遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座

第二章遺傳物質(zhì)分子基礎(chǔ)

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第1頁(yè)第六節(jié)DNA作為主要遺傳物質(zhì)證據(jù)分子遺傳學(xué)大量直接和間接證據(jù)，說明DNA是主要遺傳物質(zhì)，而在缺乏DNA一些病毒中，RNA就是遺傳物質(zhì)

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第2頁(yè)一、間接證據(jù)

DNA含量、代謝、結(jié)構(gòu)、染色體共有等二、直接證據(jù)1、細(xì)菌轉(zhuǎn)化

肺炎雙球菌兩種類型：光滑型(S型)：IS、IIS、IIIS

粗糙型(R型)：IR、IIR、IIIR遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第3頁(yè)1928,Griffith：首次將IIR→IIIS，實(shí)現(xiàn)了細(xì)菌遺傳性狀定向轉(zhuǎn)化。被加熱殺死IIIS型肺炎雙球菌必定含有某種促成這一轉(zhuǎn)變活性物質(zhì)

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第4頁(yè)1944，Avery等用生物化學(xué)方法證實(shí)這種活性物質(zhì)是DNA該提取物不受蛋白酶、多糖酶和核糖核酸酶影響，而只能為DNA酶所破壞

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第5頁(yè)2、噬菌體侵染與繁殖

Hershey等用同位素32P和35S分別標(biāo)識(shí)T2噬菌體DNA與蛋白質(zhì)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第6頁(yè)3、煙草花葉病毒感染和繁殖

RNA接種到煙葉→發(fā)病

RNARNA酶處理RNA→不發(fā)病

TMV

蛋白質(zhì)：接種后不形成新TMV

不發(fā)病說明在不含DNATMV中RNA就是遺傳物質(zhì)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第7頁(yè)為了深入論證上述結(jié)論，F(xiàn)rankel-Conrat和Singer試驗(yàn)：遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第8頁(yè)

核酸化學(xué)結(jié)構(gòu)

一、兩種核酸

*核酸組成單元是核苷酸，是核苷酸多聚體*每個(gè)核苷酸包含三部分：

五碳糖、磷酸、堿基*兩個(gè)核苷酸之間由3’和5’位磷酸二脂鍵相連

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第9頁(yè)兩種核酸主要區(qū)分：

DNA：脫氧核糖，A、C、G、T

雙鏈，分子鏈較長(zhǎng)RNA：核糖，A、C、G、U

單鏈，分子鏈較短遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第10頁(yè)組成核苷酸分子堿基結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第11頁(yè)核酸分子學(xué)結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第12頁(yè)二、DNA分子結(jié)構(gòu)1953，Watson和Crick依據(jù)：堿基互補(bǔ)配正確規(guī)律對(duì)DNA分子X射線衍射結(jié)果提出了著名DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。這個(gè)模型已為以后拍攝電鏡直觀形象所證實(shí)。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第13頁(yè)ＤＮＡ雙螺旋結(jié)構(gòu)模型遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第14頁(yè)DNA分子模型最主要特點(diǎn)：(1)兩條多核苷酸鏈以右手螺旋形式，以一定空間距離，圍繞于同一軸相互盤旋而成(2)反向平行：5’－3’，3’－5’

(3)兩條單鏈間以堿基間氫鍵配對(duì)相連：

AT，CG(4)每個(gè)螺旋34?(3.4nm)，含10bp，直徑約為20?(5)分子表面大溝和小溝交替出現(xiàn)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第15頁(yè)圖8-6DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第16頁(yè)圖8-7兩條多核酸鏈間氫鍵相連遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第17頁(yè)A-T和C-G兩種核苷酸對(duì)分子鏈內(nèi)排列位置和方向只有四種形式:A---TC---GA---TG---CC---GA---TG---CA---T

假設(shè)某一段DNA分子鏈有1000bp，則該段就能夠有41000種不一樣排列組合形式，反應(yīng)出來就是41000種不一樣性質(zhì)基因.遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第18頁(yè)

DNA構(gòu)型之變異：B－DNA：瓦特森和克里克提出雙螺旋構(gòu)型,是DNA在生理狀態(tài)下構(gòu)型A－DNA：在高鹽下存在形式，右旋，每個(gè)螺圈含11bp

