遺傳信息的表達多媒體

關(guān)于遺傳信息的表達多媒體概述：遺傳物質(zhì)：DNA遺傳信息：DNA中的堿基序列遺傳信息的攜帶者：DNA遺傳信息的流動：DNA――RNA――蛋白質(zhì)遺傳信息的表達：蛋白質(zhì)的合成第2頁,共43頁，星期六，2024年，5月遺傳信息的流動編碼鏈非編碼鏈轉(zhuǎn)錄RNA加工翻譯mRNAhnRNADNA第3頁,共43頁，星期六，2024年，5月第一節(jié)細胞的遺傳信息一、基因組、基因基因組：基因組是指一種生物的細胞中所帶有的全部遺傳信息。人類基因組：指人的所有遺傳信息的總和。包括核基因組和線粒體基因組。人類基因組一般指核基因組，即單倍體細胞所代表的遺傳信息，包括1-22條常染色體和X或Y染色體上遺傳信息的總和。人類基因組大約含3×109個堿基對。第4頁,共43頁，星期六，2024年，5月基因基因：RNA基因形成tRNA和rRNA，不再翻譯為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄形成hnRNA—mRNA—蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)（構(gòu)成機體結(jié)構(gòu)）調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)(酶及細胞因子等）基因：帶有特定遺傳信息的DNA區(qū)段構(gòu)成的一個相對獨立的結(jié)構(gòu)和功能單位。第5頁,共43頁，星期六，2024年，5月基因的結(jié)構(gòu)真核細胞的基因為斷裂基因（splitgene）真核細胞的基因結(jié)構(gòu)圖第6頁,共43頁，星期六，2024年，5月真核細胞的基因結(jié)構(gòu)組成：

外顯子（exon）：編碼序列

內(nèi)含子（intron）：非編碼序列

啟動子（promoter）：位于轉(zhuǎn)錄起點上游

TATAbox與TFⅡ結(jié)合，再與RNA聚合酶Ⅱ結(jié)合，識別轉(zhuǎn)錄起始點

CAATbox與CTF結(jié)合，促進轉(zhuǎn)錄

GCbox與SP1結(jié)合，促進轉(zhuǎn)錄

增強子(enhancer)：位于轉(zhuǎn)錄起點前后3Kb左右，無方向性，有組織特異性

終止子(terminator)：AATAAA序列＋回文序列第7頁,共43頁，星期六，2024年，5月二、遺傳密碼mRNA上共有４種堿基（A、U、C、G），可有64種三聯(lián)體（如下表），即64種密碼子。遺傳密碼：mRNA上相鄰三堿基序列決定一種氨基酸，稱密碼子或遺傳密碼。第8頁,共43頁，星期六，2024年，5月（一）遺傳密碼表第一堿基第二堿基第三堿基5`端UCAG3`端

UUU苯丙氨酸UCU絲氨酸UAU酪氨酸UGU半胱氨酸UUUC苯丙氨酸UCC絲氨酸UAC酪氨酸UGC半胱氨酸CUUUA亮氨酸UCA絲氨酸UAA終止UGA終止A

UUG亮氨酸UCG絲氨酸UAG終止UGG色氨酸GCUU亮氨酸CCU脯氨酸CAU組氨酸CGU精氨酸UCUC亮氨酸CCC脯氨酸CAC組氨酸CGC精氨酸CCCUA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GAUU異亮氨酸ACU蘇氨酸AAU天冬酰胺AGU絲氨酸UAUC異亮氨酸ACC蘇氨酸AAC天冬酰胺AGC絲氨酸CAAUA異亮氨酸ACA蘇氨酸AAA賴氨酸AGA精氨酸A

AUG甲硫氨酸+起始ACG蘇氨酸AAG賴氨酸AGG精氨酸GGUU纈氨酸GCU丙氨酸GAU天冬氨酸GGU甘氨酸UGUC纈氨酸GCC丙氨酸GAC天冬氨酸GGC甘氨酸CGGUA纈氨酸GCA丙氨酸GAA谷氨酸GGA甘氨酸AGUG纈氨酸GCG丙氨酸GAG谷氨酸GGG甘氨酸G第9頁,共43頁，星期六，2024年，5月（二）遺傳密碼的特征：方向性：閱讀方向為5’→3’；簡并性：一種氨基酸有兩種或兩種以上的密碼子；兼職性：AUG即是起始密碼子，又是甲硫氨酸密碼子；通用性：生物界通用；不重疊：無標點。第10頁,共43頁，星期六，2024年，5月（三）核密碼與線粒體密碼子的區(qū)別：有三個密碼子不同:密碼核中編碼的氨基酸線粒體中編碼的氨基酸UGA終止Trp（色氨酸）AUAIle（異亮氨酸）Met（甲硫氨酸）CUALeu（亮氨酸）蘇氨酸第11頁,共43頁，星期六，2024年，5月遺傳信息的表達

遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯決定蛋白質(zhì)的合成，通過蛋白質(zhì)合成實現(xiàn)信息的表達。轉(zhuǎn)錄和翻譯是遺傳信息表達的路徑，也是蛋白質(zhì)合成的步驟。第12頁,共43頁，星期六，2024年，5月第二節(jié)轉(zhuǎn)錄(transcription)一、轉(zhuǎn)錄的概念轉(zhuǎn)錄：以DNA為模版，在轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶的作用下合成RNA的過程。第13頁,共43頁，星期六，2024年，5月1、轉(zhuǎn)錄過程：啟動：轉(zhuǎn)錄因子與啟動子結(jié)合后，又與RNA聚合酶結(jié)合，RNA聚合酶識別轉(zhuǎn)錄起點，打開氫鍵，確定反編碼鏈。起始：RNA聚合酶依堿基互補原則，結(jié)合第一個NTP延長：RNA聚合酶延RNA鏈滑動，不斷形成磷酸二酯鍵終止：到終止信號，回文序列形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)，脫落。第14頁,共43頁，星期六，2024年，5月第15頁,共43頁，星期六，2024年，5月2、轉(zhuǎn)錄要點：

