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13基因的表现
第十一章:遺傳 第三節 基因的表現 分子生物學的中心法則 DNA ↓(轉錄) RNA ↓(轉譯) 蛋白質 原核與真核生物轉錄與轉譯的比較 1.原核生物-在細胞質中同時進行轉錄與轉譯 2.真核生物- (1)細胞核內進行轉錄與修飾剪接。 (2)mRNA由核孔進入細胞質進行轉譯。 原核生物 真核生物 轉錄:合成RNA 1.RNA聚合酶附著在啟動子(一段DNA序列) 上,將DNA雙螺旋打開。 2.以DNA其中一股為模版,5’端往3’端逐一 將核苷酸串連起來,直到遇到代表終止意 義的鹼基訊號為止。 3.轉錄產生的RNA稱為初級轉錄本。 想一想 ◎RNA聚合酶和DNA聚合酶在下列特性上有何異同:模版需求、引子需求、所用核苷酸之類型、新股合成方向? 1.模版需求:都是以DNA為模版, 但RNA聚合酶只用到DNA其中一股 2.引子需求:DNA聚合酶需要引子, RNA聚合酶不需要 3.核苷酸類型:DNA-dATP 、dGTP、dCTP、dTTP RNA-ATP、GTP、CTP、UTP 4.新股合成方向:都是5’往3’方向 RNA的修飾 在真核細胞中,初級轉錄本需再經過修飾之後 ,才能經由核孔進入細胞質: 1. 5’ 端會被加上端帽 2. 3’ 端則被加上多腺核苷酸尾 3.剪接:剪接體將內含子切除, 並將各個外顯子序列銜接起來 ,才能成為成熟的mRNA。 RNA的修飾 (續) 1.一般而言,剪接程序將一個基因的所有外顯子銜接在一起,但有時只用到其中的某些外顯子以合成成熟的mRNA。 2.這種剪接的方式有可能使同一基因在不同細胞或相同細胞之不同發育時期,產生不同編碼的mRNA分子,因而合成不同蛋白質。 密碼子 與 胺基酸 1.合成蛋白質時三個核苷酸為一組遺傳密碼 ,mRNA上的三聯密碼稱為「密碼子」, tRNA上的三聯密碼稱為「反密碼子」。 2.遺傳密碼共有64組,其中61組對應特定的 胺基酸。某些胺基酸與兩組以上的密碼對應 3.起始密碼子:AUG(甲硫胺酸) 終止密碼子:UAA、UAG、UGA 遺傳密碼的共通性 1.遺傳密碼幾乎是生物體間共通的語言。 2.基因轉移到另一種動物體內後仍能正確 的轉錄、轉譯,產生蛋白質。 3.實例:水母的綠螢光基因能表現在魚類 及昆蟲身上。 轉譯-蛋白質的合成 1.DNA轉錄為mRNA,並經過修飾剪接後 ,進入細胞質,附在核糖體上。 2.tRNA的3’端攜帶胺基酸到核糖體。 3.tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子 配對,將遺傳密碼轉譯為胺基酸長鏈。 4.胺基酸鏈經過修飾與折疊形成蛋白質。 核糖體的構造 1.核糖體由大次單元與小次單元位組成。 2.核糖體上有三個tRNA的附著位置: (1)P位- 位於中間,是起使tRNA的結合位, 胺基酸在此逐一連接形成胜肽(peptide) (2)A位-攜帶著下一個胺基酸(amino acid) 的 tRNA附著於此。 (3)E位- 釋出胺基酸的tRNA由此離開(exit) 。 轉譯三階段之一 - 起始 1.小次單元附在mRNA 5’端起始密碼(AUG)上游 2.帶有甲硫胺酸的起始tRNA以其反密碼子 (3‘-UAC-5’)與mRNA的起始密碼配對。 3.核糖體大次單元和小次單元結合在一起。 轉譯三階段之二 - 延長 1.接有一條短肽的tRNA在P位上,空出的A位被下一個 攜帶胺基酸的tRNA占據。 2.P位的多肽鏈會被移轉而與A位的胺基酸形成肽鍵。 3.核糖體在mRNA上由5’端往3’端方向移動一個密碼子 4.原來在P位已不帶胺基酸的tRNA移到E位然後脫離。 A位上帶有多肽鏈的tRNA則相對移動至P位。 轉譯三階段之三 - 終止 1.多肽合成的終止發生於mRNA的終止密碼子。 2.由於沒有任何tRNA能與終止密碼子配對,最 後在蛋白質的協助下,該核糖體的大次單元、 小次單元、多肽鏈、 mRNA各自分離。 聚核糖體 1.聚核糖體:一整串核糖體連同mRNA分子。 2.一個核糖體可以在不到一分鐘的時間內生成 一條完整的多肽,聚核糖體可以在短時間內 合成大量的蛋白質, 供生理活動所需。 電子顯微鏡下真核生物的聚核糖體。 想一想 1.一條長540個核苷酸之細菌mRNA編碼的蛋白質分子有多長?大於、等於或少於180個胺基酸? 2.已知粒線
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