Z－DNA:左旋，每個(gè)螺圈含12bp其它構(gòu)型遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第19頁(yè)二、RNA分子結(jié)構(gòu)

絕大部分RNA以單鏈形式存在，但可折疊起來形成若干雙鏈區(qū)域。這些區(qū)域內(nèi)，互補(bǔ)堿基對(duì)間可形成氫鍵。一些以RNA為遺傳物質(zhì)動(dòng)物病毒含有雙鏈RNA。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第20頁(yè)DNA復(fù)制一、DNA復(fù)制普通特點(diǎn)1、復(fù)制方式：半保留復(fù)制2、復(fù)制起點(diǎn)：大多數(shù)細(xì)菌及病毒只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，一個(gè)復(fù)制子；真核生物是多起點(diǎn)，多個(gè)復(fù)制子

3、復(fù)制方向：普通為雙向復(fù)制

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第21頁(yè)圖8－16DNA半保留復(fù)制遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第22頁(yè)一、DNA復(fù)制方式

半保留復(fù)制：

DNA在復(fù)制時(shí)，親代DNA雙螺旋先行解旋和分開，然后以每條鏈為模板，按照堿基配正確標(biāo)準(zhǔn)，在這兩條鏈上各形成一條互補(bǔ)鏈，以組成新DNA分子。這么新形成兩個(gè)DNA分子與親代DNA分子堿基次序完全一樣。因?yàn)樽哟鶧NA分子中一條鏈來自親代，另一條鏈?zhǔn)切潞铣桑@種復(fù)制方式稱為半保留復(fù)制。５’３’５’３’遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第23頁(yè)二、參加DNA復(fù)制因子1.底物

dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.模板單鏈DNA母鏈3.聚合酶DNA聚合酶I、II、III4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其它酶和蛋白質(zhì)因子

拓?fù)洚悩?gòu)酶，解鏈酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第24頁(yè)(一)、DNA聚合酶全稱：依賴DNADNA聚合酶簡(jiǎn)稱：DNA-pol活性：5

3

聚合活性核酸外切酶活性ArthurKornberg特點(diǎn):DNA新鏈生成需引物和模板新鏈延長(zhǎng)只可沿5→3

方向進(jìn)行

種類：

DNA-polⅠ、DNA-polⅡ、DNA-polⅢ遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第25頁(yè)DNA-polⅠ（109kD）:3

5

外切酶活性5

3

外切酶活性5

3

聚合活性

功效：對(duì)復(fù)制中錯(cuò)誤進(jìn)行校讀;

對(duì)復(fù)制和修復(fù)中出現(xiàn)空隙進(jìn)行填補(bǔ)。DNA-polⅡ（120kD）

:

DNA-polII基因發(fā)生突變，細(xì)菌依然能存活,它參加DNA損傷應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第26頁(yè)DNA-polⅢ(250kD)3

5

外切酶活性活性：

5

3

聚合活性

功效:

是原核生物復(fù)制延長(zhǎng)中真正起催化作用酶對(duì)于DNA復(fù)制也有校對(duì)功效配合

DNA-polⅠ使復(fù)制錯(cuò)誤率大大降低遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第27頁(yè)

真核生物DNA聚合酶DNA-pol

起始引發(fā)，有引物酶活性。復(fù)制延長(zhǎng)中起主要催化作用酶，有解螺旋酶活性。參加低保真度復(fù)制。在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口作用。在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用。DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

DNA-pol

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第28頁(yè)（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶

1.DNA拓?fù)湫再|(zhì)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第29頁(yè)分類及作用機(jī)制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ:切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)初候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ:切斷DNA分子兩股鏈，斷端經(jīng)過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)功效:

松弛正超螺旋，變?yōu)樨?fù)超螺旋;既能水解、又能連接磷酸二酯鍵遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第30頁(yè)（三）解鏈酶、引物酶和單鏈DNA結(jié)合蛋白

1.解鏈酶：利用ATP供能，作用于氫鍵，使 DNA雙鏈解開成為兩條單鏈2.單鏈DNA結(jié)合蛋白：在復(fù)制中維持模板在單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈完整，防止被核酸酶水解3.引物酶：復(fù)制起始時(shí)催化生成RNA引物酶遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第31頁(yè)

（四）、DNA連接酶1.作用方式:

