遗传信息的传递与表达全

遗传信息的传递与表达全第一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二基因核酸染色体基因组第二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二基因定义：DNA分子上具有遗传效应的分子片段，是DNA分子中最小的功能单位。功能：携带遗传信息分类：结构基因

控制基因（操纵基因调节基因）第三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二核酸定义：由许多核苷酸聚合成的生物大分子化合物，为生命的最基本物质之一。功能：储存遗传信息，参与遗传信息的传递和表达分类：DNARNA（mRNA，tRNA，rRNA）第四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二染色体定义：其本质是脱氧核甘酸，是细胞核内由核蛋白组成、能用碱性染料染色、有结构的线状体，是遗传物质基因的载体。功能：储存遗传信息第五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二第六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二基因组定义：单倍体细胞中的全套染色体为一个基因组，或是单倍体细胞中的全部基因为一个基因组第七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二

中心法则

DNA的生物合成

RNA的生物合成

Pro的生物合成第八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二中心法则第九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二复制：指以亲代DNA(RNA)为模板合成子代DNA(RNA)的过程。转录：以DNA为模板合成RNA的过程。翻译：以mRNA为模板合成蛋白质的过程。第十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二反转录或逆转录(RT，reversetranscription)：以RNA为模板将遗传信息传给DNA的过程。第十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA复制(DNADNA)反转录(RNADNA)DNA的生物合成第十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二半保留复制：子代DNA分子的两条核苷酸链中，一条来自亲代DNA分子，另一条是新合成的。半不连续复制：子代DNA分子的两条核苷酸链中，一条是连续合成，另一条是不连续合成的。★DNA复制特点第十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA半保留复制第十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA半不连续复制第十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★DNA复制的酶系第十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★DNA的复制过程1、复制的起始：②RNA引物的合成①复制叉的形成第十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2、复制的延长(先导链)(随从链，随后链)第十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二3、复制的终止：切除RNA引物，连接DNA片断。第十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二几种复制方式复制方式不同于“复制机制”线性DNA的复制：复制叉式的复制环状DNA的复制：

θ复制滚环复制

D环复制不需要RNA引物的复制第二十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二1.线性DNA双链的复制1、多个起点，起点都不在线性DNA的端点（末端），而是在内部2、采用复制叉式的双向复制，两个复制叉，两个方向，有先导链和后随链之分3、末端的复制采用特殊的方式（后面讲）4、真核生物采用的复制方式：第二十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2.环状DNA双链的复制

θ复制:首先由J.Carins从大肠杆菌中观察到,又称为Carins复制。（双向复制）滚环复制（rollingcirclereplication)（单向复制）

D环复制（Dloopreplication)：线粒体DNA复制（单向复制）第二十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二①环装染色体②半保留复制复制:③只有一个复制起点两个环状链形成

形状约翰·凯恩斯第二十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二θ复制的特点

多数环状DNA采用的复制方式复制叉式复制，两个复制叉，双向等速或者不等速复制有先导链和后随链之分第二十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA复制过程（E.coli.原核生物的复制）DNA复制的起始DNA链的延伸复制的终止第二十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二第二十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二1、

复制的起始引发：DNA的双螺旋解开合成RNA引物的过程。引发体：引物合成酶与各种蛋白质因子构成的复合体，负责RNA引物的合成。引发体沿着模板链3’→5’方向移动（与冈崎片段合成的方向正好相反，而与复制叉移动的方向相同），移到一定位置上即可引发RNA引物的合成。

第二十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2、

DNA链的延长反应链的延长反应由DNApol.Ⅲ催化。复制体：在DNA合成的生长点（既复制叉上）分布着许多与复制有关的酶和辅助因子，它们在DNA的模板链形成离散的复合物，彼此配合进行高度精确的复制，称为复制体。1）前导链合成：以3，→5，方向母链为模板，在DNApol.Ⅲ作用下催化合成，合成是连续的，合成方向是5，→3，第二十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2）滞后链的合成：a)以5，→3，方向母链为模板，

