個體乃至物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持課件

1、 細胞、個體乃至物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持，有賴于遺傳物質完整、準確的復制并分配至子代細胞。 細胞、個體乃至物種的遺傳特性要在代代相傳中得到維持第四章 細胞核第一節(jié) 核被膜第二節(jié) 染色質和染色體第三節(jié) 核仁第四節(jié) 遺傳物質的復制第五節(jié) 遺傳信息的表達第四章 細胞核第一節(jié) 核被膜DNA復制 ：由一個親代DNA雙螺旋產生兩個子代DNA雙螺旋的過程。艱巨任務：在子代細胞誕生前迅速而精確地完成這一過程。奇跡是怎樣創(chuàng)造的？DNA復制 ：由一個親代DNA雙螺旋產生兩個子代DNA雙螺旋一、DNA 復制過程及其特征1.半保留復制復制從復制起始點開始復制叉、雙向復制和復制泡復制叉的不對稱性：前導鏈、后

2、隨鏈和岡崎片段校讀糾錯機制整個染色體的復制 第四節(jié) 遺傳物質的復制一、DNA 復制過程及其特征 第四節(jié) 遺傳物質的復制ATCGGCAATTGCACG模板鏈新鏈T親代DNA雙螺旋中的兩條核苷酸鏈分別作為生成兩個子代雙螺旋的模板,新鏈的核苷酸序列與模板鏈序列互補。DNA聚合酶催化半保留復制：復制后的DNA分子，各含有1條原來的舊鏈和1條新鏈，兩個新合成的雙螺旋都是原來雙螺旋的精確復制品，這稱為半保留復制。ATCGGCAATTGCACG模板鏈新鏈T親代DNA雙螺旋中2. 復制從復制起始點開始2. 復制從復制起始點開始復制起始點：特殊的DNA序列在細菌只有一個，在真核細胞有多個。細菌真核細胞基因組（核

3、苷酸對）數(shù)百萬個3.2 109 （人）速度500個核苷酸/秒50個核苷酸/秒復制起始點一個多個復制起始點：特殊的DNA序列細菌真核細胞基因組數(shù)百萬個3.2在真核細胞的染色體上，復制由多處復制起始點同時向兩個方向推進。在真核細胞的染色體上，復制由多處復制起始點DNA雙鏈解旋與復制的起始需要大量蛋白質和酶參與DNA雙鏈打開后（配對堿基之間的氫鍵斷開）， 兩條核苷酸鏈上的堿基種類和順序暴露出來（模板），方便單核苷酸按照堿基互補原則來配對，從而合成新的核苷酸鏈。DNA被緊密地包裝在染色體中，雙鏈如何打開？雙鏈打開后復制就自動開始了么？DNA雙鏈解旋與復制的起始DNA雙鏈打開后（配對堿基之間的氫3.復制

4、叉、雙向復制和復制泡 復制叉: 已經打開的2條單鏈與未解開的雙鏈間形成Y形。復制泡:復制叉由復制起始位點向兩邊移動，形成復制泡。復制叉 la fourche de rplication3.復制叉、雙向復制和復制泡 復制叉: 已經打開的2條單鏈與*在DNA聚合酶的催化下，許多單核苷酸（脫氧核糖核苷酸）連接起來成為一條核苷酸鏈。*新的核苷酸鏈形成需要一段引物。*DNA聚合酶只能催化單核苷酸以53方向連接。*53連續(xù)合成將使一條核苷酸鏈的延長方向與復制叉推進方向相反。DNA聚合酶催化DNA復制時的幾個特點：*在DNA聚合酶的催化下，許多單核苷酸（脫氧核糖核苷酸）連接4.復制叉的不對稱性：前導鏈、后隨

5、鏈和岡崎片段問題：一條新鏈:53方向合成，另一條新鏈如何合成？ ?OK4.復制叉的不對稱性：前導鏈、后隨鏈和岡崎片段問題：?OK4. 復制叉的不對稱性： 前導鏈、后隨鏈和岡崎片段答案：一條新鏈： 53方向不間斷合成前導鏈另一條新鏈： 53方向間斷合成后隨鏈4. 復制叉的不對稱性：答案：4. 復制叉的不對稱性： 前導鏈、后隨鏈和岡崎片段4. 復制叉的不對稱性：4. 復制叉的不對稱性： 前導鏈、后隨鏈和岡崎片段前導鏈后隨鏈一條鏈不間斷地合成，并率先發(fā)生，因而叫作前導鏈；另一條鏈間斷合成，由岡崎片段連接而成，并滯后發(fā)生，因而叫作后隨鏈。4. 復制叉的不對稱性：前導鏈后隨鏈一條鏈不間斷地合成，并率 在

