遗传信息传递与表达-课件

第十一章遗传信息的传递与表达

中心法则

遗传信息的传递与表达第一节DNA的生物合成（复制）第二节RNA的生物合成（转录）第三节蛋白质的生物合成（翻译）第一节DNA的生物合成一、DNA复制方式二、参与DNA复制的因子三、DNA复制过程四、逆转录五、DNA损伤的修复单击画面继续一、DNA的复制方式单击画面继续

半保留复制(semiconservativereplication)----在DNA复制过程中，双螺旋结构解开而成为单链，分别以DNA双螺旋中的一条链为模板，按碱基互补配对的原则合成两条新的互补链。这样新合成的DNA双链中一股单链是从亲代完整地接受过来的，另一股单链完全重新合成。DNA半保留复制的证据

单击画面继续二、DNA复制的酶学1.底物

dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶DNA聚合酶I、II、III3.模板单链的DNA母链4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白质因子解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶

单击画面继续（一）DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性单击画面继续5′至3′的聚合活性（5′→3′）单击画面继续

核酸外切酶活性

3′→5′外切酶活性5′→3′外切酶活性单击画面继续（二）DNA拓扑异构酶(解旋酶）既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键拓扑酶Ⅰ切断DNA双链中的一股拓扑酶Ⅱ切断DNA双链

（三）单链DNA结合蛋白（SSB）维持模板处于单链状态保护单链的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物

单击画面继续（五）DNA连接酶（ligase）催化两段DNA之间的连接单击画面继续三、DNA的复制过程（一）复制的起始单击画面继续（二）复制的延伸

（三）复制的终止

1.DNA复制的起点

原核生物从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行的，称为双向复制单击画面继续θ复制原核生物DNA的复制（一）复制的起始单击画面继续3.起始的过程打开DNA超螺链打开双螺旋防止复螺旋单链结合蛋白解链酶引物复合体引物酶拓扑异构酶合成单击画面继续DNA复制起始的过程拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA双链′5′3′5′3单击画面继续拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程拓扑异构酶与DNA双链结合，解开超螺旋。′5′3′5′3单击画面继续拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程解链酶解开DNA双螺旋′5′3′5′3单击画面继续拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物单链结合蛋白防止复螺旋′5′3′5′3单击画面继续DNA复制起始的过程拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程引物酶合成引物′5′3′5′3单击画面继续二、DNA复制的延伸单击画面继续1.DNA聚合酶把新生链的第一个脱氧核苷酸加到引物的3′-OH上，开始新生链的合成过程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

组成

DNA的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来单击画面继续3′,5′-磷酸二酯键引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTTTA单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTTGTTA单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGTGTTAA单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAAT单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGTTAATA单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGTTAATAT单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATC单击画面继续引物AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板链单击画面继续DNA新链引物单击画面继续DNA聚合酶DNA聚合酶2.冈崎片段冈崎片段冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。3.半不连续复制领头链随从链冈崎片段5′3′′5′3单击画面继续半不连续复制

DNA复制时,一条链是连续的,另一条链是不连续的,称为半不连续复制。三复制的终止复制有终止信号polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填补空隙DNA连接酶连接缺口。单击画面继续领头链随从链冈崎片段5′3′′5′3拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物课堂小结四、逆转录1、逆转录：是以RNA为模板合成DNA的过程。2、逆转录酶：是一种以RNA为模板的DNA聚合酶。没有3’5’外切酶的活性，所以没有校对功能，逆转录的错配率高。五、DNA的损伤修复突变可分为：自发突变、人工诱变突变的意义突变是进化、分化的分子基础只有基因型改变的突变致死性的突变突变是某些疾病的发病基础DNA

的损伤也称突变，是指DNA分子上碱基的改变。二、引发突变的因素

诱变因素及突变类型三、突变分子改变的类型错配（点突变）一个碱基改变缺失、插入和框移突变片段插入或缺失重排较大片段重组或重排四、损伤的修复损伤--复制过程中发生的DNA突变光修复切除修复重组修复SOS修复（一）光修复紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体

光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600μm波长的光。（二）切除修复参与的酶有核酸内切酶，polⅠ,DNA连接酶

