遺傳信息的傳遞與表達(dá)全

遺傳信息的傳遞與表達(dá)全基因核酸染色體基因組第2頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因定義：DNA分子上具有遺傳效應(yīng)的分子片段，是DNA分子中最小的功能單位。功能：攜帶遺傳信息分類(lèi)：結(jié)構(gòu)基因

控制基因（操縱基因調(diào)節(jié)基因）第3頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天核酸定義：由許多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，為生命的最基本物質(zhì)之一。功能：儲(chǔ)存遺傳信息，參與遺傳信息的傳遞和表達(dá)分類(lèi)：DNARNA（mRNA，tRNA，rRNA）第4頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天染色體定義：其本質(zhì)是脫氧核甘酸，是細(xì)胞核內(nèi)由核蛋白組成、能用堿性染料染色、有結(jié)構(gòu)的線(xiàn)狀體，是遺傳物質(zhì)基因的載體。功能：儲(chǔ)存遺傳信息第5頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天第6頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天基因組定義：?jiǎn)伪扼w細(xì)胞中的全套染色體為一個(gè)基因組，或是單倍體細(xì)胞中的全部基因?yàn)橐粋€(gè)基因組第7頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天

中心法則

DNA的生物合成

RNA的生物合成

Pro的生物合成第8頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天中心法則第9頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天復(fù)制：指以親代DNA(RNA)為模板合成子代DNA(RNA)的過(guò)程。轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板合成RNA的過(guò)程。翻譯：以mRNA為模板合成蛋白質(zhì)的過(guò)程。第10頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天反轉(zhuǎn)錄或逆轉(zhuǎn)錄(RT，reversetranscription)：以RNA為模板將遺傳信息傳給DNA的過(guò)程。第11頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA復(fù)制(DNADNA)反轉(zhuǎn)錄(RNADNA)DNA的生物合成第12頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天半保留復(fù)制：子代DNA分子的兩條核苷酸鏈中，一條來(lái)自親代DNA分子，另一條是新合成的。半不連續(xù)復(fù)制：子代DNA分子的兩條核苷酸鏈中，一條是連續(xù)合成，另一條是不連續(xù)合成的?！顳NA復(fù)制特點(diǎn)第13頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA半保留復(fù)制第14頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA半不連續(xù)復(fù)制第15頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★DNA復(fù)制的酶系第16頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★DNA的復(fù)制過(guò)程1、復(fù)制的起始：②RNA引物的合成①?gòu)?fù)制叉的形成第17頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、復(fù)制的延長(zhǎng)(先導(dǎo)鏈)(隨從鏈，隨后鏈)第18頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、復(fù)制的終止：切除RNA引物，連接DNA片斷。第19頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天幾種復(fù)制方式復(fù)制方式不同于“復(fù)制機(jī)制”線(xiàn)性DNA的復(fù)制：復(fù)制叉式的復(fù)制環(huán)狀DNA的復(fù)制：

θ復(fù)制滾環(huán)復(fù)制

D環(huán)復(fù)制不需要RNA引物的復(fù)制第20頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天1.線(xiàn)性DNA雙鏈的復(fù)制1、多個(gè)起點(diǎn)，起點(diǎn)都不在線(xiàn)性DNA的端點(diǎn)（末端），而是在內(nèi)部2、采用復(fù)制叉式的雙向復(fù)制，兩個(gè)復(fù)制叉，兩個(gè)方向，有先導(dǎo)鏈和后隨鏈之分3、末端的復(fù)制采用特殊的方式（后面講）4、真核生物采用的復(fù)制方式：第21頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2.環(huán)狀DNA雙鏈的復(fù)制

θ復(fù)制:首先由J.Carins從大腸桿菌中觀察到,又稱(chēng)為Carins復(fù)制。（雙向復(fù)制）滾環(huán)復(fù)制（rollingcirclereplication)（單向復(fù)制）

D環(huán)復(fù)制（Dloopreplication)：線(xiàn)粒體DNA復(fù)制（單向復(fù)制）第22頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天①環(huán)裝染色體②半保留復(fù)制

復(fù)制:③只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)兩個(gè)環(huán)狀鏈形成

形狀約翰·凱恩斯第23頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天θ復(fù)制的特點(diǎn)