DNApolⅢ作用下催化合成，以RNA为引物合成冈崎片断，合成方向也是5，→3，方向。b)RNA引物的切除及缺口补齐DNApolⅠ5，→3，外切活力，切除RNA引物。

5，→3，合成活性补齐缺口c)

DNAligase

DNA切口的连接。第二十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二3、

DNA合成的终止

环状DNA、线性DNA，复制叉相遇即终止,复制体解体。

终止区含有终止子，终止子与Tus蛋白质形成复合体，使两半边复制叉各自复制。DNA拓扑异构酶Ⅳ使染色体分开。

第三十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二⑴DNA解螺旋酶解开双链DNA。⑵SSB结合于DNA单链。⑶DNA旋转酶引入负超螺旋，消除复制叉前进时带来的扭曲张力。⑷DNA引物酶(在引发体中)合成RNA引物。⑸DNApol.Ⅲ在两条新生链上合成DNA。⑹DNApolⅠ切除RNA引物，并补上DNA。⑺DNAligase连接每个冈崎片段。DNA复制过程中，聚合酶对dTTP和dUTP的分辨能力低,有少量dUTP掺入DNA链中，此时，U-糖苷酶、AP内切酶、DNApolⅠ、DNAligase共同作用，切除尿嘧啶，接上正确的碱基。第三十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二真核生物DNA的复制

1、

复制起点和单位真核生物染色体DNA是多复制子，有多个复制起点，可以多点起始，分段进行复制。每个复制子大多在100-200bp之间，比细菌染色体DNA（单复制子）小得多，为双向复制。

第三十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二真核生物DNA复制叉移动的速度比原核的慢。原核生物快速生长时，采用多复制叉复制。真核生物快速生长时，采用多起点复制。第三十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2、

真核生物DNA复制的终止端粒（telomeres）是真核细胞染色体末端所特有的结构，一段DNA序列与蛋白质形成的一种复合体。功能：⑴保证线性DNA的完整复制⑵保护染色体末端⑶决定细胞寿命（端粒的截短或丢失是细胞衰老和老化的重要原因），胚系细胞含端粒酶，体细胞不表达端粒酶。第三十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二端粒酶含有RNA和蛋白质（起DNA聚合酶的作用）两种组分，RNA分子约159bp，含有多个CyAx重复序列，RNA分子用作端粒TxGy链合成的模板。端粒酶是一种反转录酶，它只合成与酶自身的RNA模板互补的DNA片段。第三十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二3、

复制终止后DNA的加工进行修饰，防止降解第三十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA损伤(DNA突变)1、点突变2、插入、缺失(移码突变)3、链断裂、两链交联第三十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二DNA修复错配修复：通过Dam甲基化酶修复复制过程中的错配。直接修复：光复活作用和鸟嘌呤修复切除修复：在复制前对错误碱基进行切除，然后互补合成缺口片段重组修复：在复制后利用另一模板链进行重组，互补合成缺口片段SOS修复：修复大面积的损伤，会导致错误碱基，但能增加存活率第三十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二1、错配修复第三十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2、直接修复第四十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二3、DNA切除修复(复制前修复)第四十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二4、DNA重组修复(复制后修复)第四十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二RNA的逆(反)转录

逆转录酶(RNA指导的DNA聚合酶RDDP)

逆转录的过程：第四十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二RNA的生物合成转录(DNARNA)RNA复制(RNARNA)

转录：以DNA为模板，在RNA聚合酶催化下，以4种NTP为原料，合成RNA的过程。第四十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二RNA聚合酶以大肠杆菌(E.coli)的RNApol为例：全酶由ααββ’σ五亚基组成

σ因子：又名起始因子，用于识别DNA模板上启动子，协助转录的起始。核心酶：由ααββ’四亚基组成，用于延长RNA链。第四十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★RNA的转录过程三个阶段：

