遺傳信息傳遞中心法則及基因表達(dá)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 DNA復(fù)制過(guò)程是一個(gè)高度精確的過(guò)程，據(jù)估計(jì)，大腸桿菌復(fù)制過(guò)程是一個(gè)高度精確的過(guò)程，據(jù)估計(jì)，大腸桿菌DNA復(fù)制復(fù)制109-1010堿基對(duì)僅出現(xiàn)一個(gè)誤差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主要有以下三點(diǎn)堿基對(duì)僅出現(xiàn)一個(gè)誤差，保證復(fù)制忠實(shí)性的原因主要有以下三點(diǎn):a、DNA聚合酶的高度專一性（嚴(yán)格遵循聚合酶的高度專一性（嚴(yán)格遵循 堿基配對(duì)原則）堿基配對(duì)原則）b、DNA聚合酶的校對(duì)功能聚合酶的校對(duì)功能（錯(cuò)配堿基被（錯(cuò)配堿基被3-5 外切酶切除）外切酶切除）c、起始時(shí)以、起始時(shí)以RNA作為引物作為引物第1頁(yè)/共53頁(yè)3 3 5 5 錯(cuò)配堿基錯(cuò)配堿基3 - 5 核酸外切核酸外切酶水解位點(diǎn)酶水解位點(diǎn)第2頁(yè)/共53

2、頁(yè)第3頁(yè)/共53頁(yè)5 5 - -核酸核酸外切酶外切酶3 3 - -核酸核酸外切酶外切酶裂縫裂縫聚合中心聚合中心裂縫內(nèi)部裂縫內(nèi)部第4頁(yè)/共53頁(yè)聚合酶聚合酶錯(cuò)配鹼基錯(cuò)配鹼基復(fù)制方向復(fù)制方向正正 確確核苷酸核苷酸5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 切除錯(cuò)配切除錯(cuò)配核苷酸核苷酸第5頁(yè)/共53頁(yè)1 1、概念、概念2、逆轉(zhuǎn)錄酶、逆轉(zhuǎn)錄酶3、病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程4 4、逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義逆轉(zhuǎn)錄的生物學(xué)意義擴(kuò)充了中心法則擴(kuò)充了中心法則有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解有助于對(duì)病毒致癌機(jī)制的了解與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)與真核細(xì)胞分裂和胚胎發(fā)育有關(guān)逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物學(xué)重要工具酶逆轉(zhuǎn)錄酶是分子生物

3、學(xué)重要工具酶三種功能三種功能依賴依賴DNA指導(dǎo)下的指導(dǎo)下的DNA聚合酶活力聚合酶活力依賴依賴RNA的的DNA聚合酶活力聚合酶活力核糖核酸酶核糖核酸酶H活力活力 以以RNARNA為模板合成為模板合成DNADNA，這與，這與通常轉(zhuǎn)錄過(guò)程中遺傳信息從通常轉(zhuǎn)錄過(guò)程中遺傳信息從DNADNA到到RNARNA的方向相反，故稱的方向相反，故稱為逆轉(zhuǎn)錄作用。為逆轉(zhuǎn)錄作用。第6頁(yè)/共53頁(yè)依賴依賴RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸核糖核酸酶酶H活力活力依賴依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶第7頁(yè)/共53頁(yè)RNA衣殼衣殼被膜被膜逆轉(zhuǎn)逆轉(zhuǎn)錄酶錄酶轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)譯轉(zhuǎn)譯整合入宿主細(xì)胞染色體整合入宿主細(xì)胞染色體DNA進(jìn)入細(xì)胞進(jìn)

4、入細(xì)胞丟失被膜丟失被膜丟失衣殼丟失衣殼逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄RNARNAcDNA衣殼蛋衣殼蛋白白被膜蛋被膜蛋白白逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄酶酶第8頁(yè)/共53頁(yè) DNA分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致分子中的核苷酸序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的改變，從而導(dǎo)致DNA的復(fù)制以及后來(lái)的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳的復(fù)制以及后來(lái)的轉(zhuǎn)錄和翻譯產(chǎn)物隨之發(fā)生變化，表現(xiàn)出異常的遺傳特性，稱為特性，稱為DNA的突變。它包括由于的突變。它包括由于DNA損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)而引起的突變，以及由于不同引起的突變，以及由于不同DNA分子之間的交換而引起的遺傳重組。分子之間的交換而引起的遺傳重組。（二）

5、（二）誘變劑的作用誘變劑的作用 堿基類似物堿基類似物(base analog) 堿基修飾劑堿基修飾劑(base modifier) 嵌入染料嵌入染料(intercalation dye) 紫外線紫外線(ultraviolet)和電離輻射和電離輻射(ionizing radiation)（一）（一）突變的類型突變的類型 堿基對(duì)的置換堿基對(duì)的置換(substitution) 移碼突變移碼突變(framesshift mutation)第9頁(yè)/共53頁(yè) -T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 -T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C