催化雙股DNA鏈中一股缺口3

-OH和5

-P形成磷酸二酯鍵，從而使缺口兩側(cè)DNA片段相連接。

2.功效

DNA連接酶在復(fù)制中起最終接合缺口作用在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用也是基因工程主要工具酶之一遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第32頁(yè)三、DNA復(fù)制過程（一）復(fù)制起始（二）復(fù)制延伸

（三）復(fù)制終止

（四）復(fù)制忠實(shí)性

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第33頁(yè)復(fù)制起點(diǎn)復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制起點(diǎn)（一）復(fù)制起始---方向性單向復(fù)制雙向復(fù)制遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第34頁(yè)（一）復(fù)制起始---相關(guān)蛋白質(zhì)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第35頁(yè)

復(fù)制叉----復(fù)制開始后因?yàn)镈NA雙鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到叉狀結(jié)構(gòu)。（一）復(fù)制起始---復(fù)制叉形成5’3’3’5’遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第36頁(yè)復(fù)制起始流程圖打開DNA超螺鏈打開雙螺旋預(yù)防復(fù)螺旋單鏈結(jié)合蛋白解鏈酶引物復(fù)合體引物酶拓?fù)洚悩?gòu)酶合成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第37頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始過程拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開超螺旋?！?′3′5′3遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第38頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始過程解鏈酶解開DNA雙螺旋′5′3′5′3遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第39頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA復(fù)制起始過程引物酶合成引物′5′3′5′3遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第40頁(yè)拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白預(yù)防復(fù)螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始過程遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第41頁(yè)（二）、DNA復(fù)制延伸1.DNA聚合酶把新生鏈第一個(gè)脫氧核苷酸加到引物3′-OH上，開始新生鏈合成過程。AG

T

AC

TA

A

T

DNA聚合酶ACGACGTT引物′5′3遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第42頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

AGCGACGGTTTT

組成

DNA脫氧核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來3′,5′-磷酸二酯鍵引物′5′3′5遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第43頁(yè)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第44頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

GGCGGTTAATATCDNA模板鏈DNA新鏈引物′5′3′5′3遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第45頁(yè)半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈滯后鏈岡崎片段

5’3’′5′3半不連續(xù)復(fù)制

DNA復(fù)制時(shí),一條鏈?zhǔn)沁B續(xù),另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù),稱為半不連續(xù)復(fù)制。3’3’5’5’遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第46頁(yè)（三）、復(fù)制終止

復(fù)制有終止信號(hào)polⅠ5′→3′外切酶活性水解引物polⅠ聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第47頁(yè)二、原核生物DNA合成1、半保留復(fù)制，雙向復(fù)制2、有引物引導(dǎo)，為RNA3、延伸方向?yàn)?’－3’。4、一條鏈一直從5’向3’方向延伸，稱前導(dǎo)鏈，連續(xù)合成；另一條先沿5’－3’合成岡崎片段，再由連接酶連起來鏈，后隨鏈，不連續(xù)合成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第48頁(yè)圖8－18DNA解旋遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第49頁(yè)圖8－19DNA合成之模型遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第50頁(yè)*在前導(dǎo)鏈上，DNA引物酶只在起始點(diǎn)合成一次引物RNA，

DNA聚合酶III開始DNA合成*在后隨鏈上，每個(gè)岡崎片段合成都需要先合成一段引物RNA，然后DNA聚合酶III才能進(jìn)行DNA合成。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第51頁(yè)圖8－20后隨鏈DNA合成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第52頁(yè)RNA病毒中RNA自我復(fù)制先以自己為模板（“＋”鏈）合成一條互補(bǔ)單鏈（“－”鏈），然后這個(gè)“－”鏈從“＋”鏈模板釋放出來，它也以自己為模板復(fù)制出一條與自己互補(bǔ)“＋”鏈，形成了一條新生病毒RNA。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第53頁(yè)三、真核生物DNA合成真核生物DNA復(fù)制與原核生物主要不一樣點(diǎn)：1、DNA合成只是在S期進(jìn)行，原核生物則在整個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)過程中都進(jìn)行DNA合成2、原核生物DNA復(fù)制是單起點(diǎn)，真核生物染色體復(fù)制則為多起點(diǎn)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第54頁(yè)3、所需RNA引物及后隨鏈上合成“岡崎片段”長(zhǎng)度比原核生物要短4、有二種不一樣DNA聚合酶分別控制前導(dǎo)鏈（δ）和后隨鏈（α）合成；在原核生物中由聚合酶III同時(shí)控制二條鏈合成5、染色體端體復(fù)制：原核生物染色體大多數(shù)為環(huán)狀

