《遗传信息表达》PPT课件.ppt

1、第九章,基因信息的表达与传递,第一节 DNA复制,遗传物质：人 46条DNA链 3109碱基对 复制形式：半保留复制、半不连续性复制 复制方向： 5 3 ,DNA的复制过程,复制泡形成：DNA解螺旋，双链打开膨大 复制叉：松开的两股链和未松开的两股链外形如“Y”字形 复制子：起始点和复制叉共同构成的一个单位，叫复制子,引发体 引发酶（引物合成酶）催化合成RNA引物 RNA引物与蛋白质形成引发体 RNA引物的长度一般为412个核苷酸,DNA复制过程,前导链和后导链,前导链： 从5 3 方向是连续合成的，合成的子链叫前导链。 后随链：与53母链互补，不连续性合成许多片段，称冈崎片段。冈崎片段最后由

2、DNA连接酶连接成一条完整的链，称做后随链。,半不连续性复制前导链：由5 3 方向连续合成；后随链：分段合成冈崎片段，最后连接,（二）复制所需的引物和酶,1. 引物：RNA引物，DNA引物 2. 酶：异构酶、解旋酶、聚合酶、连接酶、 单链DNA结合蛋白（SSB）、拓扑异构酶 3. 引发酶（RNA引物合成酶）和引发体 dnaA、B、C 4. 原料： 4种核苷酸,2.DNA聚合酶,DNA聚合酶 催化合成DNA。 （1）DNA聚合酶：原核细胞有、型。主要由型负责DNA链的延伸，型有5-3 和3 -5 外切酶活性，负责RNA引物的切除。 （2）核苷酸选择：根据摸板的碱基序列，从细胞中选择相应的游离核苷

3、三磷酸进行DNA链的合成，此过程叫“核苷酸选择”。,第二节 RNA转录,基因（gene):遗传物质的表达单位，一段特定序列的核酸片段，具有指导RNA或（和）蛋白质合成的生物学功能。 1909年丹麦遗传学家W. Johannsen提出 基因组（genome）：单倍染色体所有基因的总称 蛋白质组（proteome）：细胞内所有蛋白质的总称,一、基因结构 （一） 基本结构： 1. 启动子 原核:Pribnow box -10bp TATAATG CAT box -35bp TTGACAT 真核: TATA box -25 - 50bp CAAT box -70 - 80bp 2. 编码区: 起始密码

4、子 至 终止密码子 3. 终止子: 提示转录终止的序列 依赖终止因子 终止因子非依赖,增强子 启动子 外显子,(二)转录调节序列,增强子（enhancer） 沉默子（silencer） 转录因子结合序列,2. 编码区: 起始密码子 至 终止密码子 开放阅读框（open reading frame) 断续（裂）基因 (split gene) 外显子(exon) 内含子(intron),原核生物的转录终止：两种方式 1.依赖因子的转录终止 2.非依赖因子的转录终止,因子参与的转录终止过程,RNA的发卡结构与转录终止,真核生物转录后的加工,5端戴帽：在成熟mRNA 5端加上甲基鸟苷（m7GpppG）

5、的帽子 3 端加尾巴： 3 端生成poly A尾巴，增加mRNA稳定性,3. 终止子: 提示转录终止的序列 依赖终止因子 终止因子非依赖 (二)转录调节序列: 增强子（enhancer） 沉默子（silencer） 反应元件（response element）:转录因子结合序列,Examples of transcriptional activators in mammals.,*Pu = Purine (A or G); Py = Pyrimidine (C or T); N = any,（三）原核细胞基因组结构特点,1. 只有一个DNA分子，裸DNA形式存在 2. 结构简单，编码区比例高

6、3. 基因多为单一序列 4. 基因以操纵子结构存在 操纵子（operon）：多个性质相同的基因串联在一起形成基因簇，在一套调控系列控制下转录表达 5. 存在重叠基因,（四）真核基因组结构特点,1. 基因组DNA比较庞大，结构复杂 2. 基因组DNA中非编码序列占绝大部分 3. 基因多为断续基因（split gene），编码 区中含有内含子（intron） 4. 不存在重叠基因 5. 含有大量的重复序列 低度重复序列 中度重复序列 高度重复序列,第二节 基因的转录,（一）转录 1. 粗转录阶段（由RNA聚合酶催化） hnRNA mRNA 2. 加工阶段 剪接：切除内含子和尾部区序列，5GU，3A

