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現(xiàn)在是1頁\一共有79頁\編輯于星期五（優(yōu)選）第十三基因信息的傳遞現(xiàn)在是2頁\一共有79頁\編輯于星期五*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)的翻譯等過程，即遺傳信息的流向是DNA-RNA-蛋白質(zhì)?，F(xiàn)在是3頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是4頁\一共有79頁\編輯于星期五主要內(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

●

基因表達調(diào)控

現(xiàn)在是5頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA的生物合成(復(fù)制)DNABiosynthesis(Replication)

第十三章現(xiàn)在是6頁\一共有79頁\編輯于星期五

DNA的生物合成復(fù)制(replication)：P242 以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。復(fù)制逆轉(zhuǎn)錄復(fù)制親代DNA子代DNA現(xiàn)在是7頁\一共有79頁\編輯于星期五復(fù)制的基本規(guī)律BasicRulesofDNAReplication

第一節(jié)現(xiàn)在是8頁\一共有79頁\編輯于星期五半保留復(fù)制(semi-conservativereplication)雙向復(fù)制(bidirectionalreplication)半不連續(xù)復(fù)制(semi-discontinuousreplication)DNA復(fù)制的特征現(xiàn)在是9頁\一共有79頁\編輯于星期五一、半保留復(fù)制的實驗依據(jù)和意義DNA生物合成時，母鏈DNA解開為兩股單鏈，各自作為模板(template)按堿基配對規(guī)律，合成與模板互補的子鏈；子代DNA，一股單鏈從親代完整地接受過來，另一股單鏈則完全重新合成，這種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。P242半保留復(fù)制的概念現(xiàn)在是10頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是11頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA半保留復(fù)制實驗含N15-DNA的細菌培養(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現(xiàn)在是12頁\一共有79頁\編輯于星期五按半保留復(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)，但不是絕對的?，F(xiàn)在是13頁\一共有79頁\編輯于星期五原核生物：?基因組是環(huán)狀DNA?只有一個復(fù)制起始點復(fù)制時，DNA從起始點(ori)向兩個方向解鏈，形成兩個延伸相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。P243二、雙向復(fù)制現(xiàn)在是14頁\一共有79頁\編輯于星期五

復(fù)制時雙鏈打開，分開成兩股，各自作為模板，子鏈沿模板延長所形成的Y字形的結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉(replicationfork)。P243現(xiàn)在是15頁\一共有79頁\編輯于星期五

在原核生物雙向復(fù)制中，DNA被描述為眼睛狀。為說明方便而做的圖為形。ori復(fù)制中的放射自顯影圖象現(xiàn)在是16頁\一共有79頁\編輯于星期五

oriC單復(fù)制子現(xiàn)在是17頁\一共有79頁\編輯于星期五真核生物：

?染色體DNA有多個復(fù)制起始點。

?兩個起始點之間的DNA片段稱為復(fù)制子(replicon)。

?復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單位?，F(xiàn)在是18頁\一共有79頁\編輯于星期五真核生物多個復(fù)制起始點、復(fù)制子與復(fù)制叉現(xiàn)在是19頁\一共有79頁\編輯于星期五真核生物的多復(fù)制子復(fù)制電鏡圖現(xiàn)在是20頁\一共有79頁\編輯于星期五35353′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′現(xiàn)在是21頁\一共有79頁\編輯于星期五順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進行的這股鏈稱為領(lǐng)頭鏈。另一股鏈因為復(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，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為后隨鏈。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?，F(xiàn)在是22頁\一共有79頁\編輯于星期五岡崎片段：

?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)的片段稱為岡崎片段。P244

現(xiàn)在是23頁\一共有79頁\編輯于星期五半不連續(xù)復(fù)制動畫現(xiàn)在是24頁\一共有79頁\編輯于星期五

DNA復(fù)制的酶學(xué)TheEnzymologyofDNAReplication第二節(jié)現(xiàn)在是25頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA復(fù)制的體系底物:dNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

聚合酶:

依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-pol)

模板:解開成單鏈的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:拓撲異構(gòu)酶、解螺旋酶、單鏈DNA結(jié)合蛋白、引物酶、連接酶現(xiàn)在是26頁\一共有79頁\編輯于星期五一、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；現(xiàn)在是27頁\一共有79頁\編輯于星期五聚合反應(yīng)的特點DNA新鏈生成需引物和模板；新鏈的延長只可沿模板鏈5→3方向進行?，F(xiàn)在是28頁\一共有79頁\編輯于星期五

聚合反應(yīng)的特點

?以單鏈DNA為模板

?以dNTP為原料

?引物提供3'-OH?聚合方向為5'→3'?遵守堿基互補規(guī)律現(xiàn)在是29頁\一共有79頁\編輯于星期五二、DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)簡稱：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性

2.核酸外切酶活性現(xiàn)在是30頁\一共有79頁\編輯于星期五5′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。能辨認錯配的堿基對，并將其水解。

核酸外切酶活性現(xiàn)在是31頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是32頁\一共有79頁\編輯于星期五（一）原核生物的DNA聚合酶

?DNA-polⅠ?DNA-polⅡ?DNA-polⅢ?DNA-polⅣ?DNA-polⅤ現(xiàn)在是33頁\一共有79頁\編輯于星期五催化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、切除引物填補空隙功能2040400分子數(shù)/細胞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現(xiàn)在是34頁\一共有79頁\編輯于星期五功能：校讀，去除RNA引物，填補空隙，參與DNA損傷修復(fù)。P245DNA-polⅠ現(xiàn)在是35頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA聚合酶II(DNA-polII)

