DNA復制轉(zhuǎn)錄翻譯PPT學習教案

1、會計學1DNA復制轉(zhuǎn)錄翻譯復制轉(zhuǎn)錄翻譯肺炎支原體肺炎流行病學、臨床特征與診療規(guī)范化研究肺炎支原體肺炎流行病學、臨床特征與診療規(guī)范化研究潘長旺潘長旺發(fā)展簡史2主要內(nèi)容345DNA復制、轉(zhuǎn)錄和翻譯DNA重組與基因工程重組與基因工程基因與疾病基因與疾病1第1頁/共77頁準備和醞準備和醞釀釀建立和發(fā)展建立和發(fā)展蛋白質(zhì)是生命的主要基礎物質(zhì)蛋白質(zhì)是生命的主要基礎物質(zhì)DNA是遺傳的物質(zhì)基礎是遺傳的物質(zhì)基礎遺傳中心法則的建立遺傳中心法則的建立蛋白質(zhì)翻譯合成的基本過程蛋白質(zhì)翻譯合成的基本過程1953年年 第2頁/共77頁第3頁/共77頁基因工程技術(shù)基因工程技術(shù)基因表達的調(diào)控基因表達的調(diào)控生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能生

2、物大分子的結(jié)構(gòu)和功能生物信息學生物信息學第4頁/共77頁第5頁/共77頁遺傳信息傳遞方向的規(guī)律遺傳信息傳遞方向的規(guī)律第6頁/共77頁第7頁/共77頁第8頁/共77頁第9頁/共77頁（一）復制的基本規(guī)律（一）復制的基本規(guī)律（二）（二）DNADNA復制的條件復制的條件（三）（三）DNADNA生物合成過程生物合成過程（四）真核生物端粒（四）真核生物端粒（五）逆轉(zhuǎn)錄（五）逆轉(zhuǎn)錄第10頁/共77頁染色體DNA基因 基因和染色體，基因和染色體，DNADNA和脫氧核苷酸的關系：和脫氧核苷酸的關系：每一條染色體只含有一個每一條染色體只含有一個DNADNA分子，每個分子，每個DNADNA分子上有分子上有很多基因

3、，基因是很多基因，基因是DNADNA片段片段，在染色體上呈線性排列，在染色體上呈線性排列，每個基因中又有成百上千個每個基因中又有成百上千個脫氧核苷酸。脫氧核苷酸。每個基因有特每個基因有特定的脫氧核苷酸排列順序，定的脫氧核苷酸排列順序，它代表著遺傳信息它代表著遺傳信息是基因的載體。是基因的載體。第11頁/共77頁1、半保留復制、半保留復制（一）復制的基本規(guī)律（一）復制的基本規(guī)律第12頁/共77頁復制復制親代親代DNA子代子代DNADNADNA半保留復制示意圖半保留復制示意圖第13頁/共77頁第14頁/共77頁半保留復制的意義半保留復制的意義第15頁/共77頁2、有一定的復制起始點、有一定的復制起

4、始點第16頁/共77頁53oriorioriori535533553復制子復制子3復制起始點與復制子示意圖復制起始點與復制子示意圖第17頁/共77頁第18頁/共77頁第19頁/共77頁3、需要引物、需要引物第20頁/共77頁4、雙向復制、雙向復制第21頁/共77頁5、半不連續(xù)復制、半不連續(xù)復制第22頁/共77頁3 5 3 5 3 5 3 5 解鏈方向解鏈方向領頭鏈領頭鏈(leading strand)隨從鏈隨從鏈(lagging strand)DNADNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制3 5 第23頁/共77頁第24頁/共77頁第25頁/共77頁(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1

5、+PPi（二）（二）DNA復制的條件復制的條件第26頁/共77頁DNADNA復制過程中脫氧核糖核苷酸的聚合反應復制過程中脫氧核糖核苷酸的聚合反應第27頁/共77頁后，可分別作為模板進行復制。2 2、模板、模板(template)(template)第28頁/共77頁3 3、引發(fā)體和、引發(fā)體和RNARNA引物引物第29頁/共77頁3 HO53 5 3 5 引物酶催化合成短鏈引物酶催化合成短鏈RNARNA引物分子引物分子 引物引物引物引物酶酶第30頁/共77頁2. 核酸外切酶活性第31頁/共77頁的DNA鏈連接成一條完整的鏈。5 5、DNADNA連接酶連接酶第32頁/共77頁DNA連接酶連接酶AT