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第55頁(yè)RNA轉(zhuǎn)錄及加工一、三種RNA分子

1、mRNA2、tRNA：最小RNA，由70到

90個(gè)核苷酸組成，含有稀有堿基特點(diǎn)

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第56頁(yè)圖8－22tRNA三維結(jié)構(gòu)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第57頁(yè)8-23tRNA模式圖遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第58頁(yè)3、rRNA：核糖體主要成分。在大腸桿菌中：

rRNA量占細(xì)胞總RNA量

75-85％

tRNA占15％

mRNA占3-5％

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第59頁(yè)二、RNA合成普通特點(diǎn)1、所用原料為核苷三磷酸；在DNA合成時(shí)為脫氧核苷三磷酸2、只有一條DNA鏈被用作模板；DNA合成時(shí)，兩條鏈分別用作模板3、RNA鏈合成不需要引物；DNA合成一定要引物引導(dǎo)4、RNA鏈合成與DNA鏈合成一樣，也是從5’向3’端，由RNA聚合酶催化遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第60頁(yè)三、原核生物RNA合成*轉(zhuǎn)錄后形成一個(gè)RNA分子一段DNA序列稱為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位

*一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位可能剛好是一個(gè)基因，也可能含有多個(gè)基因

*RNA轉(zhuǎn)錄分三步：(1)RNA鏈起始；(2)RNA鏈延長(zhǎng)；(3)RNA鏈終止及新鏈釋放

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第61頁(yè)定義：RNA生物合成就是轉(zhuǎn)錄，即以

DNA為模板，在依賴于DNARNA聚合酶催化下，以4種NTP（ATP、CTP、GTP

和UTP為原料，合成RNA過程。合成部位：細(xì)胞核合成原料：四種NTP一、DNA指導(dǎo)下RNA合成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第62頁(yè)轉(zhuǎn)錄特點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)錄單位：開啟子終止子2、不對(duì)稱轉(zhuǎn)錄：兩條DNA鏈不一樣時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。編碼鏈或反意義鏈；模板鏈或有意義鏈

3、RNA聚合酶：

全酶：有αα‘ββ’σ5個(gè)亞基組成作用識(shí)別開啟子，引發(fā)RNA合成。

關(guān)鍵酶：不含σ亞基，延長(zhǎng)RNA鏈遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第63頁(yè)關(guān)鍵酶

(coreenzyme)全酶

(holoenzyme)

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第64頁(yè)RNA聚合酶全酶在轉(zhuǎn)錄起始區(qū)結(jié)合

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第65頁(yè)轉(zhuǎn)錄過程：轉(zhuǎn)錄起始：RNA延長(zhǎng)：5′3′識(shí)別解鏈磷酸二酯鍵形成（ATP、GTP）轉(zhuǎn)錄終止：碰到終止子，RNA鏈停頓延長(zhǎng)，關(guān)鍵酶脫離，新RNA釋放。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第66頁(yè)AG

T

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TA

A

T

DNA一條鏈AGCUGACGGUUU游離核糖核苷酸

(原料）DNA解旋，以一條鏈為模板合成RNA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第67頁(yè)AG

T

AC

TA

A

T

AGCUGACGGUUU

DNA與RNA堿基互補(bǔ)配對(duì)：A——U；T——A；C——G；G—CRNA聚合酶細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第68頁(yè)AG

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A

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AGCGACGGUUUU

組成

RNA核糖核苷酸一個(gè)個(gè)連接起來細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第69頁(yè)AG

T

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A

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GCGACGGUUUUA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第70頁(yè)AG

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A

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GCGACGUUGUUA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第71頁(yè)AG

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GCGACGUGUUAA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第72頁(yè)AG

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GCGACGGUUAAU細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第73頁(yè)AG

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GCGACGGUUAAUA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第74頁(yè)AG

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GCGCGGUUAAUAU細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第75頁(yè)AG

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AC

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GGCGGUUAAUAUC細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第76頁(yè)AG

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AC

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A

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GGCGGUUAAUAUCDNA上遺傳信息就傳遞到mRNA上mRNADNA細(xì)胞核中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第77頁(yè)AG

