第十三基因信息的傳遞演示文稿

第十三基因信息的傳遞演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（優(yōu)選）第十三基因信息的傳遞當(dāng)前第2頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)*中心法則(P241)

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄

轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制DNARNA蛋白質(zhì)

逆轉(zhuǎn)錄中心法則：是關(guān)于遺傳信息傳遞規(guī)律的基本法則，包括有DNA到DNA的復(fù)制、由DNA到RNA的轉(zhuǎn)錄和由RNA到蛋白質(zhì)的翻譯等過(guò)程，即遺傳信息的流向是DNA-RNA-蛋白質(zhì)。當(dāng)前第3頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第4頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)主要內(nèi)容

●

DNA的生物合成——復(fù)制

●RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄

●

蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯

●

基因表達(dá)調(diào)控

當(dāng)前第5頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA的生物合成(復(fù)制)DNABiosynthesis(Replication)

第十三章當(dāng)前第6頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

DNA的生物合成復(fù)制(replication)：P242 以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過(guò)程。復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制親代DNA子代DNA當(dāng)前第7頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)復(fù)制的基本規(guī)律BasicRulesofDNAReplication

第一節(jié)當(dāng)前第8頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)DNA復(fù)制的特征當(dāng)前第9頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)一、半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和意義DNA生物合成時(shí)，母鏈DNA解開(kāi)為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對(duì)規(guī)律，合成與模板互補(bǔ)的子鏈；子代DNA，一股單鏈從親代完整地接受過(guò)來(lái)，另一股單鏈則完全重新合成，這種復(fù)制方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。P242半保留復(fù)制的概念當(dāng)前第10頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第11頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)含N15-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第二代梯度離心結(jié)果N15-DNAN14、N15-DNAN14、N15-DNAN14-DNA當(dāng)前第12頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。半保留復(fù)制的意義遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對(duì)的。當(dāng)前第13頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)原核生物：?基因組是環(huán)狀DNA?只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)復(fù)制時(shí)，DNA從起始點(diǎn)(ori)向兩個(gè)方向解鏈，形成兩個(gè)延伸相反的復(fù)制叉，稱(chēng)為雙向復(fù)制。P243二、雙向復(fù)制當(dāng)前第14頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

復(fù)制時(shí)雙鏈打開(kāi)，分開(kāi)成兩股，各自作為模板，子鏈沿模板延長(zhǎng)所形成的Y字形的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為復(fù)制叉(replicationfork)。P243當(dāng)前第15頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

在原核生物雙向復(fù)制中，DNA被描述為眼睛狀。為說(shuō)明方便而做的圖為形。ori復(fù)制中的放射自顯影圖象當(dāng)前第16頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

oriC單復(fù)制子當(dāng)前第17頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)真核生物：

?染色體DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。

?兩個(gè)起始點(diǎn)之間的DNA片段稱(chēng)為復(fù)制子(replicon)。

?復(fù)制子是獨(dú)立完成復(fù)制的功能單位。當(dāng)前第18頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)真核生物多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)、復(fù)制子與復(fù)制叉當(dāng)前第19頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)真核生物的多復(fù)制子復(fù)制電鏡圖當(dāng)前第20頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)35353′5′3′5′解鏈方向領(lǐng)頭鏈(leadingstrand)隨從鏈(laggingstrand)三、復(fù)制的半不連續(xù)性3′5′當(dāng)前第21頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的這股鏈稱(chēng)為領(lǐng)頭鏈。另一股鏈因?yàn)閺?fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長(zhǎng)，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱(chēng)為后隨鏈。領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而隨從鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。當(dāng)前第22頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)岡崎片段：

?1968年日本生化學(xué)者岡崎用電鏡及放射自顯影技術(shù)，觀察到DNA復(fù)制中，后隨鏈中出現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，將這些不連續(xù)的片段稱(chēng)為岡崎片段。P244

當(dāng)前第23頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)半不連續(xù)復(fù)制動(dòng)畫(huà)當(dāng)前第24頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

DNA復(fù)制的酶學(xué)TheEnzymologyofDNAReplication第二節(jié)當(dāng)前第25頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA復(fù)制的體系底物:dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

聚合酶:

依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-pol)

模板:解開(kāi)成單鏈的DNA母鏈

引物:提供3'-OH末端的寡核苷酸

其他酶和蛋白質(zhì)因子:拓?fù)洚悩?gòu)酶、解螺旋酶、單鏈DNA結(jié)合蛋白、引物酶、連接酶當(dāng)前第26頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)一、復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)