?具有5′→3′的聚合酶活性。

?只是在無polⅠ及polⅢ的情況下暫時起作用。

?對模板的特異性不高,參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。現(xiàn)在是36頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA聚合酶III

(DNA-polIII)是復(fù)制延長中真正起催化作用的酶。由10種亞基組成不對稱的聚合體。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?，F(xiàn)在是37頁\一共有79頁\編輯于星期五β亞基(DNA夾子)能夾穩(wěn)模板鏈，負責(zé)酶沿DNA模板滑動的作用。其余亞基統(tǒng)稱為γ-復(fù)合物,是DNA夾子加載蛋白。現(xiàn)在是38頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA-polⅢ現(xiàn)在是39頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是40頁\一共有79頁\編輯于星期五（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)制過程中起校讀、修復(fù)和填補缺口的作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol基本性質(zhì)與原核細胞DNA聚合酶一致?，F(xiàn)在是41頁\一共有79頁\編輯于星期五三、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓撲學(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。

現(xiàn)在是42頁\一共有79頁\編輯于星期五（一）解螺旋酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白理順DNA鏈拓撲異構(gòu)酶(Ⅰ,Ⅱ)穩(wěn)定已解開的單鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB催化RNA引物生成引物酶DnaG(dnaG)運送和協(xié)同DnaBDnaC(dnaC)解開DNA雙鏈解螺旋酶DnaB(dnaB)辨認起始點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現(xiàn)在是43頁\一共有79頁\編輯于星期五解旋解鏈酶類的作用現(xiàn)在是44頁\一共有79頁\編輯于星期五引物酶(primase)

DNA復(fù)制需要RNA引物，因為DNApol沒有催化游離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?，F(xiàn)在是45頁\一共有79頁\編輯于星期五四、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?，F(xiàn)在是46頁\一共有79頁\編輯于星期五HO5’3’3’5’DNA連接酶ATP（NAD+）AMP5’3’5’3’現(xiàn)在是47頁\一共有79頁\編輯于星期五在復(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連接酶的功能現(xiàn)在是48頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA生物合成過程TheProcessofDNAReplication第三節(jié)現(xiàn)在是49頁\一共有79頁\編輯于星期五（一）復(fù)制的起始需要解決兩個問題：1.DNA解開成單鏈，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

現(xiàn)在是50頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是51頁\一共有79頁\編輯于星期五（二）復(fù)制的延長復(fù)制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

現(xiàn)在是52頁\一共有79頁\編輯于星期五5'3'5'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現(xiàn)在是53頁\一共有79頁\編輯于星期五復(fù)制過程簡圖現(xiàn)在是54頁\一共有79頁\編輯于星期五555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATP

AMP+PPi55DNA連接酶

隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接現(xiàn)在是55頁\一共有79頁\編輯于星期五原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(ter)處匯合。

E.colioriter8232oriterSV40500（三）復(fù)制的終止現(xiàn)在是56頁\一共有79頁\編輯于星期五哺乳動物的細胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成

?細胞能否分裂，決定于進入S期及M期這兩個關(guān)鍵點。G1→S及G2→M的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。?蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實施調(diào)控作用?，F(xiàn)在是57頁\一共有79頁\編輯于星期五?真核生物每個染色體有多個起始點，是多復(fù)制子復(fù)制。復(fù)制有時序性，即復(fù)制子以分組方式激活而不是同步起動。（一）復(fù)制的起始現(xiàn)在是58頁\一共有79頁\編輯于星期五3553領(lǐng)頭鏈3535親代DNA隨從鏈引物核小體（二）復(fù)制的延長現(xiàn)在是59頁\一共有79頁\編輯于星期五現(xiàn)在是60頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA復(fù)制與核小體裝配同步進行。染色體DNA呈線狀，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)制的終止和端粒酶現(xiàn)在是61頁\一共有79頁\編輯于星期五

真核生物端粒的形成：

端粒（telomere）是指真核生物染色體線性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)制的完整性現(xiàn)在是62頁\一共有79頁\編輯于星期五端粒酶(telomerase)

線性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，進行延長反應(yīng)。功能： 合成端粒DNA，維持端粒的長度 現(xiàn)在是63頁\一共有79頁\編輯于星期五端粒酶的爬行模型（動畫演示）

端粒及端粒酶的意義：端粒的長短及端粒酶活性變化與細胞水平的老化(aging)及腫瘤的發(fā)生有一定關(guān)系。現(xiàn)在是64頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA損傷（突變）與修復(fù)DNADamage(Mutation)andRepair第四節(jié)現(xiàn)在是65頁\一共有79頁\編輯于星期五突變(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。包括各種突變類型、堿基的損傷和DNA鏈的斷裂?，F(xiàn)在是66頁\一共有79頁\編輯于星期五一、突變的分子改變類型錯配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)框移(frame-shift)

現(xiàn)在是67頁\一共有79頁\編輯于星期五DNA分子上的堿基錯配稱點突變(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）錯配現(xiàn)在是68頁\一共有79頁\編輯于星期五鐮形紅細胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-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基因點突變★現(xiàn)在是69頁\一共有79頁\編輯于星期五1949年波林發(fā)現(xiàn)鐮刀型細胞貧血癥（病人的紅血細胞為鐮刀形）與血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常相關(guān)?，F(xiàn)在是70頁\一共有79頁\編輯于星期五（二）缺失、插入和框移缺失：一個堿基或一段核苷酸鏈從DNA大分子上消失