个体乃至物种的遗传特性要在代代相传中得到维持课件

1、 细胞、个体乃至物种的遗传特性要在代代相传中得到维持，有赖于遗传物质完整、准确的复制并分配至子代细胞。 细胞、个体乃至物种的遗传特性要在代代相传中得到维持第四章 细胞核第一节 核被膜第二节 染色质和染色体第三节 核仁第四节 遗传物质的复制第五节 遗传信息的表达第四章 细胞核第一节 核被膜DNA复制 ：由一个亲代DNA双螺旋产生两个子代DNA双螺旋的过程。艰巨任务：在子代细胞诞生前迅速而精确地完成这一过程。奇迹是怎样创造的？DNA复制 ：由一个亲代DNA双螺旋产生两个子代DNA双螺旋一、DNA 复制过程及其特征1.半保留复制复制从复制起始点开始复制叉、双向复制和复制泡复制叉的不对称性：前导链、后

2、随链和冈崎片段校读纠错机制整个染色体的复制 第四节 遗传物质的复制一、DNA 复制过程及其特征 第四节 遗传物质的复制ATCGGCAATTGCACG模板链新链T亲代DNA双螺旋中的两条核苷酸链分别作为生成两个子代双螺旋的模板,新链的核苷酸序列与模板链序列互补。DNA聚合酶催化半保留复制：复制后的DNA分子，各含有1条原来的旧链和1条新链，两个新合成的双螺旋都是原来双螺旋的精确复制品，这称为半保留复制。ATCGGCAATTGCACG模板链新链T亲代DNA双螺旋中2. 复制从复制起始点开始2. 复制从复制起始点开始复制起始点：特殊的DNA序列在细菌只有一个，在真核细胞有多个。细菌真核细胞基因组（核

3、苷酸对）数百万个3.2 109 （人）速度500个核苷酸/秒50个核苷酸/秒复制起始点一个多个复制起始点：特殊的DNA序列细菌真核细胞基因组数百万个3.2在真核细胞的染色体上，复制由多处复制起始点同时向两个方向推进。在真核细胞的染色体上，复制由多处复制起始点DNA双链解旋与复制的起始需要大量蛋白质和酶参与DNA双链打开后（配对碱基之间的氢键断开）， 两条核苷酸链上的碱基种类和顺序暴露出来（模板），方便单核苷酸按照碱基互补原则来配对，从而合成新的核苷酸链。DNA被紧密地包装在染色体中，双链如何打开？双链打开后复制就自动开始了么？DNA双链解旋与复制的起始DNA双链打开后（配对碱基之间的氢3.复制

4、叉、双向复制和复制泡 复制叉: 已经打开的2条单链与未解开的双链间形成Y形。复制泡:复制叉由复制起始位点向两边移动，形成复制泡。复制叉 la fourche de rplication3.复制叉、双向复制和复制泡 复制叉: 已经打开的2条单链与*在DNA聚合酶的催化下，许多单核苷酸（脱氧核糖核苷酸）连接起来成为一条核苷酸链。*新的核苷酸链形成需要一段引物。*DNA聚合酶只能催化单核苷酸以53方向连接。*53连续合成将使一条核苷酸链的延长方向与复制叉推进方向相反。DNA聚合酶催化DNA复制时的几个特点：*在DNA聚合酶的催化下，许多单核苷酸（脱氧核糖核苷酸）连接4.复制叉的不对称性：前导链、后随

5、链和冈崎片段问题：一条新链:53方向合成，另一条新链如何合成？ ?OK4.复制叉的不对称性：前导链、后随链和冈崎片段问题：?OK4. 复制叉的不对称性： 前导链、后随链和冈崎片段答案：一条新链： 53方向不间断合成前导链另一条新链： 53方向间断合成后随链4. 复制叉的不对称性：答案：4. 复制叉的不对称性： 前导链、后随链和冈崎片段4. 复制叉的不对称性：4. 复制叉的不对称性： 前导链、后随链和冈崎片段前导链后随链一条链不间断地合成，并率先发生，因而叫作前导链；另一条链间断合成，由冈崎片段连接而成，并滞后发生，因而叫作后随链。4. 复制叉的不对称性：前导链后随链一条链不间断地合成，并率 在