7、G 戴帽：对mRNA 5端进行修饰+G，7-N甲基化， 1位碱基2-O甲基化 加尾: 在mRNA3加一段多聚腺苷酸（poly A） 尾巴。150200bp,3. 逆转录： 以RNA为模板转录合成cDNA的过程 端粒的合成 病毒遗传物质的复制,三、真核基因的转录,特点 多种RNA聚合酶参与不同的RNA合成 有多种类型的启动子 有多种转录因子参与 转录后加工过程复杂,第三节 蛋白质的生物合成,蛋白质的生物合成又称为翻译 以mRNA为模板，在核糖体上进行,一、遗传密码子 遗传密码子（genetic code ）: Nirenberg（1961）等发现 四种碱基 4364 种排列， 20种氨基酸 起始

8、密码（AUG） 终止密码（UAA，UGA，UAG）,遗传密码（genetic codon）,遗传密码的特征,1. 方向性:5 3 2. 简并性: 多个密码子编码同一氨基酸 3. 通用性: 所有生物基本相同，比较表 但线粒体CUA苏氨酸（亮） AUA甲硫氨酸（异亮） UGA色氨酸（终止） 4. 连续性：密码子的阅读不重叠、不间隔,（二）遗传密码的特征,1. 方向性:5 3 2. 简并性: 多个密码子编码同一氨基酸 3. 通用性: 所有生物基本相同，比较表 但线粒体 CUA苏氨酸（亮） AUA甲硫氨酸（异亮） UGA色氨酸（终止） 4. 连续性：密码子的阅读不重叠、不间隔,二、多肽链合成场所核糖体

9、,核糖体（ribosome）：嗜碱性染料颗粒 形态：圆形或椭圆形1530nm 原核小、真核大 结构: 大亚基：中心突、柄、嵴、中央管 小亚基：头、基、平台,核糖体的形态,头 平台 裂沟,中心突 嵴 柄,功能区： mRNA结合位点： 原核生物：小亚基16S rRNA,能与mRNA结合 5端SD（Shine-Dalgarno）序列（核糖体结合位点，RBS）结合 真核生物：18S rRNA， A位：受位、氨基酰位 P位：供位、肽基位 T因子：肽基转移酶位 E位：tRNA释放位点,三、多肽链的合成,（一）氨基酰tRNA的合成 1.氨基酸活化 氨基酸ATP氨基酰腺苷酸 注：原核为甲酰甲硫氨酸，真核为甲硫

10、氨酸 2.氨基酰tRNA合成 氨基酰 + tRNA氨基酰tRNA 氨基酰tRNA合成酶有高度的特异性，特异性识别氨基酸和有特定反密码子的tRNA 同功受体tRNA：,（二）肽链合成的起始,1. mRNA与小亚基的结合 小亚基（30S）、IF3、IF1 + mRNA（RBS） IF3-mRNA-30S三元复合物 2. 30S起始复合物的形成 IF2 + GTP + IF3-mRNA（AUG） + fMet-tRNA 3. 70S起始复合物的形成 30S起始复合物50S亚基 GTP酶水解、IF1-3解离 30S + 50S + mRNA + fMet-tRNA,（三）肽链的延长 进位 fMettR

11、NAP位 下一个氨基酰tRNA进入A位 肽键形成 在23S rRNA肽基转移酶催化下，A位与P位氨基酰形成肽键 移位 在EF-G GTP酶催化下，A位氨基酰tRNA移到P位，并于E位释放从P位离开的tRNA 进位 空出的A位接纳下一个氨基酰tRNA,肽链的延伸,多聚核糖体,核糖体与多肽链的合成,（四）肽链的终止和释放 终止密码子出现释放因子（RF1、3）催化下肽链合成终止 （原核细胞）,（五）多肽链合成后的加工和修饰 去除甲硫氨酸fMet，Met 折叠：氢键、离子键、二硫键 共价修饰：磷酸化、甲基化、乙酰化 剪接,第三节 基因表达的调控,原核基因的表达调控 操纵基因：实为一段阻遏物结合序列 调

12、节基因 表达调节蛋白 负调节 正调节 阻遏物 激活物 诱导物,操纵子基因表达调控机制 操纵基因：阻遏蛋白结合部位 操纵子 启 动 子：RNA聚合酶的结合部位 调节基因：编码阻遏蛋白的基因 结构基因：编码功能蛋白的基因 乳糖代谢 Z：控制-半乳糖苷酶合成 结构基因 Y：控制半乳糖通透酶合成 A：控制乙酰基转移酶合成,（一）转录水平调控,反式作用因子（trans-acting factor）：转录因子 顺式作用元件（cis-acting element）：调控DNA序列 启动子 增强子 沉默子 反应元件（response element）:反式作用因子结合序列,（二）基因转录水平调控因素 （1）环境因素 （2）激素、细胞因子、神经递质 （3）染色质结构的