生物化學高職案例遺傳信息的傳遞

生物化學高職案例遺傳信息的傳遞第1頁/共67頁第1節(jié)DNA的生物合成第2頁/共67頁在新合成的子代DNA分子中一條鏈來自親代，而另一條鏈則是新合成的產(chǎn)物，這種復制方式稱為半保留復制。一、DNA的復制（一）DNA復制的方式第3頁/共67頁半保留復制

semiconservativereplication

AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC親代子代第4頁/共67頁DNA半保留復制的實驗第5頁/共67頁（二）參與DNA復制的物質解旋、解鏈酶類解鏈酶拓撲異構酶單鏈DNA結合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA連接酶第6頁/共67頁1、解旋、解鏈酶類解鏈酶(helicase)解開DNA雙鏈中氫鍵，消耗ATP單鏈DNA結合蛋白（single-strandedDNA-bindingprotein）與單鏈DNA結合，保持模板處于單鏈狀態(tài)，保護復制中的DNA單鏈不被核酸酶降解。拓撲異構酶（topoisomerase)復制前：松弛DNA超螺旋，克服扭結現(xiàn)象復制后：TopoII作用下，重新引入超螺旋（需ATP供能）第7頁/共67頁第8頁/共67頁2、引物酶(primase)DNA聚合酶合成新DNA時需要引物（一小段RNA）引物RNA3’-OH末端作為DNA合成的起始點引物酶與多種起始蛋白結合形成引發(fā)體引物酶催化合成引物（primer)第9頁/共67頁3、DNA聚合酶（DNApolymerase)DNA聚合酶的作用特點：模板：解開的DNA雙鏈催化底物（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）聚合形成3′,5′磷酸二酯鍵新鏈延長方向5/→3/具核酸外切酶活性第10頁/共67頁原核DNA聚合酶①polⅠ：3′→5′外切酶活性，參與DNA修復校正5′→3′外切酶、聚合酶活性，

切除引物并填補空隙具有切口平移作用②polⅡ：生理功能尚不清楚，無酶Ⅰ、Ⅱ時起作用③polⅢ：復制延長中真正起復制作用的酶具3/-5/核酸外切酶活性，校正作用第11頁/共67頁4、DNA連接酶(DNAligase)通過3/，5/-磷酸二酯鍵連接互補鏈中DNA片段不能連接單獨存在的DNA或RNA單鏈。第12頁/共67頁（三）DNA的復制過程1、起始階段模板DNA解旋與解鏈，形成復制叉；形成引發(fā)體，合成RNA引物；第13頁/共67頁（三）DNA的復制過程2、延長階段按A--T、G--C堿基配對規(guī)則，合成DNA；切除引物、填補空隙、形成岡崎片段；第14頁/共67頁（三）DNA的復制過程3、終止階段DNA連接酶連接封口，形成長鏈DNA；在Tus蛋白參與下，終止復制。第15頁/共67頁DNA復制示意圖拓撲異構酶解鏈酶5/3/3/5/3/5/DNA聚合酶Ⅲ單鏈DNA結合蛋白DNA聚合酶Ⅰ領頭鏈隨從鏈DNA連接酶岡崎片段引物酶RNA引物第16頁/共67頁二、反轉錄(reversetranscription)概念：以RNA為模板合成DNA的過程酶：反轉錄酶依賴RNA的DNA聚合酶功能RNaseH功能（水解RNA-DNA雜交鏈）依賴DNA的DNA聚合酶功能第17頁/共67頁反轉錄酶----------------------------------------RNaseH----------------------------------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------cDNA整合入宿主細胞DNA分子中病毒RNARNA-cDNA

雜交體cDNA雙股cDNA宿主細胞DNA分子整合了cDNA的宿主細胞DNA分子反轉錄酶意義：對中心法則的補充有助于基因工程的實施反轉錄過程第18頁/共67頁三、DNA的修復合成第19頁/共67頁

（一）DNA損傷的類型點突變(pointmutation)（錯配）轉換(transition)：AG或CT

顛換(transversion)：嘌呤堿嘧啶堿框移突變(frameshiftmutation)缺失、插入1個堿基二聚體的形成第20頁/共67頁（二）DNA損傷的修復光修復切除修復重組修復SOS修復第21頁/共67頁光修復紫外輻射DNA鏈上兩個胸腺嘧啶殘基間形成二聚體光修復酶第22頁/共67頁切除修復核酸內切酶DNApolⅠ，DNAligase第23頁/共67頁重組修復第24頁/共67頁第2節(jié)

RNA的生物合成第25頁/共67頁一、參與轉錄的主要物質轉錄模板RNA聚合酶底物終止因子第26頁/共67頁（一）轉錄模板轉錄的模板：DNA雙鏈中的一條模板鏈：DNA雙鏈中具有轉錄功能的一條鏈（templatestrand）編碼鏈：貯存有遺傳信息與模板鏈互補的一條鏈（codingstrand）第27頁/共67頁5/3/3/5/不對稱轉錄：1、RNA分子上只有一條可轉錄2、模板鏈并不總是在同一單鏈上RNA合成方向：5/→3/不對稱轉錄（asymmetrictranscription）第28頁/共67頁DNA5′……GGAGTACATGTC…3′（編碼鏈，+,）