6、后随链合成中，由DNA聚合酶在RNA引物的3-OH上合成一段多核苷酸链，此DNA片段加上RNA引物构成冈崎片段。 冈崎片段DNA 聚合酶I53切除RNA引物53填充脱氧核苷酸DNA连接酶：连接两个DNA片段冈崎片段连接:冈崎片段 在后随链合成中，由DNA聚合酶在RNA引物的3-OHRNA引物冈崎片段连接酶连接2个相邻DNA片段DNA 聚合酶将相邻片段的5RNA引物切除并填补空隙DNA聚合酶在RNA引物3端延伸新DNA链根据模板在引物酶作用下生成RNA引物旧链 新链间断合成的新链 后随链RNA引物冈崎片段连接酶连接2个相邻DNA片段DNA 聚合酶3355 复制叉推进方向 复制起始点模板链复制起始

7、点DNA的双向复制示意图复制叉推进方向3355 复制叉推进方向 复制起始点模板链复制起始点复制的主要步骤在复制起始点打开双链合成一段RNA引物前导链合成（DNA链在RNA引物后面开始合成）后随链合成(冈崎片段在引物后开始合成）DNA双链复制复制的主要步骤DNA双链复制6整个染色体的复制多个复制泡不断产生。端粒酶保证真核染色体末端的完整复制。 DNA新链合成完毕后立即就有组蛋白与之装配，新的核小体形成。5校读纠错机制复制过程中出现错误的核苷酸碱基配对，DNA聚合酶会发现并纠正错误。末端复制6整个染色体的复制多个复制泡不断产生。5校读纠错机制复制组蛋白核心DNA双链合成的新链旧链（模板链）新的组蛋

8、白核心组蛋白核心DNA双链合成的新链旧链（模板链）新的组第五节 遗传信息的表达 一、基因的转录 从DNA到RNA 二、基因的翻译 从RNA到蛋白质基因的表达由基因转录为RNA分子并翻译成蛋白质分子的过程。第五节 遗传信息的表达基因的表达由基因转录为RNA分子并 中心法则 细胞内的基因先将它的遗传信息转录在mRNA上，再经过翻译，将特定的遗传信息翻译为特定的蛋白质。 中心法则一、基因的转录 从DNA到RNA(同样的语言)（一）转录过程（二）有意义链和反意义链（三）真核RNA的转录后加工第五节 遗传信息的表达一、基因的转录第五节 遗传信息的表达启动子和终止子：基因上特殊的DNA序列，对RNA聚合酶

9、发出转录开始和终止的信号。（一）转录过程RNA聚合酶：催化转录反应，所以又叫转录酶。作用是解开DNA双链，以其中的一条链为模板，将4种三磷酸核苷酸聚合成与模板链互补的RNA链。启动子和终止子：（一）转录过程RNA聚合酶：催化转录反应，所在RNA聚合酶作用下，以DNA的一条链上的一段序列为模板，按照碱基配对原则，以4种三磷酸核苷酸为原料，合成一个与模板序列互补的RNA分子。（一）转录过程553353在RNA聚合酶作用下，以DNA的一条链上的一段序列为模板，按RNA聚合酶催化基因的转录:聚合酶遇到启动子序列就与之结合,打开双链，开始催化转录,同时沿着DNA模板移动，直至遇到终止子序列，转录结束。转

