生物化學(xué)第十一章遺傳信息傳遞與表達(dá)11.1 新建課程目錄

1、生物化學(xué) 主講人：沈 劍第十一章 遺傳信息的傳遞遺傳的中心法則dnarna蛋白質(zhì)轉(zhuǎn) 錄復(fù)制逆 轉(zhuǎn) 錄翻 譯復(fù)制第一節(jié) dna的生物合成 dna生成方式生成方式二、rna的逆轉(zhuǎn)錄dna復(fù)制的過(guò)程 3dna復(fù)制的特點(diǎn)1dna復(fù)制的體系2一、dna的復(fù)制1、dna復(fù)制的特點(diǎn)ab1）半保留復(fù)制dna母鏈母鏈前導(dǎo)鏈前導(dǎo)鏈隨后鏈隨后鏈岡崎片段岡崎片段引物引物2）半不連續(xù)復(fù)制2、dna復(fù)制的體系3. 酶： dna聚合酶 引物酶：以dna為模板的特殊的rna聚合酶 解旋酶 dna連接酶 拓補(bǔ)異構(gòu)酶1. 模板：dna的兩條鏈2. 原料：dntp（即datp、 datp、datp 、datp ）連接酶的功能起點(diǎn)起

2、點(diǎn)起點(diǎn)3、dna復(fù)制的過(guò)程兩個(gè)新的dna拓?fù)洚悩?gòu)酶dna聚合酶iii解螺旋酶rna引物引物酶和引發(fā)體dna聚合酶issb335355rna引物單鏈rna雙鏈雙鏈dna單鏈單鏈rnadnadna逆轉(zhuǎn)錄酶單鏈dna逆轉(zhuǎn)錄酶rnadnadna逆轉(zhuǎn)錄酶二、rna的逆轉(zhuǎn)錄（四）（四）dna的突變的突變是指在各種因素作用下，是指在各種因素作用下，dnadna分子中的分子中的堿基或片段發(fā)生改變，通過(guò)堿基或片段發(fā)生改變，通過(guò)dnadna的復(fù)制遺傳的復(fù)制遺傳給后代，表現(xiàn)出異常的遺傳特征。給后代，表現(xiàn)出異常的遺傳特征。突變的形式突變的形式一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)被置換一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)被置換插入一個(gè)或幾個(gè)堿基對(duì)插入一個(gè)或幾

3、個(gè)堿基對(duì)一個(gè)或多個(gè)堿基對(duì)缺失一個(gè)或多個(gè)堿基對(duì)缺失三、dna損傷與修復(fù)5a g c c t c a t g g c c3dna分子結(jié)構(gòu)的任何異常改變都可看做是dna損傷。3t c g g a g t a c c g g53t c g g a g a c c g g5 g1、dna損傷的因素 自發(fā)因素 物理因素：紫外線(xiàn)、電離輻射 化學(xué)因素：亞硝酸鹽 生物因素：如黃曲霉菌產(chǎn)生的黃曲 霉毒素。2、dna損傷修復(fù)在較長(zhǎng)的生命活動(dòng)中，dna發(fā)生損傷是不可避免的。針對(duì)dna損傷，生物體還存在著修復(fù)系統(tǒng)。dna損傷修復(fù)是機(jī)體糾正dna損傷，恢復(fù)dna正常結(jié)構(gòu)的過(guò)程。 光修復(fù) （人沒(méi)有） 切除修復(fù) 重組修復(fù) s

4、os修復(fù)修復(fù)的方式修復(fù)的方式示例：低波長(zhǎng)紫外線(xiàn)可使dna分子相鄰的tt堿基或cc堿基形成二聚體。光修復(fù)光修復(fù)切除修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)重組修復(fù)55重組重組修復(fù)修復(fù)5重組修復(fù)重組修復(fù)著色性干皮?。▁p）一般為常染色體隱性遺傳，偶有性聯(lián)隱性遺傳，由于切除修復(fù)過(guò)程中的核酸內(nèi)切酶缺陷造成dna修復(fù)功能異常，而使日光損傷的dna不能正常修復(fù)。第二節(jié) rna的合成 rna生成方式生成方式二、rna的復(fù)制一、轉(zhuǎn)錄 一、轉(zhuǎn)錄（dna指導(dǎo)下rna的合成）3、rna轉(zhuǎn)錄后的加工2、rna合成過(guò)程1、轉(zhuǎn)錄的體系1、轉(zhuǎn)錄體系轉(zhuǎn)錄是以雙鏈dna中的確定的一條鏈（模板鏈用于轉(zhuǎn)錄，編碼鏈不用于轉(zhuǎn)錄）為模板，以atp、ctp、

