DNA复制、转录和翻译复习.ppt

细胞与分子诊断系严永敏yym 分子诊断学 内容提要 分子诊断学 是供高等医学检验专业本科学生使用的教材 也可供其他医学相关专业学生及医生参考 本书主要内容分为以下几个方面 1 基础篇 着重描述了原核生物基因组 病毒基因组 真核基因组和蛋白质组等基础理论 2 技术篇 介绍了生物大分子的分离纯化技术 分子克隆技术 DNA测序技术 PCR技术 核酸分子杂交技术 蛋白质组研究技术和生物芯片技术等 3 应用篇 在探讨分子诊断的基本策略与方法的基础上 详细介绍了感染性疾病的分子诊断 单基因疾病的分子诊断 多基因疾病的分子诊断 移植配型 法医学鉴定 单核苷酸多肽型分析以及生物信息学在分子诊断中的应用 实验1分子生物学基本操作与训练 实验2感受态细胞的制备 重组质粒导入大肠杆菌及重组子筛选 实验3重组质粒DNA的小量制备 实验4重组质粒DNA限制性内切酶的酶切与鉴定 实验5聚合酶链反应 PCR 及琼脂糖凝胶电泳 实验6基因组DNA的提取与鉴定 相关实验课程 复习DNA的复制 转录和翻译基因表达调控 DNA复制 概念 半保留复制 半不连续复制 前导链 后随链 冈崎片段 DNA复制的酶学DNA聚合酶 DDDP 多功能酶 起始阶段 获得单链模板解螺旋酶 拓扑异构酶 单链结合蛋白等 反转录 reversetranscription 以RNA为模板 合成与其互补的DNA的过程 也称逆转录 RNA DNA 反转录酶 RNA指导的DNA聚合酶活性 RDDP 核糖核酸酶H活性 RNaseH DNA聚合酶活性 DDDP 反转录酶的作用 合成cDNA 反转录酶 reversetranscriptase 是依赖RNA的DNA聚合酶 它以RNA为模板 4种dNTP为底物 催化合成DNA 此过程称为反转录过程 反转录酶是多功能酶 反转录酶的作用 转录 transcription 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 转录 转录的条件 原料 4种NTP ATP UTP GTP CTP 模板 单链DNA酶 RNA聚合酶其他蛋白质因子 复制与转录的异同 转录起始 RNA聚合酶必须准确地结合在转录模板的起始区域 DNA双链解开 使其中的一条链作为转录的模板 需解决两个问题 模板和RNA聚合酶的辨认 结合 保守序列 一致性序列 识别部位 还决定启动子强度 原核生物启动子 Sextama框 间隔区 原核生物的转录起始 2DNA双链解开 形成转录空泡 1RNA聚合酶全酶 2 与模板结合 3在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应 5 pppGpN OH ppi RNApol DNA pppGpN OH pppG NTP pppGpN OH 起始复合物 5 pppG OH NTP 5 3 原核生物转录过程中的现象 转录终止 RNA聚合酶在DNA模板上停止前进 转录产物RNA链从转录复合物上脱落下来 原核生物的转录终止子 terminator 1 依赖 因子 Rho 的转录终止 2 不依赖 因子的转录终止 DNA模板上靠近终止处 有些特殊的碱基序列 转录出RNA后 RNA产物形成特殊的结构来终止转录 5 pppG 5 3 3 5 茎环结构使转录终止 1 使RNA聚合酶变构2 使转录复合物趋于解离 RNA产物释放 RNA pol 真核生物的转录起始 也需要RNA聚合酶辨认 结合转录起点 生成起始复合物 GCGC CAAT TATA 转录起始 TATA盒 30 25 CAAT盒 75 GC盒 90 基因 增强子 enhancer 增强转录效率 RNA聚合酶II启动子 D TATA A B F E RNA聚合酶与模板DNA的结合需一系列转录因子 TF 的参与 RNA聚合酶 真核生物的转录终止 和转录后加工密切相关 5 AAUAAA 5 AAUAAA Poly A mRNA 真核生物的转录后加工 内含子 intron 和外显子 exon 蛋白质的生物合成 翻译 翻译 translation 是指以新生的mRNA为模板 把核苷酸的三联体遗传密码翻译成氨基酸序列 合成多肽链的过程 是基因表达的最终目的 蛋白质生物合成体系模板 mRNA原料 20种编码氨基酸氨基酸运载体 tRNA场所 核蛋白体酶 氨基酰 tRNA合成酶 