3′……CCTCAUGUACAG…5′（模板鏈，-，）↓（轉錄）5′……GGAGUACAUGUC……3′

mRNA

↓（翻譯）

N……Ala…Val…His…Val…C多肽

第29頁/共67頁（二）RNA聚合酶(RNApolymerase)亞基功能2決定哪些基因被轉錄與轉錄全過程有關′結合DNA模板辨認起始點全酶：核心酶（2′）+起始因子（）第30頁/共67頁（三）底物RNA聚合酶的底物（RNA合成的原料）：ATP、GTP、CTP、UTP第31頁/共67頁二、轉錄過程轉錄起始2、轉錄延長3、轉錄終止（原核生物）第32頁/共67頁②形成第一個3/，5/-磷酸二酯鍵，σ因子脫離全酶（第一個核苷酸：GTP或ATP）①RNA聚合酶識別、結合啟動子-10核苷酸——TATAAT（Pribnow盒）富含AT-35核苷酸——TTGACA啟動子轉錄起始(transcriptioninitiation)第33頁/共67頁核心酶催化，在模板指導下沿5/-3/方向延伸RNA鏈2、轉錄延長(transcriptionelongation)轉錄泡第34頁/共67頁終止子非依賴于ρ因子的終止子依賴于ρ因子的終止子terminator3、轉錄終止（transcriptiontermination）第35頁/共67頁非依賴ρ因子的終止1、GC豐富，重復序列2、形成發(fā)夾樣結構第36頁/共67頁依賴與ρ因子的終止第37頁/共67頁三、轉錄后的加工轉錄過程中的5/端加帽與3/端加尾的修飾mRNA的前體：非均一核RNA（hnRNA）2.切除內含子(intron)，拼接外顯子(exon)非編碼序列編碼序列第38頁/共67頁

DNA和RNA生物合成的比較(1)

復制轉錄1.原料

dNTPNTP2.模板

DNA兩條鏈DNA一條鏈3.引物

需要RNA引物不需引物4.新連延伸方向

5ˊ→3ˊ5ˊ→3ˊ5.主要酶類

DNA聚合酶RNA聚合酶解旋、解鏈酶類（α2ββˊσ）

引物酶終止因子(ρ)DNA連接酶第39頁/共67頁（二）tRNA轉錄后的加工1、剪切2、堿基的化學修飾3、添加氨基酸臂（三）rRNA前體的加工

第40頁/共67頁第3節(jié)

蛋白質的生物合成第41頁/共67頁一、參與蛋白質生物合成的物質mRNAtRNArRNA氨基酸蛋白質因子ATPGTP無機離子第42頁/共67頁

1、mRNA——翻譯的直接模板CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAGUAU5/3/-Gln-Leu-Gln-Thr-Tyr-Met-Ile-Gln-Phe-Asp-Gln-Tyr-（一）RNA第43頁/共67頁mRNA分子中，從5/-3/每三個相鄰的堿基組成的三聯(lián)體，代表某個氨基酸共有64種61種代表20中氨基酸3種UAA、UAG、UGA終止密碼AUG起始密碼蛋氨酸

遺傳密碼：第44頁/共67頁遺傳密碼表第一堿基（5/-端）第二堿基第三堿基（3/-端）終止終止**在mRNA起始部位的AUG為起始信號第45頁/共67頁方向性通用性簡并性連續(xù)性擺動性遺傳密碼的特點第46頁/共67頁同一氨基酸具有多種密碼子同義密碼第1、2位第3位決定密碼的特異性擺動方向性：5/——3/通用性：（在線粒體或葉綠體中特殊）簡并性：第47頁/共67頁沿5/-3/方向連續(xù)閱讀插入堿基缺失堿基移碼突變連續(xù)性：第48頁/共67頁2、tRNA——轉運氨基酸的工具Ser5’Tyr5’第49頁/共67頁密碼子與反密碼子的配對I

A、C、UUA、GGC、U反密碼子識別密碼子第1位（擺動配對）第3位（tRNA）（mRNA）第50頁/共67頁3、核蛋白體——蛋白質合成的場所rRNA+蛋白質核糖體（核蛋白體）大亞基小亞基第51頁/共67頁真核細胞：5S、5.8S、28S18S蛋白質大亞基（60S）小亞基（40S）原核細胞：5S、23S16S蛋白質大亞基（50S）小亞基（30S）核糖體大小亞基的組成80S70S第52頁/共67頁小亞基與mRNA的結合S-D序列5’3’小亞基第53頁/共67頁大亞基P位：結合肽酰tRNA的部位A位：結合氨基酰tRNA的部位E位：排出卸載tRNA的排出位

第54頁/共67頁（二）蛋白質合成的重要酶類氨基酰tRNA合成酶轉肽酶轉位酶第55頁/共67頁（三）其他因子其他蛋白質因子：起始因子（IF）延長因子（EF）釋放因子（RF）Mg2+、K+等無機離子。第56頁/共67頁二、蛋白質生物合成的過程mRNA中堿基的排列順序蛋白質中的AA的排列順序翻譯起始延長終止進位成肽轉位第57頁/共67頁

（一）氨基酸的活化氨基酸+ATP+tRNA氨基酰-tRNA合成酶氨基酰-tRNA+AMP+PPi第58頁/共67頁（二）核蛋白體循環(huán)——起始階段起始復合體大亞基mRNAMet-tRNA(fMet-tRNA)小亞基IF-1，2，3GTP第59頁/共67頁（二）核蛋白體循環(huán)——延長階段進位成肽