6、后隨鏈合成中，由DNA聚合酶在RNA引物的3-OH上合成一段多核苷酸鏈，此DNA片段加上RNA引物構成岡崎片段。 岡崎片段DNA 聚合酶I53切除RNA引物53填充脫氧核苷酸DNA連接酶：連接兩個DNA片段岡崎片段連接:岡崎片段 在后隨鏈合成中，由DNA聚合酶在RNA引物的3-OHRNA引物岡崎片段連接酶連接2個相鄰DNA片段DNA 聚合酶將相鄰片段的5RNA引物切除并填補空隙DNA聚合酶在RNA引物3端延伸新DNA鏈根據模板在引物酶作用下生成RNA引物舊鏈 新鏈間斷合成的新鏈 后隨鏈RNA引物岡崎片段連接酶連接2個相鄰DNA片段DNA 聚合酶3355 復制叉推進方向 復制起始點模板鏈復制起始

7、點DNA的雙向復制示意圖復制叉推進方向3355 復制叉推進方向 復制起始點模板鏈復制起始點復制的主要步驟在復制起始點打開雙鏈合成一段RNA引物前導鏈合成（DNA鏈在RNA引物后面開始合成）后隨鏈合成(岡崎片段在引物后開始合成）DNA雙鏈復制復制的主要步驟DNA雙鏈復制6整個染色體的復制多個復制泡不斷產生。端粒酶保證真核染色體末端的完整復制。 DNA新鏈合成完畢后立即就有組蛋白與之裝配，新的核小體形成。5校讀糾錯機制復制過程中出現(xiàn)錯誤的核苷酸堿基配對，DNA聚合酶會發(fā)現(xiàn)并糾正錯誤。末端復制6整個染色體的復制多個復制泡不斷產生。5校讀糾錯機制復制組蛋白核心DNA雙鏈合成的新鏈舊鏈（模板鏈）新的組蛋

8、白核心組蛋白核心DNA雙鏈合成的新鏈舊鏈（模板鏈）新的組第五節(jié) 遺傳信息的表達 一、基因的轉錄 從DNA到RNA 二、基因的翻譯 從RNA到蛋白質基因的表達由基因轉錄為RNA分子并翻譯成蛋白質分子的過程。第五節(jié) 遺傳信息的表達基因的表達由基因轉錄為RNA分子并 中心法則 細胞內的基因先將它的遺傳信息轉錄在mRNA上，再經過翻譯，將特定的遺傳信息翻譯為特定的蛋白質。 中心法則一、基因的轉錄 從DNA到RNA(同樣的語言)（一）轉錄過程（二）有意義鏈和反意義鏈（三）真核RNA的轉錄后加工第五節(jié) 遺傳信息的表達一、基因的轉錄第五節(jié) 遺傳信息的表達啟動子和終止子：基因上特殊的DNA序列，對RNA聚合酶

9、發(fā)出轉錄開始和終止的信號。（一）轉錄過程RNA聚合酶：催化轉錄反應，所以又叫轉錄酶。作用是解開DNA雙鏈，以其中的一條鏈為模板，將4種三磷酸核苷酸聚合成與模板鏈互補的RNA鏈。啟動子和終止子：（一）轉錄過程RNA聚合酶：催化轉錄反應，所在RNA聚合酶作用下，以DNA的一條鏈上的一段序列為模板，按照堿基配對原則，以4種三磷酸核苷酸為原料，合成一個與模板序列互補的RNA分子。（一）轉錄過程553353在RNA聚合酶作用下，以DNA的一條鏈上的一段序列為模板，按RNA聚合酶催化基因的轉錄:聚合酶遇到啟動子序列就與之結合,打開雙鏈，開始催化轉錄,同時沿著DNA模板移動，直至遇到終止子序列，轉錄結束。轉