5、gtp、utp四種核苷三磷酸為原料，在rna聚合酶催化下合成rna的過(guò)程。rna的轉(zhuǎn)錄從dna模板的特定位點(diǎn)開(kāi)始，并在一定的位點(diǎn)終止。此轉(zhuǎn)錄區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)轉(zhuǎn)錄單位。 啟動(dòng)子（promoter) 終止子(terminator)模板鏈（templatte strand）編碼鏈(sense strand)非信息區(qū)5533不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄基因模板鏈編碼鏈條5353大腸桿菌rna聚合酶的結(jié)構(gòu)示意圖核心酶(2)起始因子和模板dna結(jié)合起始和催化聚合反應(yīng)？全酶( )rnarna聚合酶催化的反應(yīng)聚合酶催化的反應(yīng)acgacguu模板dna5353新合成rna復(fù) 制轉(zhuǎn) 錄模 板dna雙鏈dna一條鏈中的一段原 料dntpn

6、tp引 物需要不需要酶dna聚合酶rna聚合酶產(chǎn) 物dnarna配 對(duì)atgcat、ugcdna 復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的比較起始雙鏈dna局部解開(kāi)磷酸二酯鍵形成終止階段解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段53rna 啟動(dòng)子（promoter) 終止子(terminator)5rna聚合酶5353553離開(kāi)2、rna合成rna鏈的延伸圖解rnarna鏈的延伸圖解鏈的延伸圖解35rna-dna雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向新生rna復(fù)鏈解鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）延長(zhǎng)部位原核生物中rrna前體的加工3、rna合成后加工trna前體分子的加工rnaaseprnaasefrnaaseprnaasefrnaasedrnaaseda

7、cc表示核酸內(nèi)切酶的作用 表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用 表示核酸外切酶的作用 表示異構(gòu)化酶的作用 c、修飾：形成稀有堿 基如dh2 。b、末端添加：3端 添加cca序列。a、切除trna前體兩端 多余的序列：5端 切除幾到10個(gè)核苷酸。酵母菌trna前體的加工trna前體成熟trna加工真核細(xì)胞真核細(xì)胞mrnamrna的加工的加工5 “帽子”polya 3 順?lè)醋?cistron ) m7g-5ppp-n-3 paaaaaaa-oh 5端接上一個(gè)“帽子”(cap)結(jié)構(gòu) 3端添加polya“尾巴”,由rna末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化 剪接：剪去內(nèi)含子(intron)，拼接外顯子(extron)真核生物和原核

8、生物轉(zhuǎn)錄的差別真核生物和原核生物轉(zhuǎn)錄的差別dna核核糖體新生蛋白質(zhì)真核生物原核生物mrna前體轉(zhuǎn)運(yùn)加工mrnamrna 真核生物中轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在不同的區(qū)域 rna聚合酶不相同 啟動(dòng)子不同 轉(zhuǎn)錄后rna加工修飾不同a. 負(fù)鏈的合成b. 正鏈的合成病毒的正鏈復(fù)制中間體復(fù)制中間體新合成的正鏈新合成的負(fù)鏈負(fù)鏈二、rna指導(dǎo)下rna的合成(rna的復(fù)制)dnarna蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯儲(chǔ)存信息最終產(chǎn)物mrna（模板）第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成遺傳信息表達(dá)一、蛋白質(zhì)的生物合成體系二、蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程一、蛋白質(zhì)的生物合成體系蛋白質(zhì)的生物合成是在酶的參與下，以氨基酸為原料，mrna為直接模板，