1、转录的起始

2、转录的延长

3、转录的终止

第四十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二1、转录的起始①在σ亚基的引导下，RNApol结合于启动子，局部双链解开，形成转录泡②在模板链上通过碱基互补配对原则，合成最初的RNA链，形成转录复合物。第四十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二体内双链DNA中，一般只有一条链用于转录模板链(反意义链、负(一)链)：用于转录的DNA单链非模板链(编码链、有意义链、正(十)链)：不用于转录的DNA单链★启动子：指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列，每个基因在转录时均需要有启动子。第四十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★原核细胞启动子区域三个功能部位：①起始部位：DNA分子上开始进行转录作用的位点。②Pribnow框：位于转录起始点上游-10碱基对处，有一段TATAAT序列，有助于局部解链。③识别部位：位于转录起始点上游-35碱基对处，有一段TTGACA序列，是RNA聚合酶初始识别的部位。第四十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二大肠杆菌不同基因的启动子第五十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二2、转录的延长σ亚基解离，核心酶向前移动，RNA链延长。第五十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二第五十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二3、转录的终止①RNApol到达终止子②RNA和RNApol从模板DNA上解离终止子(终止信号)：DNA模板上用于终止转录作用的一段序列。第五十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二原核生物中有两种终止子：不依赖于ρ因子的终止子依赖于ρ因子的终止子★ρ因子：存在于原核细胞中的一种特殊蛋白质，它能识别DNA分子上的终止部位并与其结合，使RNA聚合酶的核心酶不能继续向前滑动，导致RNA链不能再延长。第五十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二E.coli不依赖ρ因子的转录终止第五十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二E.coli依赖ρ因子的转录终止第五十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二RNA的成熟过程：

原核生物转录在胞液中进行

真核生物转录加帽子，加尾巴

，外显子剪接，甲基化修饰

外显子

内含子

第五十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二RNA复制(病毒繁殖方式)RNARNARNA复制酶第五十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二蛋白质的生物合成第五十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★蛋白质生物合成体系一、mRNA(信使RNA)

1、功能：在蛋白质的生物合成中起着决定氨基酸顺序的模板作用2、★密码子(三联体密码)：mRNA分子中每相邻的三个核苷酸编成一组，在蛋白质合成时代表某一种氨基酸。第六十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二遗传密码字典第六十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★遗传密码的基本特点①不间隔性：mRNA分子上两个相邻的密码子之间没有任何核苷酸的间隔。移码突变第六十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二②不重叠性：一般情况下，相邻密码子中的核苷酸不能重复使用。第六十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二③简并性：大多数氨基酸都具有几个不同的密码子。第六十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期二④密码子中第三位碱基专一性较小：密码子的专一性主要由头两个碱基决定，第三个碱基重要性不大。第六十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期二⑤通用性：无论高等动、植物，还是低等的原核生物都基本上共用一套密码子的现象。⑥起始密码子及终止密码子：在64个密码子中，UAA、UAG、UGA为终止密码子，AUG除编码蛋氨酸(甲硫氨酸)外，还兼作起始密码子。第六十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期二二、tRNA(转移RNA)1、功能：在蛋白质的生物合成中，起着转运氨基酸的作用。

2、关键部位：①氨基酸臂：氨基酸结合部位②反密码环：mRNA结合部位第六十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期二第六十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期二三、rRNA(核糖体RNA)1、功能：与蛋白质结合形成核糖体，核糖体是蛋白质合成的场所2、核糖体(又名核蛋白体、核糖核蛋白体)的组成：主要成分是蛋白质及rRNA第六十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期二核糖体的结构:

由大、小两个亚基组成。第七十页，共八十一页，编辑于2023年，星期二第七十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期二多聚核糖体：每个mRNA分子与一定数目的核糖体结合而成的念珠状结构，每个核糖体可独立完成一条肽链的完成。第七十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期二核糖体的二位点模型：①氨酰基部位(A部位或受体部位)：氨酰-tRNA进入并结合的部位②肽酰基部位(P部位或供体部位)：起始氨酰-tRNA或正有延伸的肽酰-tRNA结合部位第七十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期二★蛋白质生物合成过程五个阶段：1、氨基酸的活化，形成氨酰–tRNA2、肽链合成的起始3、肽链的延伸4、肽链合成的终止及释放5、肽链的折叠和加工处理第七十四页，共八十一页，编辑于2023年