T

AC

TA

A

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UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核

核孔DNAmRNA在細(xì)胞核中合成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第78頁(yè)AG

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AC

TA

A

T

UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA經(jīng)過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第79頁(yè)AG

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AC

TA

A

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UCAUGAUUAmRNA

細(xì)胞質(zhì)

細(xì)胞核mRNA經(jīng)過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)UCAUGAUUAmRNA遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第80頁(yè)四、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄及加工遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第81頁(yè)真核生物與原核生物RNA轉(zhuǎn)錄不一樣點(diǎn)1、真核生物RNA轉(zhuǎn)錄是在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行，而蛋白質(zhì)合成則是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)2、原核生物一個(gè)mRNA分子通常含有多個(gè)基因；而少數(shù)較低等真核生物外，真核生物一個(gè)mRNA分子普通只編碼一個(gè)基因3、原核生物只有一個(gè)RNA聚合酶催化全部RNA

合成；真核生物中則有RNA聚合酶I、II

、III，分別催化不一樣種類型RNA合成4、原核生物RNA聚合酶直接起始轉(zhuǎn)錄合成RNA

；真核生物三種RNA聚合酶都必須在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄因子幫助下才能進(jìn)行RNA轉(zhuǎn)錄

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第82頁(yè)真核生物mRNA在轉(zhuǎn)錄后加工：

1、5’端加上帽子(7－甲基鳥嘌呤核苷)

在蛋白質(zhì)翻譯時(shí)識(shí)別起始位置及預(yù)防被RNA酶降解2、3’端加上尾巴(聚腺苷酸,polyA)

對(duì)增加mRNA穩(wěn)定性及從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸含有主要作用3、切除非編碼序列(內(nèi)含子)，將編碼序列(外顯子)連接起來，才能進(jìn)行蛋白質(zhì)翻譯

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第83頁(yè)圖8－28真核生物mRNA加工遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第84頁(yè)

遺傳密碼與蛋白質(zhì)翻譯

一、遺傳密碼（1）三聯(lián)體密碼（2）通用性（3）簡(jiǎn)并現(xiàn)象（4）遺傳密碼間不能重復(fù)利用：除少數(shù)情況外，一個(gè)mRNA上每個(gè)堿基只屬于一個(gè)密碼子（5）起始密碼子：AUGGUG

和終止密碼子:UAAUAGUGA(6)遺傳密碼間無逗號(hào),即在翻譯過程中，遺傳密碼譯讀是連續(xù)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第85頁(yè)(一)、mRNA與遺傳密碼遺傳密碼：指排列在DNA或mRNA鏈上為蛋白質(zhì)氨基酸編碼核苷酸序列。

密碼子：在mRNA分子中從5’3’方向，以AUG開始，每三個(gè)堿基組成一組稱為三聯(lián)體，每個(gè)三聯(lián)體代表一個(gè)氨基酸，所以稱之為密碼子。一、蛋白質(zhì)合成體系主要組成組分遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第86頁(yè)遺傳密碼表遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第87頁(yè)UCAUGAUUAmRNA（模板）

密碼子

密碼子

密碼子

密碼子

mRNA上決定一個(gè)氨基酸三個(gè)相鄰堿基遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第88頁(yè)密碼子性質(zhì)：1、簡(jiǎn)并性(終止密碼子UAA,UAG,UGA)2、兼職性（起始密碼子AUG,GUG）3、密碼子連續(xù)性(編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉)4、通用性與例外（或半通用性）5、閱讀方向與mRNA編碼方向一致遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第89頁(yè)

簡(jiǎn)并性(degeneracy)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第90頁(yè)原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白質(zhì)rps21種rpl36種rps33種rpl49種

不一樣細(xì)胞核蛋白體組成

（二）、核糖體是多肽鏈合成裝置遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第91頁(yè)核蛋白體組成遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第92頁(yè)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第93頁(yè)原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位(aminoacylsite)P位：肽酰位(peptidylsite)E位：排出位(exitsite)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第94頁(yè)（三）、tRNA與氨基酸活化反密碼環(huán)氨基酸臂遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第95頁(yè)AAUACUAUG轉(zhuǎn)運(yùn)