6、P（NAD+）ADP+Pi（NMN+AMP）HO5POO-O-O353POO-O-O3553DNADNA連接酶的連接作用連接酶的連接作用第33頁/共77頁DNA復制過程簡圖復制過程簡圖第34頁/共77頁DNA連接酶在復制中起最后接合缺口的作用。連接酶在復制中起最后接合缺口的作用。在在DNA修復、重組及剪接中也起縫合缺口作用。修復、重組及剪接中也起縫合缺口作用。是基因工程的重要工具酶之是基因工程的重要工具酶之一。一。DNA連接酶的作用連接酶的作用第35頁/共77頁n每解開一對堿基，需消耗2分子ATP。6、解螺旋酶、解螺旋酶第36頁/共77頁7 7、單鏈、單鏈DNADNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白第37頁/

7、共77頁第38頁/共77頁人類拓撲異構(gòu)酶人類拓撲異構(gòu)酶的分子結(jié)的分子結(jié)構(gòu)構(gòu)能夠松解能夠松解DNA超螺旋結(jié)構(gòu)的酶。超螺旋結(jié)構(gòu)的酶。第39頁/共77頁1010 8 8 局部解鏈后局部解鏈后DNADNA復制過程中正超螺旋的形成復制過程中正超螺旋的形成第40頁/共77頁解鏈過程中正超螺旋的形成解鏈過程中正超螺旋的形成第41頁/共77頁拓撲異構(gòu)酶的作用特點拓撲異構(gòu)酶的作用特點既能水解既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵、又能連接磷酸二酯鍵 拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶拓撲異構(gòu)酶分分 類類第42頁/共77頁拓撲異拓撲異構(gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷DNA雙鏈中雙鏈中一股一股鏈，使鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封解鏈

8、旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當時候封閉切口，閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應反應不需不需ATP。拓撲異拓撲異構(gòu)酶構(gòu)酶切斷切斷DNA分子分子兩股兩股鏈，斷端通過鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，連接斷端，供能，連接斷端， DNA分子進入負超螺旋狀態(tài)。分子進入負超螺旋狀態(tài)。DNA拓撲異構(gòu)酶的作用機制拓撲異構(gòu)酶的作用機制 第43頁/共77頁（三）（三） DNA生物合成過程生物合成過程解旋解鏈，形成復制叉解旋解鏈，形成復制叉引發(fā)體組裝和引物合成引發(fā)體組裝和引物合成2、復制的延長、復制的延長DNA聚合酶聚合酶第44頁/共77頁 5 5 3 35 5dATPdGT

9、PdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-polDNADNA復制的延長過程復制的延長過程第45頁/共77頁去除引物，填補缺口去除引物，填補缺口連接岡崎片段連接岡崎片段第46頁/共77頁端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大成粒狀。（四）真核生物端粒（四）真核生物端粒第47頁/共77頁功能功能 維持染色體的穩(wěn)定性維持染色體的穩(wěn)定性 保證保證DNA復制的完整性復制的完整性端粒的結(jié)構(gòu)特點端粒的結(jié)構(gòu)特點 由末端單鏈由末端單鏈DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。 末端末端DNA序列是多次重復的富含序列是多次重復的富含G、T堿堿基的短基的短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG

10、第48頁/共77頁5 3 3 5 5 3 3 5 第49頁/共77頁端粒酶端粒酶(telomerase)端粒酶是一種端粒酶是一種RNA-蛋白質(zhì)復合體，它可蛋白質(zhì)復合體，它可以其以其RNA為模板，通為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程對末端過逆轉(zhuǎn)錄過程對末端DNA鏈進行延長。鏈進行延長。端粒酶的分子結(jié)構(gòu)端粒酶的分子結(jié)構(gòu)第50頁/共77頁端粒酶的爬行模型（動畫演示）端粒酶的爬行模型（動畫演示）第51頁/共77頁第52頁/共77頁逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象：逆轉(zhuǎn)錄病毒細胞內(nèi)的逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象：RNA 模板模板逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶DNA-RNA 雜化雙鏈雜化雙鏈RNA酶酶單鏈單鏈DNA逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶雙鏈雙鏈DNA第53頁

11、/共77頁2 2、逆轉(zhuǎn)錄研究的意義、逆轉(zhuǎn)錄研究的意義 逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學研究逆轉(zhuǎn)錄酶和逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象，是分子生物學研究中的重大發(fā)現(xiàn)。中的重大發(fā)現(xiàn)。 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象說明：至少在某些生物，現(xiàn)象說明：至少在某些生物，RNA同同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。對逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了對逆轉(zhuǎn)錄病毒的研究，拓寬了20世紀初已注世紀初已注意到的病毒致癌理論。意到的病毒致癌理論。 第54頁/共77頁第55頁/共77頁第56頁/共77頁第57頁/共77頁第58頁/共77頁 2 2、tRNAtRNA前體的加工：前體的加工：原核與真核生物的原核與真核生物的tRNAtRNA

12、轉(zhuǎn)錄后都需轉(zhuǎn)錄后都需要加工。要加工。3 3、 rRNArRNA前體的加工：前體的加工： 原核與真核生物的原核與真核生物的rRNArRNA轉(zhuǎn)錄后也都需要進行加工。轉(zhuǎn)錄后也都需要進行加工。原核：剛轉(zhuǎn)錄的原核：剛轉(zhuǎn)錄的rRNArRNA為為30S30S，先在特定的堿基上進，先在特定的堿基上進行甲基化（核糖行甲基化（核糖2 2 - -羥基）修飾，后逐步裂解。羥基）修飾，后逐步裂解。真核：真核：45S45S（哺乳動物）、（哺乳動物）、38S38S（果蠅）、（果蠅）、37S37S（酵（酵母）母）第59頁/共77頁tRNAs are cleaved from transcripts of rRNA opero

13、ns第60頁/共77頁第61頁/共77頁（一）（一）遺傳密碼兩個概念遺傳密碼兩個概念第62頁/共77頁3、 遺傳密碼字典遺傳密碼字典第63頁/共77頁第64頁/共77頁第65頁/共77頁核糖體可以不從核糖體可以不從mRNAmRNA上解離連續(xù)合成三個蛋白質(zhì)上解離連續(xù)合成三個蛋白質(zhì)Eukaryotic mRNAProkaryotic mRNA第66頁/共77頁3、 rRNA核糖體是蛋白質(zhì)合成的工廠 核糖體得到分離后，發(fā)現(xiàn)含有核糖體得到分離后，發(fā)現(xiàn)含有RNA，即稱即稱rRNA。第67頁/共77頁小亞基：小亞基： 通過密碼子與反密碼子的配對，識別并通過密碼子與反密碼子的配對，識別并結(jié)合模板結(jié)合模板mR

14、NAmRNA，蛋白質(zhì)合成中，蛋白質(zhì)合成中A A位、位、P P位、位、E E位的一部分等。位的一部分等。大亞基：大亞基： 結(jié)合多肽鏈結(jié)合多肽鏈，催化肽鍵形成、蛋白質(zhì)合成中，催化肽鍵形成、蛋白質(zhì)合成中A A位位、P P位、位、E E位的一部分等。位的一部分等。第68頁/共77頁核糖體發(fā)揮生物學功能的核糖體發(fā)揮生物學功能的5個基本部位個基本部位第69頁/共77頁進進位位移移位位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽第70頁/共77頁Ala（A） Val（V） Leu（L）Ile（I） Pro（P） Met（M）His（H） Gly（G） Ser（S）Thr（T） Cys （C） Phe（F）Trp（W） Asp（D） Glu（E）Lys（K） Gln（Q）