多數(shù)環(huán)狀DNA采用的復(fù)制方式復(fù)制叉式復(fù)制，兩個(gè)復(fù)制叉，雙向等速或者不等速?gòu)?fù)制有先導(dǎo)鏈和后隨鏈之分第24頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA復(fù)制過(guò)程（E.coli.原核生物的復(fù)制）DNA復(fù)制的起始DNA鏈的延伸復(fù)制的終止第25頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天第26頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、

復(fù)制的起始引發(fā)：DNA的雙螺旋解開(kāi)合成RNA引物的過(guò)程。引發(fā)體：引物合成酶與各種蛋白質(zhì)因子構(gòu)成的復(fù)合體，負(fù)責(zé)RNA引物的合成。引發(fā)體沿著模板鏈3’→5’方向移動(dòng)（與岡崎片段合成的方向正好相反，而與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相同），移到一定位置上即可引發(fā)RNA引物的合成。

第27頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、

DNA鏈的延長(zhǎng)反應(yīng)鏈的延長(zhǎng)反應(yīng)由DNApol.Ⅲ催化。復(fù)制體：在DNA合成的生長(zhǎng)點(diǎn)（既復(fù)制叉上）分布著許多與復(fù)制有關(guān)的酶和輔助因子，它們?cè)贒NA的模板鏈形成離散的復(fù)合物，彼此配合進(jìn)行高度精確的復(fù)制，稱(chēng)為復(fù)制體。1）前導(dǎo)鏈合成：以3，→5，方向母鏈為模板，在DNApol.Ⅲ作用下催化合成，合成是連續(xù)的，合成方向是5，→3，第28頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2）滯后鏈的合成：a)以5，→3，方向母鏈為模板，

DNApolⅢ作用下催化合成，以RNA為引物合成岡崎片斷，合成方向也是5，→3，方向。b)RNA引物的切除及缺口補(bǔ)齊DNApolⅠ5，→3，外切活力，切除RNA引物。

5，→3，合成活性補(bǔ)齊缺口c)

DNAligase

DNA切口的連接。第29頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、

DNA合成的終止

環(huán)狀DNA、線(xiàn)性DNA，復(fù)制叉相遇即終止,復(fù)制體解體。

終止區(qū)含有終止子，終止子與Tus蛋白質(zhì)形成復(fù)合體，使兩半邊復(fù)制叉各自復(fù)制。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ使染色體分開(kāi)。

第30頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑴DNA解螺旋酶解開(kāi)雙鏈DNA。⑵SSB結(jié)合于DNA單鏈。⑶DNA旋轉(zhuǎn)酶引入負(fù)超螺旋，消除復(fù)制叉前進(jìn)時(shí)帶來(lái)的扭曲張力。⑷DNA引物酶(在引發(fā)體中)合成RNA引物。⑸DNApol.Ⅲ在兩條新生鏈上合成DNA。⑹DNApolⅠ切除RNA引物，并補(bǔ)上DNA。⑺DNAligase連接每個(gè)岡崎片段。DNA復(fù)制過(guò)程中，聚合酶對(duì)dTTP和dUTP的分辨能力低,有少量dUTP摻入DNA鏈中，此時(shí)，U-糖苷酶、AP內(nèi)切酶、DNApolⅠ、DNAligase共同作用，切除尿嘧啶，接上正確的堿基。第31頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物DNA的復(fù)制

1、

復(fù)制起點(diǎn)和單位真核生物染色體DNA是多復(fù)制子，有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，可以多點(diǎn)起始，分段進(jìn)行復(fù)制。每個(gè)復(fù)制子大多在100-200bp之間，比細(xì)菌染色體DNA（單復(fù)制子）小得多，為雙向復(fù)制。

第32頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天真核生物DNA復(fù)制叉移動(dòng)的速度比原核的慢。原核生物快速生長(zhǎng)時(shí)，采用多復(fù)制叉復(fù)制。真核生物快速生長(zhǎng)時(shí)，采用多起點(diǎn)復(fù)制。第33頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、

