的tRNA，发挥特异的转运氨基酸的作用。,蛋白质生物合成过程包括四个阶段：氨基酸的活化与搬运；肽链合成的起始；肽链的延长：肽链的终止。,三 蛋白质生物合成过程,（一）氨基酸的活化与搬运,氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E PPi,氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰-tRNA AMP E,氨基酰-tRNA合成酶对底物氨基酸和tRNA都有高度特异性。氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性（proof-reading activity）。氨基酰-tRNA的表示方法：

33、Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet,1、肽链合成的起始,核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；起始氨基酰-tRNA的结合；核蛋白体大亚基结合。,（二）原核生物翻译起始复合物形成,多肽链合成的延长阶段由一循环反应过程来完成，即核蛋白体循环；每次循环增加一个氨基酸残基。,2、多肽链合成的延长阶段,活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体循环（ribosomal cycle）。核蛋白体循环包括多肽链合成的进位、成肽和转位三步反应。,（1）进位（entrance）：,又称注册（registra-tion），即

34、与mRNA下一个密码相对应的氨基酰tRNA进入核蛋白体的A位。此步骤需GTP，Mg2+，和EF-T参与。,2.成肽（peptide bond formation）：,成肽是由转肽酶（transpeptidase）催化的肽键形成过程。在转肽酶的催化下，将P位上的tRNA所携带的甲酰蛋氨酰基或肽酰基转移到A位上的氨基酰tRNA上，与其-氨基缩合形成肽键。此步骤需Mg2+，K+。,成肽反应过程,3.转位（translocation）：,延长因子EF-G有转位酶（translocase）活性，可促进核蛋白体向mRNA的3侧移动相当于一个密码的距离，同时使肽酰基tRNA从A位移到P位。此步骤需GTP和M

35、g2+参与。,转位反应过程,此时，核蛋白体的A位留空，与下一个密码相对应的氨基酰tRNA即可再进入，重复以上循环过程，使多肽链不断延长。已失去蛋氨酰基或肽酰基的tRNA从核蛋白体E位上脱落。,核蛋白体循环的反应过程,核蛋白体沿mRNA链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信号进入A位。1识别：RF识别终止密码，进入核蛋白体的A位。2水解：RF使转肽酶变为酯酶，多肽链与tRNA之间的酯键被水解，多肽链释放。3.脱离：模板mRNA、RF以及空载tRNA与核蛋白体脱离。,3、肽链合成的终止阶段,多肽链合成的终止过程,多肽链合成终止演示,RF,新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N端在核蛋白体

36、上一出现，肽链的折叠即开始。可随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整的空间构象。一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他酶、蛋白辅助。,（五）蛋白质合成后的折叠,几种有促进蛋白折叠功能的大分子,分子伴侣（molecular chaperon）；蛋白二硫键异构酶（protein disulfide isomerase,PDI）；肽-脯氨酰顺反异构酶（peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI）。,1.分子伴侣：,分子伴侣是细胞内一类保

37、守蛋白质，可识别多肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。包括：热休克蛋白（heat shock protein,HSP）：HSP70、HSP40和GreE族 伴侣素（chaperonins）：GroEL和GroES家族,2.蛋白二硫键异构酶：,多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔中活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。,3.肽酰-脯氨酰顺反异构酶：,多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。,