(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi

子鏈不能起始新的DNA鏈，必須要有引物提供3’-OH；當(dāng)前第27頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)聚合反應(yīng)的特點(diǎn)DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長(zhǎng)只可沿模板鏈5→3方向進(jìn)行。當(dāng)前第28頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

聚合反應(yīng)的特點(diǎn)

?以單鏈DNA為模板

?以dNTP為原料

?引物提供3'-OH?聚合方向?yàn)?'→3'?遵守堿基互補(bǔ)規(guī)律當(dāng)前第29頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)二、DNA聚合酶全稱(chēng)：依賴(lài)DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡(jiǎn)稱(chēng)：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性

2.核酸外切酶活性當(dāng)前第30頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)5′AGCTTCAGGATA

3′

|||||||||||3′TCGAAGTCCTAGCGAC5′

35外切酶活性

53外切酶活性?能切除引物和突變的DNA片段。能辨認(rèn)錯(cuò)配的堿基對(duì)，并將其水解。

核酸外切酶活性當(dāng)前第31頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第32頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（一）原核生物的DNA聚合酶

?DNA-polⅠ?DNA-polⅡ?DNA-polⅢ?DNA-polⅣ?DNA-polⅤ當(dāng)前第33頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)催化DNA聚合參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)校讀、修復(fù)合成、切除引物填補(bǔ)空隙功能2040400分子數(shù)/細(xì)胞1011亞基數(shù)－－+5外切酶活性+++5外切酶活性+++5聚合酶活性polIIIpolIIpolIE.Coli中的DNA聚合酶P245當(dāng)前第34頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)功能：校讀，去除RNA引物，填補(bǔ)空隙，參與DNA損傷修復(fù)。P245DNA-polⅠ當(dāng)前第35頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA聚合酶II(DNA-polII)

?具有5′→3′的聚合酶活性。

?只是在無(wú)polⅠ及polⅢ的情況下暫時(shí)起作用。

?對(duì)模板的特異性不高,參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。當(dāng)前第36頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA聚合酶III

(DNA-polIII)是復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用的酶。由10種亞基組成不對(duì)稱(chēng)的聚合體。α，ε，θ亞基組成核心酶，α亞基具有5'→3'的聚合活性，ε亞基具有3'→5'外切酶活性，

θ亞基可能起組裝作用。當(dāng)前第37頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)β亞基(DNA夾子)能夾穩(wěn)模板鏈，負(fù)責(zé)酶沿DNA模板滑動(dòng)的作用。其余亞基統(tǒng)稱(chēng)為γ-復(fù)合物,是DNA夾子加載蛋白。當(dāng)前第38頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA-polⅢ當(dāng)前第39頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（二）真核生物的DNA聚合酶P250DNA-pol起始引發(fā)，有引物酶活性。復(fù)制的主要酶，有解螺旋酶活性。參與低保真度的復(fù)制。在復(fù)制過(guò)程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用。在線(xiàn)粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol基本性質(zhì)與原核細(xì)胞DNA聚合酶一致。當(dāng)前第41頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)三、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化

DNA分子的堿基埋在雙螺旋內(nèi)部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。

當(dāng)前第42頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白理順DNA鏈拓?fù)洚悩?gòu)酶(Ⅰ,Ⅱ)穩(wěn)定已解開(kāi)的單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB催化RNA引物生成引物酶DnaG(dnaG)運(yùn)送和協(xié)同DnaBDnaC(dnaC)解開(kāi)DNA雙鏈解螺旋酶DnaB(dnaB)辨認(rèn)起始點(diǎn)DnaA(dnaA)蛋白質(zhì)（基因）通用名功能原核生物復(fù)制起始的相關(guān)蛋白質(zhì)P246當(dāng)前第43頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)解旋解鏈酶類(lèi)的作用當(dāng)前第44頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)引物酶(primase)