以基因為單位以3’→5’DNA鏈（反編碼鏈）為模版轉(zhuǎn)錄方向為5’→3’

以RNA聚合酶為工具以GTP、UTP、CTP、ATP為原料轉(zhuǎn)錄地點：真核細胞的轉(zhuǎn)錄在核內(nèi)，原核細胞的轉(zhuǎn)錄在胞質(zhì)中。第16頁,共43頁，星期六，2024年，5月原核細胞的轉(zhuǎn)錄第17頁,共43頁，星期六，2024年，5月3、轉(zhuǎn)錄元件：RNA聚合酶信息模版（3’→5’DNA鏈）轉(zhuǎn)錄因子原料（GTP、ATP、UTP、CTP）第18頁,共43頁，星期六，2024年，5月4、轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物—RNA：mRNAtRNArRNA其他小分子RNA：引物RNA片段反義RNA分子剪切體RNA

核酶RNA第19頁,共43頁，星期六，2024年，5月示第20頁,共43頁，星期六，2024年，5月不同RNA的轉(zhuǎn)錄情況不同：轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物基因基因位置基因特點轉(zhuǎn)錄前體RNA聚合酶

rRNArDNA核仁重復(fù)序列45rRNAⅠ5srRNA5srDNA端粒近重復(fù)序列5srRNAⅢtRNAtDNA不清重復(fù)序列前體tRNAⅢmRNA結(jié)構(gòu)基因遍布單一序列hnRNAⅡ

基因組除了５SrRNA外，其他RNA轉(zhuǎn)錄后都需要加工，才能成為有一定功能的產(chǎn)物RNA第21頁,共43頁，星期六，2024年，5月二、轉(zhuǎn)錄后加工：戴帽剪切加尾（以hnRNA的加工為例）第22頁,共43頁，星期六，2024年，5月第23頁,共43頁，星期六，2024年，5月（一）戴帽：

在hnRNA5’端加上一個甲基化帽，即7－甲基鳥嘌呤核苷酸帽（m7’G）。步驟：１、hnRNA5`端磷酸與GTP的5`磷酸形成5`→5`鍵２、GTP的第七位N上甲基化作用：保護5`末端，不被消化，穩(wěn)定mRNA封閉5`末端，不再加核苷酸促使mRNA與核糖體的結(jié)合第24頁,共43頁，星期六，2024年，5月第25頁,共43頁，星期六，2024年，5月（二）剪切在酶的作用下，切除hnRNA的內(nèi)含子，拼接外顯子。步驟：１、剪切體(snRNP)形成:snRNP與intron保守序列結(jié)合

snRNP=snRNA(U族RNA)+蛋白質(zhì)。２、套索結(jié)構(gòu)形成:去除內(nèi)含子，連接外顯子作用：基因多樣性的基礎(chǔ)進化中穩(wěn)定性的基礎(chǔ)第26頁,共43頁，星期六，2024年，5月第27頁,共43頁，星期六，2024年，5月（三）加尾3`端在腺苷酸聚合酶作用下加接一連串腺苷酸形成polyA尾。DNA5`hnRNA5`5`mRNA5`5`非polyA序列轉(zhuǎn)錄內(nèi)切酶切割polyA聚合酶+ATP進入細胞質(zhì)3`3`OH3`A100-2503`A100-2503`第28頁,共43頁，星期六，2024年，5月第三節(jié)翻譯一、翻譯的概念：

將mRNA上的核苷酸序列翻譯為氨基酸序列的過程，即由mRNA

蛋白質(zhì)的過程。如：ACUUCUAAAUACCGUAAUACCAAGGUU…...

蘇絲賴酷精天胺蘇賴纈...mRNA動畫第29頁,共43頁，星期六，2024年，5月二、參與翻譯的生物分子：mRNA（信息模板）核糖體（合成蛋白質(zhì)的機器）tRNA（運輸氨基酸的工具）蛋白質(zhì)因子（IF、EF、RF）氨基酸（合成蛋白質(zhì)的原料）動畫第30頁,共43頁，星期六，2024年，5月動畫第31頁,共43頁，星期六，2024年，5月識別密碼子攜帶氨基酸動畫第32頁,共43頁，星期六，2024年，5月三、翻譯的過程：肽鏈起始肽鏈延伸肽鏈的終止首先,氨基酸活化形成氨基酸(aa)-tRNA。肽鏈起始的第一個活化氨基酸是甲硫氨酰-tRNA。動畫第33頁,共43頁，星期六，2024年，5月動畫第34頁,共43頁，星期六，2024年，5月1、肽鏈的起始過程：

mRNA活化形成eIF4+CBP+mRNA

小亞基活化形成40S+eIF3+（eIF2+GTP+Met-tRNA）

mRNA與小亞基結(jié)合形成mRNA+小亞基+Met-tRNA復(fù)合物Met進入P位

與大亞基結(jié)合形成80S起始復(fù)合物動畫第35頁,共43頁，星期六，2024年，5月

aa-tRNA與核糖體結(jié)合