第2章 遗传物质的分子基础.ppt

第2章遗传物质的分子基础,第2节核酸的化学结构,染色体,DNA（27）,蛋白质（66）,RNA（6）,组蛋白（含量比较稳定，与DNA大致相等）,非组蛋白,碱基结构,核苷和核苷酸,磷酸二脂键,DNA分子结构和表示方法,DNA双螺旋结构,右手螺旋反向平行（antiparallel）内侧是扁平的盘状碱基两条链的碱基以氢键（hydrogenbond）与互补碱基相连AT；CG上下碱基对相距0.34nm每个螺旋长3.4nm，10bp，直径2nm大沟（majorgroove）和小沟（minorgroove）,氢键,DNA结构模型,DNA结构示意图,碱基排列顺序的多样性,DNA分子是由A-T和C-G两种bp连接起来的，每个DNA分子一般有成千上万个bp在每一个位置上只有4种可能：A、T、C、G假设DNA分子长1000bp，就可能有41000种不同的排列形式，41000种不同的分子结构反映出来的就可能是41000种不同性质的基因。,生物体的碱基顺序是稳定的,对特定的生物体来说，DNA分子中的碱基顺序通常是保持不变，这样才能保持该遗传特性的稳定只有在特殊的条件下，改变其碱基顺序或用碱基类似物代替某一碱基时，才出现可遗传的变异（突变）,核苷酸和脱氧核苷酸,RNA结构,tRNA结构,tRNA分子中含有稀有碱基,tRNA的三维结构,第3节DNA复制DNAreplication,DNA复制的一般特点,原料：dNTP，互补配对原则半保留复制半不连续复制需要引物新链的延伸方向只能是53,半保留复制semiconservativereplication,复制起始点,复制起始点replicationorigin，oriDNA分子的复制是在特定位置开始的，这个位点称为复制起始点。原核生物DNA只有一个复制起始点。真核生物DNA有多个复制起始点。,复制子replicon,一个复制起始点控制下复制的一段DNA原核生物DNA只有一个复制子真核生物每条染色体上有多个复制子,原核生物复制子,真核生物DNA多复制起始点电镜图,复制叉replicationfork,半不连续复制先导链随后链冈崎片断引物primer,原核生物DNA复制,DNA复制所需要的酶引物酶primeraseDNA聚合酶DNApolymeraseDNA连接酶DNAligase解旋酶helicase拓扑异构酶,DNA复制过程,起始延伸终止,DNA复制小结,真核生物DNA的复制特点,细胞周期的特定时期复制多起点复制冈崎片断较原核生物短核小体全保留复制染色体端粒的复制,细胞周期的特定时期复制,原核生物在整个细胞生长过程中都可以进行DNA复制真核生物DNA在S期复制,端粒DNA的复制,端粒酶telomerase,RNA的复制,有些病毒不含DNA，以RNA为遗传物质RNA在RNA聚合酶作用下先合成“”链“”链从“”链模板上释放出来“”链作为模板再合成“”链线性DNA末端不能复制每复制一次DNA序列就要缩短一节！端粒酶是一种核糖核蛋白，含有一个RNA分子这个RNA分子就是合成端粒序列的模板在体细胞中，端粒酶是没有活性的，胚胎细胞和肿瘤细胞中有端粒酶活性,第4节RNA转录与加工,转录transcription：以DNA为模板，在RNA聚合酶的催化下，以ATP、CTP、GTP和UTP为原料，合成RNA的过程。转录是基因表达的中心环节,RNA分类,mRNA，messengerRNAtRNA，transferRNArRNA，ribosomalRNA,rRNA的类型,原核生物有3种rRNA：5S、16S、23S真核生物有4种rRNA：5S、5.8S、18S、28S,RNA合成的一般特点,不需要引物原料为NTP，不是dNTP只有一条DNA链用作模板,有关概念,模板链templatestrand非模板链nontemplatestrand编码链codingstrand(有意义链）非编码链noncodingstrand,原核生物RNA的合成,RNA聚合酶,在E.coli中全酶holoenzyme2亚基的功能是识别转录起始点核心酶coreenzyme2RNA链的延伸由核心酶催化,启动子promotor,DNA分子上RNA聚合酶最先识别和结合部位。