转肽酶蛋白质因子 起始因子 initiationfactors IF eIF 延长因子 elongationfactors EF 释放因子 releasefactors RF 核蛋白体释放因子 ribosomalreleasefactors RRF 一 mRNA是翻译的直接模板 开放阅读框架 openreadingframe ORF mRNA从5 3 方向 从起始密码到终止密码的序列 称为一个开放阅读框架 遗传密码 geneticcodon 开放阅读框架内每3个碱基组成的三联体 决定一个氨基酸 称为遗传密码 遗传密码的特点 一 遗传密码的连续性 commaless 二 简并性 degeneracy 三 摆动性 wobble 四 通用性 universal 五 偏爱性 AUG UGA UAA UAG 二 核蛋白体是肽链合成的场所 核蛋白体由大 小亚基组成 每个亚基含有不同的蛋白质和rRNA 原核生物和真核生物又各有不同 SD序列 Shine Dalgarno 原核生物特有的 位于mRNA上起始密码子上游的一段富含嘌呤 AGGA 碱基的短序列 是mRNA与核糖体小亚基结合位点 直接影响翻译效率 又称为核蛋白体结合位点 ribosomalbindingsite RBS 基因表达调控 controlofgeneexpression 基因表达的开启或关闭以及基因活性的增加或减弱等 受着调节和控制 基因表达 geneexpression 通过转录及翻译产生蛋白质产物 或转录后直接产生RNA产物的过程 基因表达调控 顺式作用元件 cis actingelement 特异DNA序列可调节转录的DNA片段 非编码序列 包括启动子 增强子 终止子 沉默子等 反式作用因子 trans actingfactor 蛋白质与顺式作用元件直接或间接相互作用 能调节基因转录活性的蛋白质因子 包括转录因子 RNA聚合酶等 反式作用因子 trans actingfactor 激活蛋白 activatorprotein 促进转录 阻遏蛋白 repressorprotein 抑制转录 RNA聚合酶直接识别并结合启动子 解开DNA双螺旋 催化合成转录产物 第二节原核生物基因转录调节 原核基因转录调节特点 操纵子模型的普遍性操纵子 一个转录单位RNA聚合酶对转录起始的调节调节蛋白对转录起始的调节 操纵子 operon 原核生物的一段DNA序列 由几个串联排列的功能相关的结构基因 加上调控序列组成的一个完整的连续的功能单位 乳糖操纵子 P 启动子O 操纵基因 Z 半乳糖苷酶基因Y 通透酶基因A 乙酰基转移酶基因 结构基因 调控序列 细菌对乳糖的利用及其相关的酶 乳糖 在通透酶作用下进入细菌内 半乳糖苷酶 细菌中少量存在 异乳糖 半乳糖苷酶 细菌中少量存在 葡萄糖 半乳糖 半乳糖苷酶 细菌中少量存在 转乙酰基酶 乙酰半乳糖 乳糖操纵子 细菌以葡萄糖为能量来源葡萄糖充分时 优先利用 与葡萄糖代谢有关的酶基因 表达与其他糖代谢有关的酶基因 关闭葡萄糖耗尽时 乳糖存在 与乳糖代谢有关的酶基因 表达与葡萄糖代谢有关的酶基因 关闭 阻遏蛋白的负调控 negativecontrolofrepressor 无乳糖 nolactose lac操纵子处于阻遏状态 repression 乳糖代谢基因表达调控图解 没有乳糖时 I lacZ lacY lacA 调节基因 启动子 操纵基因 结构基因 RNA聚合酶 mRNA 转录 翻译 阻遏蛋白与操纵基因结合 结构基因转录受阻 阻遏蛋白 有乳糖 presenceoflactose lac操纵子被诱导 derepression induction 诱导剂 inducer 异乳糖 半乳糖 IPTG 异丙基硫代半乳糖苷 1 半乳糖的正调控 乳糖代谢基因表达调控图解 有乳糖时 I lacZ lacY lacA 调节基因 启动子 操纵基因 结构基因 RNA聚合酶 mRNA 转录 翻译 阻遏蛋白与别乳糖结合后构象发生了改变 因而不能与操纵基因结合 使得结构基因进行转录 阻遏蛋白 别乳糖 转录 半乳糖苷酶 通透酶 乙酰转移酶 CAP的正调控 PositiveControlofCAP CAP cataboliteactivatorprotein 分解代谢基因激活蛋白同二聚体 亚基22kD 是一种重要转录调节蛋白 两个结合位点DNA结合域cAMP cyclicAMP