生物化学第十三章蛋白质的生物合成及基因工程.ppt

第十三章 蛋白质的生物合成及基因工程 第二节 蛋白质合成体系 20种氨基酸, mRNA、tRNA、核糖体、 酶和因子, 无机离子、ATP 、GTP 二、参与蛋白质合成的三类RNA及核糖体 与蛋白质一起构成核糖体——蛋白质合成“工厂” 特定的tRNA搬运特定的氨基酸，保证了遗传信息传递的准确 结合氨基酸：一种氨基酸有几种tRNA携带，结合需要ATP供能,氨基酸结合在tRNA3‘-CCA的位置。 氨基酸活化的总反应式 三.遗传密码 (一)三联体密码的确立 1954年,物理学家伽莫夫首先对遗传密码进行探讨。(68年诺贝尔生理学医学奖 ) 第三节 蛋白质的合成机制 以mRNA为模板，氨基酸经活化获得的氨酰tRNA为原料，GTP、ATP供能，在核糖体中完成。 第四节 基因突变和DNA损伤的修复 在基因内部某些位点的碱基发生改变或碱基排列顺序发生变化称基因突变。 理化因素：紫外线、电离辐射及化学诱变剂等； 生物因素：噬菌体或病毒感染、转位因子的作用，以及DNA复制错误等。 突变的类型可分为碱基置换、碱基插入或缺失等。 1.引起基因突变的物理因素 （1）紫外线：紫外线（尤其是波长为200～300nm光波）的照射可导致DNA分子中相邻两个胸嘧啶的第5、6位碳碳双键打开，形成共价二聚体。 （2）电离辐射：指受到X、α、β或γ射线的照射。 DNA吸收射线粒子后，分子发生电离，接着出现结构上的变化。另一方面，DNA周围介质受到辐射产生的自由基、过氧化物等，也可与DNA碱基或其他基团作用，导致结构改变，发生突变。 2.引起基因突变的化学因素 引起基因突变的化学因素指那些能与DNA分子发生化学反应并诱发突变的物质，称之为诱变剂。 主要包括亚硝酸、羟胺、碱基类似物、烷化剂及某些染料等。它们引起基因突变的机理各不相同。 （1）亚硝酸作用于核酸的碱基可引起氧化脱氨，使碱基上原来是氨基的位置转变为酮基，即可使A转变为I，C变为U，G变为X。随着DNA复制，原来的AT对可变成GC对；原来的GC对可变成AT对。 （2）碱基类似物主要有胸嘧啶的类似物5-溴尿嘧啶（5-BU）和腺嘌呤的类似物2-氨基嘌呤（2-AP）。复制时5-UB除与A配对外还可与G配对；2-AP除与T配对外还可与C配对，因而经过几代DNA复制，原来的AT对可变为GC对，或GC对变为AT对。 （3）烷化剂主要有硫酸二甲酯和硫酸二乙酯等。 烷化剂可使 DNA的脱氧核糖及碱基烷基化，引起突变。碱基一旦脱落，会造成复制时新进入的碱基无配对依据，发生碱基错配，甚至额外插入或丢失碱基，引起突变。 （4）某些抗菌素、色素和染料的作用。 一些带有稠环结构的抗菌素、色素和染料，如放线菌素D、丫啶橙和溴乙锭等，其分子的杂环平面可嵌入到DNA分子的两个碱基对之间，使DNA分子扭曲变形，并可产生局部解链区而使分子增长。嵌入的杂环可起到附加碱基的作用，复制时子链容易在此位点插入额外碱基，引起插入突变或称移码突变。 3.生物因素引起的基因突变 能够引起基因突变的生物因素有噬菌体或病毒感染、转位因子的作用，以及DNA复制错误等。 一方面DNA受到自然因素或诱变因素作用，结构会出现不同程度的损伤或产生突变； 另一方面生物体中存在有特殊的修复系统，可以对某些损伤进行适当的修复； 这两方面的统一，构成了生物遗传、变异和选择进化的基本特征。 修复分为两大类： 一类是把错误的碱基去除，换成正确碱基，使损伤部位恢复正常，称之为校正修复； 另一类修复差错率高，称为倾错性修复。 切除修复是在多种酶参与下将DNA分子中受损伤的部分切除，并以完整的那一条链为模板，合成出切除的部分，从而使DNA恢复正常结构的过程。 这是生物界普遍存在的一种修复机制，它对多种损伤均能起修复作用。参与DNA切除修复的酶主要有：特异的修复内切酶、核酸外切酶、DNA聚合酶及连接酶等。 （3）重组修复 含嘧啶二聚体及其他损伤的DNA也可以先复制，后修复。 2.SOS修复（倾错性修复） SOS修复是细胞DNA受到损伤致使复制受阻的紧急情况下，为求得生存出现的应急效应。 在DNA复制受到抑制的紧急情况下，细胞内通过复杂的调控机制，诱导产生一种缺乏校对功能的DNA聚合酶，它可促使四种dNTP中任何一种与模板损伤部位的碱基配对，掺入到新生的子链上。 这样受损伤的母链虽可进行复制，但却增加了复制错误机率，其结果是提高了生物的存活率，却增加了变异率。 SOS修复广泛存在于原核与真核生物中，它是生物在不利环境中求得生存的一种基本功能。 第五节 基因工程 在体外将不同的DNA片段（目标基因与载体）连接起来，形成重组体，再把它导入特定受体细胞，随着受体细胞的繁殖，重组体DNA得到扩增，目的基因得以表达，