個(gè)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(xì)胞、個(gè)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(zhì)完整、準(zhǔn)確的復(fù)制并分配至子代細(xì)胞。 細(xì)胞、個(gè)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(xì)胞核第一節(jié) 核被膜第二節(jié) 染色質(zhì)和染色體第三節(jié) 核仁第四節(jié) 遺傳物質(zhì)的復(fù)制第五節(jié) 遺傳信息的表達(dá)第四章 細(xì)胞核第一節(jié) 核被膜DNA復(fù)制 ：由一個(gè)親代DNA雙螺旋產(chǎn)生兩個(gè)子代DNA雙螺旋的過程。艱巨任務(wù)：在子代細(xì)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(fù)制 ：由一個(gè)親代DNA雙螺旋產(chǎn)生兩個(gè)子代DNA雙螺旋一、DNA 復(fù)制過程及其特征1.半保留復(fù)制復(fù)制從復(fù)制起始點(diǎn)開始復(fù)制叉、雙向復(fù)制和復(fù)制泡復(fù)制叉的不對稱性：前導(dǎo)鏈、后

2、隨鏈和岡崎片段校讀糾錯(cuò)機(jī)制整個(gè)染色體的復(fù)制 第四節(jié) 遺傳物質(zhì)的復(fù)制一、DNA 復(fù)制過程及其特征 第四節(jié) 遺傳物質(zhì)的復(fù)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(gè)子代雙螺旋的模板,新鏈的核苷酸序列與模板鏈序列互補(bǔ)。DNA聚合酶催化半保留復(fù)制：復(fù)制后的DNA分子，各含有1條原來的舊鏈和1條新鏈，兩個(gè)新合成的雙螺旋都是原來雙螺旋的精確復(fù)制品，這稱為半保留復(fù)制。ATCGGCAATTGCACG模板鏈新鏈T親代DNA雙螺旋中2. 復(fù)制從復(fù)制起始點(diǎn)開始2. 復(fù)制從復(fù)制起始點(diǎn)開始復(fù)制起始點(diǎn)：特殊的DNA序列在細(xì)菌只有一個(gè)，在真核細(xì)胞有多個(gè)。細(xì)菌真核細(xì)胞基因組（核

3、苷酸對）數(shù)百萬個(gè)3.2 109 （人）速度500個(gè)核苷酸/秒50個(gè)核苷酸/秒復(fù)制起始點(diǎn)一個(gè)多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)：特殊的DNA序列細(xì)菌真核細(xì)胞基因組數(shù)百萬個(gè)3.2在真核細(xì)胞的染色體上，復(fù)制由多處復(fù)制起始點(diǎn)同時(shí)向兩個(gè)方向推進(jìn)。在真核細(xì)胞的染色體上，復(fù)制由多處復(fù)制起始點(diǎn)DNA雙鏈解旋與復(fù)制的起始需要大量蛋白質(zhì)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(bǔ)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(fù)制就自動(dòng)開始了么？DNA雙鏈解旋與復(fù)制的起始DNA雙鏈打開后（配對堿基之間的氫3.復(fù)制

4、叉、雙向復(fù)制和復(fù)制泡 復(fù)制叉: 已經(jīng)打開的2條單鏈與未解開的雙鏈間形成Y形。復(fù)制泡:復(fù)制叉由復(fù)制起始位點(diǎn)向兩邊移動(dòng)，形成復(fù)制泡。復(fù)制叉 la fourche de rplication3.復(fù)制叉、雙向復(fù)制和復(fù)制泡 復(fù)制叉: 已經(jīng)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(fù)制叉推進(jìn)方向相反。DNA聚合酶催化DNA復(fù)制時(shí)的幾個(gè)特點(diǎn)：*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(fù)制叉的不對稱性：前導(dǎo)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(fù)制叉的不對稱性：前導(dǎo)鏈、后隨鏈和岡崎片段問題：?OK4. 復(fù)制叉的不對稱性： 前導(dǎo)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(dǎo)鏈另一條新鏈： 53方向間斷合成后隨鏈4. 復(fù)制叉的不對稱性：答案：4. 復(fù)制叉的不對稱性： 前導(dǎo)鏈、后隨鏈和岡崎片段4. 復(fù)制叉的不對稱性：4. 復(fù)制叉的不對稱性： 前導(dǎo)鏈、后隨鏈和岡崎片段前導(dǎo)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(dǎo)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(fù)制叉的不對稱性：前導(dǎo)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(gòu)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(gè)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(gè)相鄰DNA片段DNA 聚合酶將相鄰片段的5RNA引物切除并填補(bǔ)空隙DNA聚合酶在RNA引物3端延伸新DNA鏈根據(jù)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(gè)相鄰DNA片段DNA 聚合酶3355 復(fù)制叉推進(jìn)方向 復(fù)制起始點(diǎn)模板鏈復(fù)制起始