RNA（tRNA)（運(yùn)載工具）

亮氨酸

天冬氨酸

異亮氨酸

氨基酸（原料）遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第96頁(yè)AAU

亮氨酸ACU天冬氨酸AUG

異亮氨酸

tRNA一端運(yùn)載著氨基酸

反密碼子遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第97頁(yè)氨基酸

+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶（一）氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase)

氨基酸活化遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第98頁(yè)第一步反應(yīng)氨基酸＋ATP-E—→氨基酰-AMP-E

＋AMP＋PPi

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第99頁(yè)第二步反應(yīng)氨基酰-AMP-E＋

tRNA↓

氨基酰-tRNA＋AMP

＋

E遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第100頁(yè)

tRNA與酶

結(jié)合模型tRNA氨基酰-tRNA合成酶ATP遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第101頁(yè)氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。氨基酰-tRNA合成酶含有校正活性(proofreadingactivity)

。氨基酰-tRNA表示方法：Ala-tRNAAla

Ser-tRNASerMet-tRNAMet

特點(diǎn):遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第102頁(yè)真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽鏈合成氨基酰-tRNA遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第103頁(yè)翻譯起始(initiation)翻譯延長(zhǎng)(elongation)翻譯終止(termination)整個(gè)翻譯過程可分為：翻譯過程從閱讀框架5′-AUG開始，按mRNA模板三聯(lián)體密碼次序延長(zhǎng)肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。

二、肽鏈合成過程：遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第104頁(yè)（一）、肽鏈合成起始指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物

(translationalinitiationcomplex)。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第105頁(yè)原核、真核生物各種起始因子生物功效遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第106頁(yè)原核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；mRNA在小亞基定位結(jié)合；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；核蛋白體大亞基結(jié)合。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第107頁(yè)IF-3IF-11.核蛋白體大小亞基分離遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第108頁(yè)AUG5'3'IF-3IF-12.mRNA在小亞基定位結(jié)合遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第109頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)結(jié)合到小亞基AUG5'3'遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第110頁(yè)IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成AUG5'3'遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第111頁(yè)IF-3IF-1AUG5'3'IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第112頁(yè)真核生物翻譯起始復(fù)合物形成核蛋白體大小亞基分離；起始氨基酰-tRNA結(jié)合；mRNA在核蛋白體小亞基就位；核蛋白體大亞基結(jié)合。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第113頁(yè)met40S60SMetMet40S60SmRNAeIF-2B、eIF-3、

eIF-6①elF-3②GDP+Pi各種elF釋放elF-5④ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB③MetMet-tRNAiMet-elF-2

-GTP真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第114頁(yè)（二）、肽鏈合成延長(zhǎng)

肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)循環(huán)式進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)(ribosomalcycle)。包含以下三步：進(jìn)位

(entrance)成肽

(peptidebondformation)轉(zhuǎn)位

(translocation)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第115頁(yè)

延伸過程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子

(elongationfactor,EF)。原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：EF-1、EF-2遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第116頁(yè)又稱注冊(cè)(registration)

進(jìn)位指依據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使對(duì)應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第117頁(yè)延長(zhǎng)因子EF-T催化進(jìn)位（原核生物）

遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第118頁(yè)遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第119頁(yè)TuTsGTPGDPAUG5'3'TuTsGTP遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第120頁(yè)成肽是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化肽鍵形成過程。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第121頁(yè)轉(zhuǎn)位延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶(translocase)活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA3'側(cè)移動(dòng)。遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第122頁(yè)fMetAUG5'3'fMetTuGTP遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第123頁(yè)進(jìn)位轉(zhuǎn)位成肽遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第124頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

核糖體細(xì)胞質(zhì)中mRNA

與核糖體結(jié)合.細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第125頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸

tRNA上反密碼子與

mRNA上密碼子互補(bǔ)配對(duì).細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第126頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸細(xì)胞質(zhì)中

tRNA

將氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)到

mRNA上對(duì)應(yīng)位置.遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第127頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸縮合細(xì)胞質(zhì)中

兩個(gè)氨基酸分子縮合遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第128頁(yè)UCAUGAUUAAAU

亮氨酸ACU

天冬氨酸AUG

異亮氨酸

核糖體伴隨

mRNA滑動(dòng).

另一個(gè)

tRNA上堿基與mRNA上密碼子配對(duì).

細(xì)胞質(zhì)中遺傳物質(zhì)的分子基礎(chǔ)專家講座第129頁(yè)U