遗传信息的表达多媒体ppt课件

1、结束返回下页上页 第七章第七章 遗传信息的表达遗传信息的表达 第一节第一节 细胞的遗传信息细胞的遗传信息 第二节第二节 转录转录 第三节第三节 翻译翻译 思索题思索题 上页结束返回下页 概述：概述： n遗传物质： DNA n遗传信息：DNA中的碱基序列 n遗传信息的携带者：DNA n遗传信息的流动： DNARNA蛋白质 n遗传信息的表达：蛋白质的合成 上页结束返回下页 遗传信息的流动 编码链 非编码链 转录 RNA加工 翻译 mRNA hnRNA DNA 上页结束返回下页 第一节第一节 细胞的遗传信息细胞的遗传信息 一、基因组、基因 基因组：基因组是指一种生物的细胞中所 带有的全部遗传信息。

2、人类基因组：指人的一切遗传信息的总和。 包括核基因组和线粒体基因组。 人类基因组普通指核基因组，即单倍体细胞所代表 的遗传信息，包括1-22条常染色体和X或Y染色体上 遗传信息的总和。人类基因组大约含3109个碱基 对。 上页结束返回下页 基因基因 基因： RNA基因 构成tRNA和rRNA，不再翻译为蛋白质 构造基因 转录构成 hnRNAmRNA蛋白质 构造蛋白质构成机体构造 调理蛋白质(酶及细胞因子等 基因：带有特定遗传信息的基因：带有特定遗传信息的 DNADNA区段构成的一个相对独区段构成的一个相对独 立的构造立的构造 和功能单位。和功能单位。 上页结束返回下页 基因的构造基因的构造 真

3、核细胞的基由于断裂基因split gene 真核细胞的基因构造图 上页结束返回下页 真核细胞的基因构造组成： 外显子exon ：编码序列 内含子intron：非编码序列 启动子promoter：位于转录起点上游 TATA box与TF结合，再与RNA聚合酶结合，识别 转录起始点 CAAT box 与 CTF结合，促进转录 GC box 与 SP1结合，促进转录 加强子(enhancer)：位于转录起点前后3Kb左右，无方 向性，有组织特异性 终止子(terminator)：AATAAA序列回文序列 上页结束返回下页 二、遗传密码二、遗传密码 nmRNA上共有种碱基A、U、C、 G，可有64种三

4、联体如下表， 即64种密码子。 遗传密码：mRNA上相邻三碱 基序列决议一种氨基酸，称密 码子或遗传密码。 上页结束返回下页 一一 遗传密码表遗传密码表 第一碱基 第二碱基 第三碱基 5端 U C A G 3端 UUU 苯丙氨酸 UCU 丝氨酸 UAU 酪氨酸 UGU 半胱氨酸 U UUC 苯丙氨酸 UCC 丝氨酸 UAC 酪氨酸 UGC 半胱氨酸 C U UUA 亮氨酸 UCA 丝氨酸 UAA 终止 UGA 终止 A UUG 亮氨酸 UCG 丝氨酸 UAG 终止 UGG 色氨酸 G CUU 亮氨酸 CCU 脯氨酸 CAU 组氨酸 CGU 精氨酸 U CUC 亮氨酸 CCC 脯氨酸 CAC 组

5、氨酸 CGC 精氨酸 C C CUA 亮氨酸 CCA 脯氨酸 CAA 谷氨酰胺 CGA 精氨酸 A CUG 亮氨酸 CCG 脯氨酸 CAG 谷氨酰胺 CGG 精氨酸 G AUU 异亮氨酸 ACU 苏氨酸 AAU 天冬酰胺 AGU 丝氨酸 U AUC 异亮氨酸 ACC 苏氨酸 AAC 天冬酰胺 AGC 丝氨酸 C A AUA 异亮氨酸 ACA 苏氨酸 AAA 赖氨酸 AGA 精氨酸 A AUG 甲硫氨酸+起始 ACG 苏氨酸 AAG 赖氨酸 AGG 精氨酸 G GUU 缬氨酸 GCU 丙氨酸 GAU 天冬氨酸 GGU 甘氨酸 U GUC 缬氨酸 GCC 丙氨酸 GAC 天冬氨酸 GGC 甘氨酸