6、-G- -A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入A -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失缺失T野生型基因野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-顛換顛換堿基對(duì)的置換堿基對(duì)的置換(substitution)移碼突變移碼突變(framesshift mutation)第10頁(yè)/共53頁(yè) 某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻射和化學(xué)誘變劑某些物理化學(xué)因子，如紫外線、電離輻

7、射和化學(xué)誘變劑等，都有引起生物突變和致死的作用，其機(jī)理是作用于等，都有引起生物突變和致死的作用，其機(jī)理是作用于DNA，造成，造成DNA結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱為結(jié)構(gòu)和功能的破壞，稱為DNA的損傷的損傷. DNA的修復(fù)主要有以下類型的修復(fù)主要有以下類型:暗修復(fù)暗修復(fù)（4）誘導(dǎo)修復(fù)誘導(dǎo)修復(fù)（SOS修復(fù)）修復(fù)）（1）光裂合酶修復(fù)活光裂合酶修復(fù)活（2）切除修復(fù)切除修復(fù)（3）重組修復(fù)重組修復(fù) 第11頁(yè)/共53頁(yè)1、形成嘧啶二聚體、形成嘧啶二聚體2、光復(fù)合酶結(jié)合于、光復(fù)合酶結(jié)合于損傷部位損傷部位3、酶被可見(jiàn)光激活、酶被可見(jiàn)光激活4、修復(fù)后酶被釋放、修復(fù)后酶被釋放第12頁(yè)/共53頁(yè)堿基丟失堿基丟失堿基缺陷或錯(cuò)配

8、堿基缺陷或錯(cuò)配結(jié)構(gòu)缺陷結(jié)構(gòu)缺陷切開切開 核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶核酸外切酶核酸外切酶切除切除DNA聚合酶聚合酶DNA連接連接酶酶AP核酸內(nèi)切核酸內(nèi)切酶酶核酸外切酶核酸外切酶切開切開切除切除修復(fù)修復(fù)連接連接糖苷酶糖苷酶插入酶插入酶堿基堿基取代取代第13頁(yè)/共53頁(yè)胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體二聚體復(fù)制復(fù)制核酸酶及核酸酶及重組蛋白重組蛋白修復(fù)復(fù)制修復(fù)復(fù)制DNA聚合酶聚合酶DNA連接酶連接酶重組重組第14頁(yè)/共53頁(yè)1、概念概念及及DNA的有義鏈和反義鏈的有義鏈和反義鏈2、RNA聚合酶及催化反應(yīng)聚合酶及催化反應(yīng)3 3、RNARNA合成過(guò)程合成過(guò)程4 4、RNARNA轉(zhuǎn)錄后的加工轉(zhuǎn)錄后的加工5 5、真核生物的、

9、真核生物的RNA合成合成第15頁(yè)/共53頁(yè) 啟動(dòng)子啟動(dòng)子（promoter) 終止子終止子(terminator)模板鏈（模板鏈（templatte strand） 反意義鏈反意義鏈(antisense strand)有意義鏈有意義鏈(sense strand)非信息區(qū)非信息區(qū)5 5 3 3 第16頁(yè)/共53頁(yè) 核心酶核心酶( (2 2 ) )起始因子起始因子 和模板和模板DNADNA結(jié)合結(jié)合起始和催化聚合反應(yīng)起始和催化聚合反應(yīng)？全酶全酶( ( ) )第17頁(yè)/共53頁(yè)ACGACGUU模板模板DNA5 3 5 3 新合成新合成RNA第18頁(yè)/共53頁(yè)起始起始雙鏈雙鏈DNA局部解開局部解開磷酸二

10、酯磷酸二酯鍵形成鍵形成終止階段終止階段解鏈區(qū)到達(dá)解鏈區(qū)到達(dá)基因終點(diǎn)基因終點(diǎn)延長(zhǎng)階段延長(zhǎng)階段5 3 RNA 啟動(dòng)子啟動(dòng)子（promoter) 終止子終止子(terminator)5 RNA聚合酶聚合酶 5 3 5 3 5 5 3 離開離開第19頁(yè)/共53頁(yè)3 3 RNA-DNA雜交螺旋雜交螺旋聚合酶的移動(dòng)方向聚合酶的移動(dòng)方向新生新生RNA復(fù)鏈復(fù)鏈解鏈解鏈有義鏈有義鏈模板鏈（反義鏈）模板鏈（反義鏈）延長(zhǎng)部位延長(zhǎng)部位第20頁(yè)/共53頁(yè)甲基化作用甲基化作用專一核酸內(nèi)切酶專一核酸內(nèi)切酶30S前前體體17StRNA25S專一核酸外切酶專一核酸外切酶16S rRNAtRNA23S rRNA5S rRNA專一