10、錄RNA聚合酶催化基因的轉錄:聚合酶遇到啟動子序列就與之結合,基因鏈:基因遺傳信息所在的DNA單鏈。反基因鏈:與基因鏈互補的DNA單鏈。mRNA 鏈：序列與基因鏈相同（T=U）(二)有意義鏈和反意義鏈 基因鏈或有意義鏈反基因鏈或反意義鏈基因鏈轉錄出來的RNA鏈序列與基因鏈相同，只是T換成U?；蜴?基因遺傳信息所在的DNA單鏈。(二)有意義鏈和反意義 一段DNA上總是只有一條鏈作為轉錄的模板，即反基因鏈，由此轉錄出來的RNA鏈序列與模板鏈互補，與基因鏈相同。一段細菌染色體上多個基因的轉錄方向 一段細菌染色體上多個基因的轉錄方向轉錄產物主要有mRNA、rRNA和tRNA。真核細胞中每個mRNA分

11、子（信使RNA）只攜帶一條多肽鏈的遺傳信息，指導一條多肽鏈的合成。轉錄產物主要有mRNA、rRNA和tRNA。真核細胞中每個mtRNA(轉運RNA)是mRNA與氨基酸之間的銜接分子，每種tRNA只能轉運一種特定的氨基酸。氨基酸接受臂反密碼環(huán)tRNA結構圖tRNA(轉運RNA)是mRNA與氨基酸之間的銜接分子，氨基rRNA（核糖體RNA）rRNA和蛋白質組成核糖體，為蛋白質合成提供場所。核糖體小亞基中的rRNA結構圖襻環(huán)rRNA（核糖體RNA）rRNA和蛋白質組成核糖體，為蛋白質細菌基因與真核生物基因的比較(三)、真核細胞RNA的轉錄后加工真核細胞原核細胞細胞核轉錄轉錄翻譯翻譯原核生物和真核生物

12、的轉錄、翻譯過程細菌基因與真核生物(三)、真核細胞RNA的轉錄后加工真核細胞mRNA (真核加工)rRNA (真核、原核均加工)tRNA (真核、原核均加工)(三)、真核細胞RNA的轉錄后加工mRNA (真核加工)(三)、真核細胞RNA的轉錄后加工 mRNA的加工 作用1. 加帽 增加穩(wěn)定性5-三磷酸-7-甲基鳥苷2. 加尾 和轉運有關3-PolyA 序列3. 拼接 切除內含子并聯(lián)結外顯子4. RNA 編輯 擴充遺傳信息 遺傳信息如何從RNA轉換到蛋白質翻譯遺傳信息如何從RNA轉換到蛋白質翻譯遺傳信息的翻譯是指以mRNA為模板，把核苷酸鏈上的三聯(lián)遺傳密碼轉換成蛋白質多肽鏈的氨基酸序列的過程，是

13、基因表達的最終目的。二、基因的翻譯從RNA到蛋白質 (不同的語言核苷酸/氨基酸)翻譯的具體過程將在第五章第二節(jié)作詳細討論遺傳信息的翻譯是指以mRNA為模板，把核苷酸鏈二、基因的翻譯 復制過程 DNA復制從復制起始點開始,在起始蛋白為首的一個多酶復合體的作用下，雙鏈解開，形成兩個方向相反的復制叉。在復制叉上，DNA聚合酶分別以DNA雙鏈中的一條為模板，4種三磷酸脫氧核苷酸為原料，合成兩條新的DNA鏈。隨著復制叉向相反兩個方向推進，就形成復制泡。復制泡在各個復制起始點發(fā)生并增大，使DNA分子得到完整復制。 本部分小結 復制過程本部分小結轉錄過程中也需要把DNA雙鏈打開，基因鏈上的堿基種類和排列暴露

14、出來，方便單核苷酸按照堿基互補原則來配對，在RNA聚合酶的催化下，許多單核苷酸（核糖核酸）連接起來成為一條核苷酸鏈。從而合成與基因鏈的堿基排列相同的核糖核苷酸鏈（RNA）。轉錄過程轉錄過程中也需要把DNA雙鏈打開，基因鏈上的堿基種類和排列暴比較DNA復制和轉錄的特點 復制 轉錄目的 復制遺傳物質 轉錄遺傳信息模板 完整的染色體分子 染色體分子上一段DNA(基因)催化合成的酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶原料 4種脫氧核糖核苷酸 4種核糖核苷酸 dATP,dTTP,dCTP,dGTP ATP,UTP, CTP,GTP產物 完整的染色體分子 一個特異的RNA分子 (子代DNA) (mRNA,rRNA,tRNA或snRNA)首發(fā)事件 起始蛋白識別 聚合酶識別并結合至 復制起始點 基因啟動子比較DNA復制和轉錄的特點思考題1.解釋下