6、C G GUA 缬氨酸 GCA 丙氨酸 GAA 谷氨酸 GGA 甘氨酸 A GUG 缬氨酸 GCG 丙氨酸 GAG 谷氨酸 GGG 甘氨酸 G 上页结束返回下页 二遗传密码的特征：二遗传密码的特征： n方向性：阅读方向为53； n简并性：一种氨基酸有两种或两种以上的 密码子； n兼职性：AUG即是起始密码子，又是甲硫 氨酸密码子； n通用性：生物界通用； n不重叠：无标点。 上页结束返回下页 三核密码与线粒体密码子的区别：三核密码与线粒体密码子的区别： 有三个密码子不同: 密码 核中编码的氨基酸 线粒体中编码的氨基酸 UGA 终止 Trp色氨酸 AUA Ile异亮氨酸 Met甲硫氨酸 CUA

7、Leu亮氨酸 苏氨酸 上页结束返回下页 遗传信息的表达遗传信息的表达 n 遗传信息经过转录和翻译决议 蛋白质的合成，经过蛋白质合 成实现信息的表达。 n转录和翻译是遗传信息表达的 途径，也是蛋白质合成的步骤。 上页结束返回下页 第二节第二节 转录转录 (transcription ) 一、转录的概念一、转录的概念 转录：以转录：以DNADNA为模版，在转录因子和为模版，在转录因子和 RNARNA聚合酶的作用下合成聚合酶的作用下合成RNARNA的过程。的过程。 上页结束返回下页 1 1、转录过程：、转录过程： n启动：转录因子与启动子结合后，又与 RNA聚合酶结合，RNA聚合酶识别转录起点， 翻

8、开氢键，确定反编码链。 n起始：RNA聚合酶依碱基互补原那么，结 合第一个NTP n延伸：RNA聚合酶延RNA链滑动，不断构成 磷酸二酯键 n终止：到终止信号，回文序列构成发夹构 造，零落。 上页结束返回下页 上页结束返回下页 2 2、转录要点：、转录要点： n 以基由于单位 n 以35 DNA链反编码链为模版 n 转录方向为53 n 以RNA聚合酶为工具 n 以 GTP、UTP、CTP、ATP为原料 n 转录地点：真核细胞的转录在核内， n 原核细胞的转录在胞质中。 上页结束返回下页 原核细胞的转录 上页结束返回下页 3 3、转录元件：、转录元件： nRNA聚合酶 n信息模版35DNA链 n

9、转录因子 n原料 GTP、ATP、UTP、CTP 上页结束返回下页 4 4、转录产物、转录产物RNARNA： nmRNA ntRNA nrRNA n其他小分子 RNA：引物 RNA片段 n 反义RNA分子 n 剪切体RNA n 核酶RNA 上页结束返回下页 示示 上页结束返回下页 不同RNA的转录情况不同： 转录产物 基因 基因位置 基因特点 转录前体 RNA聚合酶 rRNA rDNA 核仁 反复序列 45rRNA 5srRNA 5srDNA 端粒近 反复序列 5srRNA tRNA tDNA 不清 反复序列 前体tRNA mRNA 构造基因 遍及 单一序列 hnRNA 基因组 除了SrRNA

10、外，其他RNA转录后都需求加工，才干成为 有一定功能的产物RNA 上页结束返回下页 二、转录后加工： n戴帽 n剪切 n加尾 n以 hnRNA的加工为例 上页结束返回下页 上页结束返回下页 一戴帽：一戴帽： 在 hnRNA5端加上一个甲基化帽，即7甲基鸟嘌呤核苷酸帽 m7G。 步骤： 、hnRNA5端磷酸与GTP的5磷酸构成55键 、 GTP的第七位N上甲基化 作用： 维护5末端，不被消化，稳定mRNA 封锁5末端，不再加核苷酸 促使mRNA与核糖体的结合 上页结束返回下页 上页结束返回下页 二剪切 在酶的作用下，切除hnRNA的内含子，拼接外显子。 步骤： 、剪切体(snRNP)构成: sn

