第十章遺傳信息傳遞與表達(dá)

第十章遺傳信息傳遞與表達(dá)第1頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

單擊畫面繼續(xù)DNA轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄RNA復(fù)制RNA蛋白質(zhì)為什么子女與父母非常相象？基因就是指DNA中能編碼蛋白質(zhì)和功能RNA的特定核苷酸序列。第2頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)DNA的生物合成一、DNA復(fù)制方式二、參與DNA復(fù)制的因子三、DNA復(fù)制過程四、逆轉(zhuǎn)錄五、DNA損傷的修復(fù)單擊畫面繼續(xù)第3頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四一、DNA的復(fù)制方式單擊畫面繼續(xù)半保留復(fù)制(semiconservativereplication)----在DNA復(fù)制過程中，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為單鏈，分別以DNA雙螺旋中的一條鏈為模板，按堿基互補(bǔ)配對的原則合成兩條新的互補(bǔ)鏈。這樣新合成的DNA雙鏈中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過來的，另一股單鏈完全重新合成。第4頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四DNA半保留復(fù)制的證據(jù)

單擊畫面繼續(xù)第5頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四二、DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物

dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶I、II、III3.模板單鏈的DNA母鏈4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶

單擊畫面繼續(xù)第6頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性單擊畫面繼續(xù)第7頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

5′至3′的聚合活性（5′→3′）單擊畫面繼續(xù)第8頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

核酸外切酶活性

3′→5′外切酶活性

5′→3′外切酶活性單擊畫面繼續(xù)第9頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶）既能水解，又能打斷堿基互補(bǔ)配對的氫鍵拓?fù)涿涪袂袛郉NA雙鏈中的一股拓?fù)涿涪蚯袛郉NA雙鏈

（三）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）維持模板處于單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物

單擊畫面繼續(xù)第10頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（五）DNA連接酶（ligase）催化兩段DNA之間的連接單擊畫面繼續(xù)第11頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四三、DNA的復(fù)制過程（一）復(fù)制的起始單擊畫面繼續(xù)（二）復(fù)制的延伸

（三）復(fù)制的終止

第12頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

1.DNA復(fù)制的起點

原核生物從一個固定的起始點開始，同時向兩個方向進(jìn)行的，稱為雙向復(fù)制單擊畫面繼續(xù)θ復(fù)制原核生物DNA的復(fù)制（一）復(fù)制的起始第13頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

2.復(fù)制叉的形成復(fù)制叉----復(fù)制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)。單擊畫面繼續(xù)第14頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.起始的過程打開DNA超螺鏈打開雙螺旋防止復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成單擊畫面繼續(xù)第15頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA雙鏈′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第16頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開超螺旋?！?′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第17頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程解鏈酶解開DNA雙螺旋′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第18頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)DNA復(fù)制起始的過程第19頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始的過程引物酶合成引物′5′3′5′3單擊畫面繼續(xù)第20頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四二、DNA復(fù)制的延伸單擊畫面繼續(xù)1.DNA聚合酶把新生鏈的第一個脫氧核苷酸加到引物的3′-OH上，開始新生鏈的合成過程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物第21頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

組成

DNA的脫氧核糖核苷酸一個個連接起來單擊畫面繼續(xù)3′,5′-磷酸二酯鍵引物第22頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA單擊畫面繼續(xù)引物第23頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA單擊畫面繼續(xù)引物第24頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA單擊畫面繼續(xù)引物第25頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT單擊畫面繼續(xù)引物第26頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA單擊畫面繼續(xù)引物第27頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT單擊畫面繼續(xù)引物第28頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC單擊畫面繼續(xù)引物第29頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板鏈單擊畫面繼續(xù)DNA新鏈引物第30頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四單擊畫面繼續(xù)DNA聚合酶DNA聚合酶2.岡崎片段岡崎片段岡崎用電子顯微鏡看到了DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在與DNA復(fù)制叉上其中的一股。后來就把這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。第31頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四3.半不連續(xù)復(fù)制領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3單擊畫面繼續(xù)半不連續(xù)復(fù)制

DNA復(fù)制時,一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)的,另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)的,稱為半不連續(xù)復(fù)制。第32頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四三復(fù)制的終止復(fù)制有終止信號polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。單擊畫面繼續(xù)第33頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第34頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四領(lǐng)頭鏈隨從鏈岡崎片段5′3′′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物課堂小結(jié)第35頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四四、逆轉(zhuǎn)錄1、逆轉(zhuǎn)錄：是以RNA為模板合成DNA的過程。2、逆轉(zhuǎn)錄酶：是一種以RNA為模板的DNA聚合酶。沒有3’5’外切酶的活性，所以沒有校對功能，逆轉(zhuǎn)錄的錯配率高。第36頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四五、DNA的損傷修復(fù)突變可分為：自發(fā)突變、人工誘變突變的意義突變是進(jìn)化、分化的分子基礎(chǔ)只有基因型改變的突變致死性的突變突變是某些疾病的發(fā)病基礎(chǔ)DNA