7、點(diǎn)DNA的雙向復(fù)制示意圖復(fù)制叉推進(jìn)方向3355 復(fù)制叉推進(jìn)方向 復(fù)制起始點(diǎn)模板鏈復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制的主要步驟在復(fù)制起始點(diǎn)打開雙鏈合成一段RNA引物前導(dǎo)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(fù)制復(fù)制的主要步驟DNA雙鏈復(fù)制6整個(gè)染色體的復(fù)制多個(gè)復(fù)制泡不斷產(chǎn)生。端粒酶保證真核染色體末端的完整復(fù)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(cuò)機(jī)制復(fù)制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的核苷酸堿基配對，DNA聚合酶會(huì)發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤。末端復(fù)制6整個(gè)染色體的復(fù)制多個(gè)復(fù)制泡不斷產(chǎn)生。5校讀糾錯(cuò)機(jī)制復(fù)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(dá) 一、基因的轉(zhuǎn)錄 從DNA到RNA 二、基因的翻譯 從RNA到蛋白質(zhì)基因的表達(dá)由基因轉(zhuǎn)錄為RNA分子并翻譯成蛋白質(zhì)分子的過程。第五節(jié) 遺傳信息的表達(dá)基因的表達(dá)由基因轉(zhuǎn)錄為RNA分子并 中心法則 細(xì)胞內(nèi)的基因先將它的遺傳信息轉(zhuǎn)錄在mRNA上，再經(jīng)過翻譯，將特定的遺傳信息翻譯為特定的蛋白質(zhì)。 中心法則一、基因的轉(zhuǎn)錄 從DNA到RNA(同樣的語言)（一）轉(zhuǎn)錄過程（二）有意義鏈和反意義鏈（三）真核RNA的轉(zhuǎn)錄后加工第五節(jié) 遺傳信息的表達(dá)一、基因的轉(zhuǎn)錄第五節(jié) 遺傳信息的表達(dá)啟動(dòng)子和終止子：基因上特殊的DNA序列，對RNA聚合酶

9、發(fā)出轉(zhuǎn)錄開始和終止的信號(hào)。（一）轉(zhuǎn)錄過程RNA聚合酶：催化轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，所以又叫轉(zhuǎn)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(bǔ)的RNA鏈。啟動(dòng)子和終止子：（一）轉(zhuǎn)錄過程RNA聚合酶：催化轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，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(gè)與模板序列互補(bǔ)的RNA分子。（一）轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄:聚合酶遇到啟動(dòng)子序列就與之結(jié)合,打開雙鏈，開始催化轉(zhuǎn)錄,同時(shí)沿著DNA模板移動(dòng)，直至遇到終止子序列，轉(zhuǎn)錄結(jié)束。轉(zhuǎn)

10、錄RNA聚合酶催化基因的轉(zhuǎn)錄:聚合酶遇到啟動(dòng)子序列就與之結(jié)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(bǔ)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(zhuǎn)錄出來的RNA鏈序列與基因鏈相同，只是T換成U。基因鏈: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(zhuǎn)錄的模板，即反基因鏈，由此轉(zhuǎn)錄出來的RNA鏈序列與模板鏈互補(bǔ)，與基因鏈相同。一段細(xì)菌染色體上多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄方向 一段細(xì)菌染色體上多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄方向轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物主要有mRNA、rRNA和tRNA。真核細(xì)胞中每個(gè)mRNA分

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

12、的轉(zhuǎn)錄、翻譯過程細(xì)菌基因與真核生物(三)、真核細(xì)胞RNA的轉(zhuǎn)錄后加工真核細(xì)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(xì)胞RNA的轉(zhuǎn)錄后加工mRNA (真核加工)(三)、真核細(xì)胞RNA的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)3-PolyA 序列3. 拼接 切除內(nèi)含子并聯(lián)結(jié)外顯子4. RNA 編輯 擴(kuò)充遺傳信息 遺傳信息如何從RNA轉(zhuǎn)換到蛋白質(zhì)翻譯遺傳信息如何從RNA轉(zhuǎn)換到蛋白質(zhì)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(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸序列的過程，是

13、基因表達(dá)的最終目的。二、基因的翻譯從RNA到蛋白質(zhì) (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(xì)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(fù)制過程 DNA復(fù)制從復(fù)制起始點(diǎn)開始,在起始蛋白為首的一個(gè)多酶復(fù)合體的作用下，雙鏈解開，形成兩個(gè)方向相反的復(fù)制叉。在復(fù)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(fù)制叉向相反兩個(gè)方向推進(jìn)，就形成復(fù)制泡。復(fù)制泡在各個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)發(fā)生并增大，使DNA分子得到完整復(fù)制。 本部分小結(jié) 復(fù)制過程本部分小結(jié)轉(zhuǎn)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(bǔ)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(zhuǎn)錄過程轉(zhuǎn)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(fù)制和轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn) 復(fù)制 轉(zhuǎn)錄目的 復(fù)制遺傳物質(zhì) 轉(zhuǎn)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(chǎn)物 完整的染色體分子 一個(gè)特異的RNA分子 (子代DNA) (mRNA,rRNA,tRNA或snRNA)首發(fā)事件 起始蛋白識(shí)別 聚合酶識(shí)別并結(jié)合至 復(fù)制起始點(diǎn) 基因啟動(dòng)子比較DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的特點(diǎn)思考題1.解釋下