（三）重组修复重组蛋白RecA，polⅠ，连接酶参与损伤会保留下去第二节RNA的生物合成一、RNA转录方式二、参与RNA复制的因子三、RNA转录的过程四、转录后的加工和修饰单击画面继续第二节RNA的生物合成单击画面继续定义：RNA的生物合成就是转录，即以DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶的催化下，以4种NTP（ATP、CTP、GTP和UTP为原料，合成RNA的过程。合成部位：细胞核合成原料：四种NTP转录特点：1、转录单位：启动子终止子2、不对称转录：两条DNA链不同时进行转录的现象。编码链或反意义链；模板链或有意义链3、RNA聚合酶：

全酶：有αα‘ββ’σ5个亚基组成作用识别启动子，引发RNA的合成。

核心酶：不含σ亚基，延长RNA链转录过程：转录的起始：RNA的延长：5´3´识别解链磷酸二酯键的形成（ATP、GTP）转录的终止：遇到终止子，RNA链停止延长，核心酶脱离，新RNA释放。AG

T

AC

TA

A

T

DNA的一条链AGCUGACGGUUU游离的核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一条链为模板合成RNA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA与RNA的碱基互补配对：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGUUUU

组成

RNA的核糖核苷酸一个个连接起来细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUUUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUUGUUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGUGUUAA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAU细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGACGGUUAAUA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GCGCGGUUAAUAU细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUC细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGUUAAUAUCDNA上的遗传信息就传递到mRNA上mRNADNA细胞核中单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核

核孔DNAmRNA在细胞核中合成单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA单击画面继续AG

T

AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

细胞质

细胞核mRNA通过核孔进入细胞质UCAUGAUUAmRNA单击画面继续第三节蛋白质的生物合成一、定义二、参与蛋白质合成的物质三、三种RNA在合成中的作用四、合成的过程五、蛋白质生物合成与医学的关系单击画面继续

在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。单击画面继续一.定义:20种氨基酸(AA)作为原料酶及众多蛋白因子，如IF、EF、RF

供能物质（ATP、GTP）、无机离子二.参与蛋白质生物合成的物质

三种RNAmRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA,核蛋白体RNA）tRNA（transferRNA,转移RNA）三.RNA在蛋白质合成中的作用：一、mRNA与遗传密码作为指导蛋白质生物合成的模板，mRNA中每三个相邻的核苷酸组成三联体，代表一个氨基酸的信息，此三联体就称为密码(codon)。共有64种不同的密码。其中：起始密码(initiationcodon):AUG终止密码(terminationcodon):UAA，UAG，UGAUCAUGAUUAmRNA（模板）

密码子

密码子

密码子

密码子

mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基单击画面继续密码子的性质：1、简并性2、连续性3、通用性4、方向性5、摆动性1、简并性遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有2、3、4个或多至6个三联体为其编码。同一氨基酸存在多个不同的遗传密码的现象称为遗传密码的简并性。遗传密码的简并性在保持遗传稳定性上具有重要意义。2、连续性指编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉.基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变3、通用性蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。

已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体等。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。

4、方向性指阅读mRNA模板上的三联体密码时，只能沿5’→3’方向进行。5、摆动性转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过碱基互补与mRNA上的遗传密码反平行配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。摆动配对现象示意图二、tRNA与氨基酸的活化氨基酸臂反密码环AAUACUAUG转运

RNA（tRNA)（运载工具）

亮氨酸

天冬氨酸

异亮氨酸

氨基酸（原料）单击画面继续AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

异亮氨酸

tRNA的一端运载着氨基酸

反密码子单击画面继续核糖体与蛋白质的合成场所1、核糖体的结构2、核糖体的功能部位一、氨基酸的活化氨基酸＋tRNA+ATP氨基酰tRNA合成酶氨基酰－tRNAATP＋PPI肽链合成过程：（一）起始：1、形成30S起始复合物2、形成70S起始复合物（二）肽链的延长：1、进位2、肽键的形成3、移位需延伸因子EF-Tu和GTP的协助UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖体细胞质中的mRNA

与核糖体结合.细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA

上的反密码子与

mRNA上的密码子互补配对.细胞质中单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

异亮氨酸细胞质中

tRNA

将氨基酸转运到

mRNA上的相应位置.单击画面继续UCAUGAUUAAAU

亮氨酸A