真核生物DNA復(fù)制的終止端粒（telomeres）是真核細(xì)胞染色體末端所特有的結(jié)構(gòu)，一段DNA序列與蛋白質(zhì)形成的一種復(fù)合體。功能：⑴保證線(xiàn)性DNA的完整復(fù)制⑵保護(hù)染色體末端⑶決定細(xì)胞壽命（端粒的截短或丟失是細(xì)胞衰老和老化的重要原因），胚系細(xì)胞含端粒酶，體細(xì)胞不表達(dá)端粒酶。第34頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天端粒酶含有RNA和蛋白質(zhì)（起DNA聚合酶的作用）兩種組分，RNA分子約159bp，含有多個(gè)CyAx重復(fù)序列，RNA分子用作端粒TxGy鏈合成的模板。端粒酶是一種反轉(zhuǎn)錄酶，它只合成與酶自身的RNA模板互補(bǔ)的DNA片段。第35頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、

復(fù)制終止后DNA的加工進(jìn)行修飾，防止降解第36頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA損傷(DNA突變)1、點(diǎn)突變2、插入、缺失(移碼突變)3、鏈斷裂、兩鏈交聯(lián)第37頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNA修復(fù)錯(cuò)配修復(fù)：通過(guò)Dam甲基化酶修復(fù)復(fù)制過(guò)程中的錯(cuò)配。直接修復(fù)：光復(fù)活作用和鳥(niǎo)嘌呤修復(fù)切除修復(fù)：在復(fù)制前對(duì)錯(cuò)誤堿基進(jìn)行切除，然后互補(bǔ)合成缺口片段重組修復(fù)：在復(fù)制后利用另一模板鏈進(jìn)行重組，互補(bǔ)合成缺口片段SOS修復(fù)：修復(fù)大面積的損傷，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤堿基，但能增加存活率第38頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、錯(cuò)配修復(fù)第39頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、直接修復(fù)第40頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、DNA切除修復(fù)(復(fù)制前修復(fù))第41頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天4、DNA重組修復(fù)(復(fù)制后修復(fù))第42頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA的逆(反)轉(zhuǎn)錄

逆轉(zhuǎn)錄酶(RNA指導(dǎo)的DNA聚合酶RDDP)

逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程：第43頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA的生物合成轉(zhuǎn)錄(DNARNA)RNA復(fù)制(RNARNA)

轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板，在RNA聚合酶催化下，以4種NTP為原料，合成RNA的過(guò)程。第44頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA聚合酶以大腸桿菌(E.coli)的RNApol為例：全酶由ααββ’σ五亞基組成

σ因子：又名起始因子，用于識(shí)別DNA模板上啟動(dòng)子，協(xié)助轉(zhuǎn)錄的起始。核心酶：由ααββ’四亞基組成，用于延長(zhǎng)RNA鏈。第45頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★RNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程三個(gè)階段：

1、轉(zhuǎn)錄的起始

2、轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)

3、轉(zhuǎn)錄的終止

第46頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、轉(zhuǎn)錄的起始①在σ亞基的引導(dǎo)下，RNApol結(jié)合于啟動(dòng)子，局部雙鏈解開(kāi)，形成轉(zhuǎn)錄泡②在模板鏈上通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，合成最初的RNA鏈，形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物。第47頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天體內(nèi)雙鏈DNA中，一般只有一條鏈用于轉(zhuǎn)錄模板鏈(反意義鏈、負(fù)(一)鏈)：用于轉(zhuǎn)錄的DNA單鏈非模板鏈(編碼鏈、有意義鏈、正(十)鏈)：不用于轉(zhuǎn)錄的DNA單鏈★啟動(dòng)子：指RNA聚合酶能識(shí)別、結(jié)合和開(kāi)始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列，每個(gè)基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)均需要有啟動(dòng)子。第48頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★原核細(xì)胞啟動(dòng)子區(qū)域三個(gè)功能部位：①起始部位：DNA分子上開(kāi)始進(jìn)行轉(zhuǎn)錄作用的位點(diǎn)。②Pribnow框：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-10堿基對(duì)處，有一段TATAAT序列，有助于局部解鏈。③識(shí)別部位：位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-35堿基對(duì)處，有一段TTGACA序列，是RNA聚合酶初始識(shí)別的部位。第49頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天大腸桿菌不同基因的啟動(dòng)子第50頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、轉(zhuǎn)錄的延長(zhǎng)σ亞基解離，核心酶向前移動(dòng)，RNA鏈延長(zhǎng)。第51頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天第52頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、轉(zhuǎn)錄的終止①RNApol到達(dá)終止子②RNA和RNApol從模板DNA上解離終止子(終止信號(hào))：DNA模板上用于終止轉(zhuǎn)錄作用的一段序列。第53頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天原核生物中有兩種終止子：不依賴(lài)于ρ因子的終止子依賴(lài)于ρ因子的終止子★ρ因子：存在于原核細(xì)胞中的一種特殊蛋白質(zhì)，它能識(shí)別DNA分子上的終止部位并與其結(jié)合，使RNA聚合酶的核心酶不能繼續(xù)向前滑動(dòng)，導(dǎo)致RNA鏈不能再延長(zhǎng)。第54頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天E.coli不依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止第55頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天E.coli依賴(lài)ρ因子的轉(zhuǎn)錄終止第56頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA的成熟過(guò)程：