Promotor在转录起始点的上游,原核生物启动子由2个元件3个要素组成,1、10序列（Pribnowbox）转录起始点上游10位置，consensussequence是TATAPuATG2、35序列（Sextamabox）RNA聚合酶所覆盖的区域，共有序列是TTGACA，位于35位置。是RNA聚合酶对转录模板的初始识别位点，决定启动子的强度。3、10区和35区间的距离两个元件之间的距离却至关重要;相距17bp时，转录效率最高。,终止子terminator,提供转录终止信号的DNA序列内在终止子，不依赖因子依赖因子的终止子,终止子的结构特征,发夹结构polyU序列真正起终止作用的不是DNA序列，而是转录生成的RNA结构,转录泡,RNA的合成,起始延伸终止和释放,转录和翻译同时进行,在原核生物中，转录、翻译以及mRNA的降解通常是同时进行的。因为在原核生物中不存在核膜包裹的细胞核。RNA的转录和多肽链的合成都是从53，只要mRNA的5端合成后，即可开始翻译。在原核生物中mRNA的寿命一般只有几分钟。往往在3端mRNA的转录还没有最后结束，5端mRNA在完成多肽链的合成后，已经开始降解。,真核生物RNA的合成与加工,真核生物RNA合成的特点1：,真核生物RNA的转录在细胞核内进行转录完成后需要运送到核外，因此寿命较长,真核生物RNA合成的特点2：,真核生物一个mRNA分子一般只含有一个基因单顺反子mRNA原核生物中大多为多顺反子mRNA,真核生物RNA合成的特点3：,真核生物有几种RNA聚合酶RNA聚合酶除5SrRNA以外的所有rRNARNA聚合酶mRNA前体（核不均一RNA，hnRNA)RNA聚合酶5SrRNA、tRNA、小核RNA,真核生物RNA合成的特点4：,真核生物RNA聚合酶不能独立转录RNA特定的基因需要特定的转录因子,真核生物RNA合成的特点5：,真核生物启动子结构复杂不同的聚合酶使用的启动子不同不同的启动子含有的保守序列不同RNA聚合酶的启动子结构最复杂,真核生物启动子元件,真核生物RNA合成后的加工,rRNA转录后的甲基化,mRNA转录后的加工,加帽当mRNA合成到30b时在5端加7甲基鸟嘌呤核苷55加尾转录完成后，在特定位置切去一节，加polyARNA末端腺苷酸转移酶帽子和尾巴对mRNA的稳定性以及运输具有重要作用剪接splicing,成熟mRNA与模板DNA的比较,第5节遗传密码和蛋白质的翻译,遗传密码字典,遗传密码的主要特征,三联体密码密码子间无间隔，遗传密码的译读是连续的。密码子间存在简并现象（degeneracy）最后一个碱基具有灵活性包含起始密码子和终止密码子遗传密码子的通用性：除极少数情况外遗传密码从病毒到人类都是通用的,蛋白质的合成,蛋白质的生物合成称为翻译translationmRNA携带从DNA上转录的遗传密码附着在核糖体上，由tRNA来运送aa，按照mRNA上的密码顺序，连接成多肽链，并进一步加工成有生物活性的protein分子。合成蛋白质的原料是20种aa核糖体是合成protein的场所氨基酸的顺序由mRNA上的密码子决定,原核生物和真核生物核糖体比较,tRNA的二维结构,tRNA的三维结构,氨酰tRNA合成酶aminoacyltRNAsynthetase,Aminoacyladenylicacid腺苷酸化氨基酰,翻译起始,多肽链的延伸,多肽链的终止,终止密码子UAAUAGUGA多肽链释放因子E.coliRF1RF2真核生物eRF多肽链