11、核酸外切酶專一核酸外切酶第21頁(yè)/共53頁(yè)a a、切除、切除tRNAtRNA前體兩端多余的序列：前體兩端多余的序列： 5 5端切除幾到端切除幾到1010個(gè)核苷酸。個(gè)核苷酸。b、末端添加：、末端添加：3-端添加端添加CCA序列。序列。c、修飾：形成稀、修飾：形成稀有有堿基如堿基如DH2 。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸內(nèi)切酶的作用表示核酸內(nèi)切酶的作用 表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用表示核苷酸轉(zhuǎn)移酶的作用 表示核酸外切酶的作用表示核酸外切酶的作用 表示異構(gòu)化酶的作用表示異構(gòu)化酶的作用 第22頁(yè)/共53頁(yè)5 “帽子帽子”PolyA 3 順?lè)?/p>

12、子順?lè)醋?cistron ) m7G-5 ppp-N-3 pAAAAAAA-OH 5 5端接上一個(gè)端接上一個(gè)“帽子帽子”(CAP)(CAP)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 33端添加端添加PolyAPolyA“尾巴尾巴”, ,由由RNARNA末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催末端核苷酸轉(zhuǎn)移酶催化化 剪接：剪去內(nèi)含子剪接：剪去內(nèi)含子(intron)(intron)，拼接外顯子拼接外顯子(extron)(extron)第23頁(yè)/共53頁(yè)酵母酪氨酸酵母酪氨酸t(yī)RNA前體的加工前體的加工早轉(zhuǎn)錄本早轉(zhuǎn)錄本成熟成熟tRNA加工加工第24頁(yè)/共53頁(yè)DNA核核核糖體核糖體新生蛋白質(zhì)新生蛋白質(zhì)真核生物真核生物原核生物原核生物mRNA前體前體轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)

13、運(yùn)加工加工mRNAmRNA 真核生物中轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在不同的區(qū)域真核生物中轉(zhuǎn)錄與復(fù)制在不同的區(qū)域 RNA聚合酶不相同聚合酶不相同 啟動(dòng)子不同啟動(dòng)子不同 轉(zhuǎn)錄后轉(zhuǎn)錄后RNA加工修飾不同加工修飾不同第25頁(yè)/共53頁(yè)第26頁(yè)/共53頁(yè)第27頁(yè)/共53頁(yè)第28頁(yè)/共53頁(yè)原核原核生物生物核糖核糖體組體組成成真核生真核生物核糖物核糖體組成體組成第29頁(yè)/共53頁(yè)第30頁(yè)/共53頁(yè)第31頁(yè)/共53頁(yè)第32頁(yè)/共53頁(yè)第33頁(yè)/共53頁(yè)第34頁(yè)/共53頁(yè)1.1.氨基酸的活化氨基酸的活化tRNAtRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA -tRNA 合成酶的幫助下，能夠識(shí)別相應(yīng)合成酶的幫助下，能夠識(shí)別相應(yīng)的氨基酸，并通

14、過(guò)的氨基酸，并通過(guò)tRNAtRNA氨基酸臂的氨基酸臂的 3-OH 3-OH 與氨基酸與氨基酸的羧基形成活化酯氨基酰的羧基形成活化酯氨基酰-tRNA-tRNA。氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA的形成是一個(gè)兩步反應(yīng)過(guò)程：第一步是的形成是一個(gè)兩步反應(yīng)過(guò)程：第一步是氨基酸與氨基酸與 ATP ATP 作用作用, , 形成氨基酰腺嘌呤核苷酸；形成氨基酰腺嘌呤核苷酸； 第第二步是氨基酰基轉(zhuǎn)移到二步是氨基?；D(zhuǎn)移到 tRNA tRNA 的的 3-OH 3-OH 端上端上, , 形成形成氨基酰氨基酰-tRNA-tRNA。第35頁(yè)/共53頁(yè)氨基酸活化圖示氨基酸活化圖示第36頁(yè)/共53頁(yè)第37頁(yè)/共53頁(yè)第38頁(yè)/共53頁(yè)第39頁(yè)/共53頁(yè)起始密碼的識(shí)別起始密碼的識(shí)別起始復(fù)合物的形成起始復(fù)合物的形成第40頁(yè)/共53頁(yè)第41頁(yè)/共53頁(yè)核糖體移動(dòng)方向P位點(diǎn)A位點(diǎn)第42頁(yè)/共53頁(yè)進(jìn)位進(jìn)位核糖體移位核糖體移位肽鏈的形成肽鏈的形成第43頁(yè)/共53頁(yè)肽基轉(zhuǎn)移酶肽基轉(zhuǎn)移酶第44頁(yè)/共53頁(yè)第45頁(yè)/共53頁(yè)第46頁(yè)/共53頁(yè)第47頁(yè)/共53頁(yè)l 核糖體為核糖體為80S，由，由60S的大亞基和的大亞基和40S的小亞基組成的小亞基組成l 起始密碼起始密碼AUGl 起始起始tRNA為為MettRNAl 起始復(fù)合物起始復(fù)合物結(jié)合在結(jié)合在mRNA 5端端AUG上游的上游的帽子結(jié)構(gòu)帽子結(jié)構(gòu)，真核真核mRNA無(wú)富含嘌呤的無(wú)富