DNA復(fù)制需要RNA引物，因?yàn)镈NApol沒(méi)有催化游離dNTP之間相互聚合的能力。引物酶可在復(fù)制起點(diǎn)處催化RNA引物的生成。引物（primer）：是由引物酶催化生成的短鏈RNA，它可為DNA聚合提供3'-OH末端。當(dāng)前第45頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)四、DNA連接酶連接DNA鏈3-OH末端和相鄰DNA鏈5-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成一條完整的鏈。當(dāng)前第46頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)HO5’3’3’5’DNA連接酶ATP（NAD+）AMP5’3’5’3’當(dāng)前第47頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)在復(fù)制中起接合雙鏈中單鏈缺口的作用。在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用。是基因工程的重要工具酶之一。DNA連接酶的功能當(dāng)前第48頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA生物合成過(guò)程TheProcessofDNAReplication第三節(jié)當(dāng)前第49頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（一）復(fù)制的起始需要解決兩個(gè)問(wèn)題：1.DNA解開(kāi)成單鏈，提供模板。2.合成引物，提供3-OH末端;形成引發(fā)體。一、原核生物的DNA生物合成

當(dāng)前第50頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第51頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（二）復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的延長(zhǎng)指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個(gè)加入引物或延長(zhǎng)中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

當(dāng)前第52頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'

3'DNA-pol模板方向3`→5`合成需要引物提供3`-OH合成方向5`→3`底物是dNTP當(dāng)前第53頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)復(fù)制過(guò)程簡(jiǎn)圖當(dāng)前第54頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATP

AMP+PPi55DNA連接酶

隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接當(dāng)前第55頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(diǎn)(ter)處匯合。

E.colioriter8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止當(dāng)前第56頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)哺乳動(dòng)物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成

?細(xì)胞能否分裂，決定于進(jìn)入S期及M期這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。G1→S及G2→M的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。?蛋白激酶通過(guò)磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實(shí)施調(diào)控作用。當(dāng)前第57頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)?真核生物每個(gè)染色體有多個(gè)起始點(diǎn)，是多復(fù)制子復(fù)制。復(fù)制有時(shí)序性，即復(fù)制子以分組方式激活而不是同步起動(dòng)。（一）復(fù)制的起始當(dāng)前第58頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)3553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核小體（二）復(fù)制的延長(zhǎng)當(dāng)前第59頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)當(dāng)前第60頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA復(fù)制與核小體裝配同步進(jìn)行。染色體DNA呈線(xiàn)狀，復(fù)制在末端停止。復(fù)制終止包括：岡崎片段、復(fù)制子之間的連接。端粒的合成（三）復(fù)制的終止和端粒酶當(dāng)前第61頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)

真核生物端粒的形成：

端粒（telomere）是指真核生物染色體線(xiàn)性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大成粒狀。功能?維持染色體的穩(wěn)定性?維持DNA復(fù)制的完整性當(dāng)前第62頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)端粒酶(telomerase)

線(xiàn)性DNA在復(fù)制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出現(xiàn)縮短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，進(jìn)行延長(zhǎng)反應(yīng)。功能： 合成端粒DNA，維持端粒的長(zhǎng)度 當(dāng)前第63頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)端粒酶的爬行模型（動(dòng)畫(huà)演示）

端粒及端粒酶的意義：端粒的長(zhǎng)短及端粒酶活性變化與細(xì)胞水平的老化(aging)及腫瘤的發(fā)生有一定關(guān)系。當(dāng)前第64頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)andRepair第四節(jié)當(dāng)前第65頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)突變(mutation)：P252

是由遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而引起的遺傳信息的改變。從分子水平來(lái)看，突變就是DNA分子上堿基的改變。

DNA損傷(DNAdamage)：

泛指一切DNA結(jié)構(gòu)和功能的變化。包括各種突變類(lèi)型、堿基的損傷和DNA鏈的斷裂。當(dāng)前第66頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)一、突變的分子改變類(lèi)型錯(cuò)配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

當(dāng)前第67頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)DNA分子上的堿基錯(cuò)配稱(chēng)點(diǎn)突變(pointmutation)發(fā)生在同型堿基之間，即嘌呤代替另一嘌呤，或嘧啶代替另一嘧啶。

1.轉(zhuǎn)換發(fā)生在異型堿基之間，即嘌呤變嘧啶或嘧啶變嘌呤。

2.顛換（一）錯(cuò)配當(dāng)前第68頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

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leu

·

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·

pro·

val

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C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

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C肽鏈CTCGAG基因點(diǎn)突變★當(dāng)前第69頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)1949年波林發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥（病人的紅血細(xì)胞為鐮刀形）與血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常相關(guān)。當(dāng)前第70頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期三\11點(diǎn)（二）缺失、插入和框移缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失。