11、RNP与intron保守序列结合 snRNP=snRNA (U族RNA) +蛋白质。 、套索构造构成 : 去除内含子，衔接外显子 作用： 基因多样性的根底 进化中稳定性的根底 上页结束返回下页 上页结束返回下页 三加尾三加尾 n3端在腺苷酸聚合酶作用下加接一连串腺苷酸构成 polyA尾。 DNA 5 hnRNA 5 5 mRNA 5 5 非polyA序列 转录 内切酶切割 polyA聚合酶+ATP 进入细胞质 3 3 OH 3 A100-250 3 A100-250 3 上页结束返回下页 第三节第三节 翻译翻译 一、翻译的概念：一、翻译的概念： 将将mRNA上的核苷酸序列翻译为氨基酸序上的核苷

12、酸序列翻译为氨基酸序 列的过程，即由列的过程，即由mRNA蛋白质的过程。蛋白质的过程。 如：如： ACUUCUAAAUACCGUAAUACCAAGGUU. 苏 丝 赖 酷 精 天胺 苏 赖 缬. mRNA 动画 上页结束返回下页 二、参与翻译的生物分子：二、参与翻译的生物分子： nmRNA信息模板 n核糖体合成蛋白质的机器 ntRNA运输氨基酸的工具 n蛋白质因子IF、EF、RF n氨基酸合成蛋白质的原料 动画 上页结束返回下页动画 上页结束返回下页 识别密码子 携带氨基酸 动画 上页结束返回下页 三、翻译的过程：三、翻译的过程： n肽链起始 n肽链延伸 n肽链的终止 n首先,氨基酸活化构成氨

13、基酸(aa)- tRNA。 n肽链起始的第一个活化氨基酸是甲 硫氨酰-tRNA。 动画 上页结束返回下页动画 上页结束返回下页 1 1、肽链的起始过程：、肽链的起始过程： mRNAmRNA活化活化 构成构成eIF4+CBP+mRNAeIF4+CBP+mRNA 小亚基活化小亚基活化 构成构成40S+eIF340S+eIF3 + +eIF2+GTPeIF2+GTP +Met-tRNA+Met-tRNA mRNA mRNA与小亚基结与小亚基结 合合 构成构成mRNA+mRNA+小亚基小亚基 + Met-tRNA+ Met-tRNA复合物复合物 MetMet进入进入P P位位 与大亚基结合与大亚基结合

14、 构成构成80S80S起始复合物起始复合物 动画 上页结束返回下页 aa-tRNA与 核糖体结合 进入A位构成 80S+mRNA+Me t-tRNA+aa- tRNA 2 2、肽链的延伸过程许多循环组成的反复过程、肽链的延伸过程许多循环组成的反复过程 动画 上页结束返回下页 肽键的构成肽键的构成 A A位上的位上的aaaa与与P P 位上的位上的MetMet之之 间构成肽键。间构成肽键。 动画 上页结束返回下页 移位 mRNA与核糖体 相对挪动一个 密码子单位,P 位上的aa分 开,A位上的aa 移位到P位,A 位空出,进入 新的循环 动画 上页结束返回下页 3 3、肽链合成的终止、肽链合成的终止 当当mRNAmRNA上的终止密码子出如今核上的终止密码子出如今核 糖体糖体A A位上时位上时, ,无氨基酸与之结合，无氨基酸与之结合， 释放因子识别终止密码子，使肽链释放因子识别终止密码子，使肽链 合成终止并释放出来。合成终止并释放出来。 动画 上页结束返回下页 四、多肽链合成后的加工：四、多肽链合成后的加工： n剪掉部分肽链 n糖基化 n羟化 n氧化 n亚基聚合 上页结束返回下页 肽链加工场所：肽链加工场所： n高尔基复合体 n内质网腔 n胞质 上页结束返回下页 细胞蛋白质组细胞蛋白质组proteomeproteome n即将细胞内基因活动和表达后所产生的全部