原核生物轉(zhuǎn)錄在胞液中進(jìn)行

真核生物轉(zhuǎn)錄加帽子，加尾巴

，外顯子剪接，甲基化修飾

外顯子

內(nèi)含子

第57頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天RNA復(fù)制(病毒繁殖方式)RNARNARNA復(fù)制酶第58頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天蛋白質(zhì)的生物合成第59頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★蛋白質(zhì)生物合成體系一、mRNA(信使RNA)

1、功能：在蛋白質(zhì)的生物合成中起著決定氨基酸順序的模板作用2、★密碼子(三聯(lián)體密碼)：mRNA分子中每相鄰的三個(gè)核苷酸編成一組，在蛋白質(zhì)合成時(shí)代表某一種氨基酸。第60頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天遺傳密碼字典第61頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★遺傳密碼的基本特點(diǎn)①不間隔性：mRNA分子上兩個(gè)相鄰的密碼子之間沒(méi)有任何核苷酸的間隔。移碼突變第62頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天②不重疊性：一般情況下，相鄰密碼子中的核苷酸不能重復(fù)使用。第63頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天③簡(jiǎn)并性：大多數(shù)氨基酸都具有幾個(gè)不同的密碼子。第64頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天④密碼子中第三位堿基專(zhuān)一性較?。好艽a子的專(zhuān)一性主要由頭兩個(gè)堿基決定，第三個(gè)堿基重要性不大。第65頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天⑤通用性：無(wú)論高等動(dòng)、植物，還是低等的原核生物都基本上共用一套密碼子的現(xiàn)象。⑥起始密碼子及終止密碼子：在64個(gè)密碼子中，UAA、UAG、UGA為終止密碼子，AUG除編碼蛋氨酸(甲硫氨酸)外，還兼作起始密碼子。第66頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、tRNA(轉(zhuǎn)移RNA)1、功能：在蛋白質(zhì)的生物合成中，起著轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的作用。

2、關(guān)鍵部位：①氨基酸臂：氨基酸結(jié)合部位②反密碼環(huán)：mRNA結(jié)合部位第67頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天第68頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、rRNA(核糖體RNA)1、功能：與蛋白質(zhì)結(jié)合形成核糖體，核糖體是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所2、核糖體(又名核蛋白體、核糖核蛋白體)的組成：主要成分是蛋白質(zhì)及rRNA第69頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體的結(jié)構(gòu):

由大、小兩個(gè)亞基組成。第70頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天第71頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天多聚核糖體：每個(gè)mRNA分子與一定數(shù)目的核糖體結(jié)合而成的念珠狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)核糖體可獨(dú)立完成一條肽鏈的完成。第72頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天核糖體的二位點(diǎn)模型：①氨?；课?A部位或受體部位)：氨酰-tRNA進(jìn)入并結(jié)合的部位②肽?；课?P部位或供體部位)：起始氨酰-tRNA或正有延伸的肽酰-tRNA結(jié)合部位第73頁(yè),共81頁(yè)，2024年2月25日，星期天★蛋白質(zhì)生物合成過(guò)程五個(gè)階段：1、氨基酸的活化，形成氨酰–tRNA2、肽鏈合成的起始3、肽鏈的延伸4、肽鏈合成的終止及釋放5、肽鏈的折疊和加工處理第74頁(yè),共81頁(yè)，2024