10、录RNA聚合酶催化基因的转录:聚合酶遇到启动子序列就与之结合,基因链:基因遗传信息所在的DNA单链。反基因链:与基因链互补的DNA单链。mRNA 链：序列与基因链相同（T=U）(二)有意义链和反意义链 基因链或有意义链反基因链或反意义链基因链转录出来的RNA链序列与基因链相同，只是T换成U。基因链:基因遗传信息所在的DNA单链。(二)有意义链和反意义 一段DNA上总是只有一条链作为转录的模板，即反基因链，由此转录出来的RNA链序列与模板链互补，与基因链相同。一段细菌染色体上多个基因的转录方向 一段细菌染色体上多个基因的转录方向转录产物主要有mRNA、rRNA和tRNA。真核细胞中每个mRNA分

11、子（信使RNA）只携带一条多肽链的遗传信息，指导一条多肽链的合成。转录产物主要有mRNA、rRNA和tRNA。真核细胞中每个mtRNA(转运RNA)是mRNA与氨基酸之间的衔接分子，每种tRNA只能转运一种特定的氨基酸。氨基酸接受臂反密码环tRNA结构图tRNA(转运RNA)是mRNA与氨基酸之间的衔接分子，氨基rRNA（核糖体RNA）rRNA和蛋白质组成核糖体，为蛋白质合成提供场所。核糖体小亚基中的rRNA结构图襻环rRNA（核糖体RNA）rRNA和蛋白质组成核糖体，为蛋白质细菌基因与真核生物基因的比较(三)、真核细胞RNA的转录后加工真核细胞原核细胞细胞核转录转录翻译翻译原核生物和真核生物

12、的转录、翻译过程细菌基因与真核生物(三)、真核细胞RNA的转录后加工真核细胞mRNA (真核加工)rRNA (真核、原核均加工)tRNA (真核、原核均加工)(三)、真核细胞RNA的转录后加工mRNA (真核加工)(三)、真核细胞RNA的转录后加工 mRNA的加工 作用1. 加帽 增加稳定性5-三磷酸-7-甲基鸟苷2. 加尾 和转运有关3-PolyA 序列3. 拼接 切除内含子并联结外显子4. RNA 编辑 扩充遗传信息 遗传信息如何从RNA转换到蛋白质翻译遗传信息如何从RNA转换到蛋白质翻译遗传信息的翻译是指以mRNA为模板，把核苷酸链上的三联遗传密码转换成蛋白质多肽链的氨基酸序列的过程，是

13、基因表达的最终目的。二、基因的翻译从RNA到蛋白质 (不同的语言核苷酸/氨基酸)翻译的具体过程将在第五章第二节作详细讨论遗传信息的翻译是指以mRNA为模板，把核苷酸链二、基因的翻译 复制过程 DNA复制从复制起始点开始,在起始蛋白为首的一个多酶复合体的作用下，双链解开，形成两个方向相反的复制叉。在复制叉上，DNA聚合酶分别以DNA双链中的一条为模板，4种三磷酸脱氧核苷酸为原料，合成两条新的DNA链。随着复制叉向相反两个方向推进，就形成复制泡。复制泡在各个复制起始点发生并增大，使DNA分子得到完整复制。 本部分小结 复制过程本部分小结转录过程中也需要把DNA双链打开，基因链上的碱基种类和排列暴露

14、出来，方便单核苷酸按照碱基互补原则来配对，在RNA聚合酶的催化下，许多单核苷酸（核糖核酸）连接起来成为一条核苷酸链。从而合成与基因链的碱基排列相同的核糖核苷酸链（RNA）。转录过程转录过程中也需要把DNA双链打开，基因链上的碱基种类和排列暴比较DNA复制和转录的特点 复制 转录目的 复制遗传物质 转录遗传信息模板 完整的染色体分子 染色体分子上一段DNA(基因)催化合成的酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶原料 4种脱氧核糖核苷酸 4种核糖核苷酸 dATP,dTTP,dCTP,dGTP ATP,UTP, CTP,GTP产物 完整的染色体分子 一个特异的RNA分子 (子代DNA) (mRNA,rRNA,tRNA或snRNA)首发事件 起始蛋白识别 聚合酶识别并结合至 复制起始点 基因启动子比较DNA复制和转录的特点思考题1.解释下