9、trna為運(yùn)載工具，在核糖體上共同協(xié)調(diào)完成。rnarna在蛋白質(zhì)生物合成中的作用在蛋白質(zhì)生物合成中的作用參與蛋白質(zhì)生物合成的參與蛋白質(zhì)生物合成的rna：mrnatrnarrna1、mrna的作用模板mrna分子中從5 3 方向每3個(gè)相鄰的核苷酸為一組形成三聯(lián)體，為一個(gè)遺傳密碼，也稱(chēng)密碼子。a g c c u c a u g g c c密碼子密碼子密碼子密碼子mrna53第一位核苷酸第三位核苷酸第二位核苷酸ucaguuuu苯丙氨酸ucu絲氨酸uau酪氨酸ugu半胱氨酸uuucuccuacugccuua亮氨酸ucauaa終止密碼uga終止密碼auugucguagugg色氨酸gccuu亮氨酸ccu脯

10、氨酸cau組氨酸cgu精氨酸ucucccccaccgcccuaccacaa谷氨酰胺cgaacugccgcagcgggaauu異亮氨酸acu蘇氨酸aau天冬酰胺agu絲氨酸uaucaccaacagccauaacaaaa賴(lài)氨酸aga精氨酸aaug甲硫氨酸acgaagaggggguu纈氨酸gcu丙氨酸gau天冬氨酸ggu甘氨酸ugucgccgacggccguagcagaa谷氨酸ggaaguggcggaggggg遺傳密碼的特點(diǎn):1、連續(xù)性、方向性5a g c c u c a u g g c cmrna3丙氨酸絲氨酸組氨酸甘氨酸a g c g c u c a u g g c cmrna53脯氨酸絲氨酸甲

11、硫氨酸丙氨酸2、密碼的簡(jiǎn)并性氨基酸氨基酸密碼子數(shù)目密碼子數(shù)目氨基酸氨基酸密碼子數(shù)目密碼子數(shù)目丙氨酸4亮氨酸6精氨酸6賴(lài)氨酸2天冬酰胺2甲硫氨酸1天冬氨酸2苯丙氨酸2半胱氨酸2脯氨酸4谷氨酰胺2絲氨酸6谷氨酸2蘇氨酸4甘氨酸4色氨酸1組氨酸2酪氨酸2異亮氨酸3纈氨酸43、密碼的通用性4、搖擺性2、trna的作用轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的工具trna和氨基酸的結(jié)合是有特異性的，trna氨基酸臂3末端cca-oh可與氨基酸以共價(jià)鍵結(jié)合。533、rrna的作用rrna與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成核糖體，是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所。ap1、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)2、肽鏈的生成3、肽鏈合成后的加工和修飾二、蛋白質(zhì)的生物合成過(guò)程氨基酸+tr

12、na氨基酰-trnaatpamp+ppi1、氨基酸的活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酰-trna合成酶2、肽鏈的生成起始延長(zhǎng)終止起始3、大亞基結(jié)合2、起始trna結(jié)合1、mrna就位延長(zhǎng)2、轉(zhuǎn)肽3、移位1、氨基酰trna結(jié)合終止1.n-端甲酰甲硫氨酸或甲硫氨酸的切除2.部分肽段的水解切除3.氨基酸殘基的修飾4.新生肽鏈的折疊5.亞基的聚合6.輔基連接3、肽鏈合成后的加工和修飾 基因工程亦稱(chēng)遺傳工程，即利用dna重組技術(shù)的方法，把dna作為組件，在細(xì)胞外將一種外源dna（目的基因）和載體dna重新組合連接（重組），最后將重組體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞，使外源基因dna在宿主細(xì)胞中，隨細(xì)胞的繁殖而增殖（cloning，克?。?，或最后得到表達(dá)，最終獲得基因表達(dá)產(chǎn)物或改變生物原有的遺傳性狀。第四節(jié)第四節(jié) genetic engineeringgenetic engineering克隆羊多利的誕生克隆羊多利的誕生胚胎羊乳腺上皮細(xì)胞（提供dna）母羊除去細(xì)胞核的卵母細(xì)胞（受體）體外融合植入受體母羊1、體外基因重組、體外基因重組 l 目的基因的制備目的基因的制備l載體的構(gòu)建：質(zhì)?；蜉d體的構(gòu)建：質(zhì)?；蚴删w噬