的損傷也稱突變，是指DNA分子上堿基的改變。第37頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四二、引發(fā)突變的因素

誘變因素及突變類型第38頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四三、突變分子改變的類型錯配（點突變）一個堿基改變?nèi)笔?、插入和框移突變片段插入或缺失重排較大片段重組或重排第39頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四四、損傷的修復(fù)損傷--復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變光修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)第40頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（一）光修復(fù)紫外光照射可使相鄰的兩個T形成二聚體

光修復(fù)酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需300-600μm波長的光。第41頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（二）切除修復(fù)參與的酶有核酸內(nèi)切酶，polⅠ

,DNA連接酶第42頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

（三）重組修復(fù)重組蛋白RecA，polⅠ，連接酶參與損傷會保留下去第43頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（四）SOS修復(fù)

DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。通過SOS修復(fù)，復(fù)制有可能繼續(xù)，細(xì)胞有可能存活，但SOS修復(fù)機(jī)制的特異性低，對堿基的識別、選擇能力差、錯誤多。

第44頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)RNA的生物合成單擊畫面繼續(xù)定義：RNA的生物合成就是轉(zhuǎn)錄，即以

DNA為模板，在依賴于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4種NTP（ATP、CTP、GTP和UTP為原料，合成RNA的過程。合成部位：細(xì)胞核合成原料：四種NTP第45頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄特點：1、轉(zhuǎn)錄單位：啟動子終止子2、不對稱轉(zhuǎn)錄：兩條DNA鏈不同時進(jìn)行轉(zhuǎn)錄的現(xiàn)象。編碼鏈或反意義鏈；模板鏈或有意義鏈3、RNA聚合酶：

全酶：有αα‘ββ’σ5個亞基組成作用識別啟動子，引發(fā)RNA的合成。

核心酶：不含σ亞基，延長RNA鏈第46頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四轉(zhuǎn)錄過程：轉(zhuǎn)錄的起始：RNA的延長：5′3′識別解鏈磷酸二酯鍵的形成（ATP、GTP）轉(zhuǎn)錄的終止：遇到終止子，RNA鏈停止延長，核心酶脫離，新RNA釋放。第47頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第48頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第49頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一條鏈AGCUGACGGUUU游離的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第50頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA的堿基互補(bǔ)配對：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第51頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

組成

RNA的核糖核苷酸一個個連接起來細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第52頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第53頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第54頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第55頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第56頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第57頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第58頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第59頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中單擊畫面繼續(xù)第60頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成單擊畫面繼續(xù)第61頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA單擊畫面繼續(xù)第62頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA單擊畫面繼續(xù)第63頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四

第三節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）在細(xì)胞質(zhì)中,以mRNA為模板,合成具有一定氨基酸順序的蛋白質(zhì)的過程。單擊畫面繼續(xù)第64頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四RNA在蛋白質(zhì)合成中的作用：一、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼：指排列在DNA或mRNA鏈上為蛋白質(zhì)氨基酸編碼的核苷酸序列。

密碼子：在mRNA分子中從5’3’方向，以AUG開始，每三個堿基組成一組稱為三聯(lián)體，每個三聯(lián)體代表一種氨基酸，所以稱之為密碼子。第65頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四UCAUGAUUAmRNA（模板）

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基單擊畫面繼續(xù)第66頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四密碼子的性質(zhì)：1、簡并性(終止密碼子UAA,UAG,UGA)2、兼職性（起始密碼子AUG,GUG）3、密碼子的連續(xù)性4、通用性與例外（或半通用性）5、閱讀方向與mRNA編碼方向一致第67頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四tRNA與解碼系統(tǒng)第68頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AAUACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA)（運(yùn)載工具）

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）單擊畫面繼續(xù)第69頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA的一端運(yùn)載著氨基酸

反密碼子單擊畫面繼續(xù)第70頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四核糖體與蛋白質(zhì)的合成場所1、核糖體的結(jié)構(gòu)2、核糖體的功能部位第71頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四一、氨基酸的活化氨基酸＋tRNA+ATP氨基酰tRNA合成酶氨基酰－tRNAATP＋PPI第72頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四肽鏈合成過程：（一）起始：1、形成30S起始復(fù)合物2、形成70S起始復(fù)合物第73頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四第74頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四（二）肽鏈的延長：1、進(jìn)位2、肽鍵的形成3、移位需延伸因子EF-Tu和GTP的協(xié)助第75頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中的mRNA

與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)第76頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA上的反密碼子與

mRNA上的密碼子互補(bǔ)配對.細(xì)胞質(zhì)中單擊畫面繼續(xù)第77頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上的相應(yīng)位置.單擊畫面繼續(xù)第78頁，共86頁，2023年，2月20日，星期四UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸縮合細(xì)胞