遗传信息的表达多媒体

关于遗传信息的表达多媒体概述：遗传物质：DNA遗传信息：DNA中的碱基序列遗传信息的携带者：DNA遗传信息的流动：DNA――RNA――蛋白质遗传信息的表达：蛋白质的合成第2页,共43页，星期六，2024年，5月遗传信息的流动编码链非编码链转录RNA加工翻译mRNAhnRNADNA第3页,共43页，星期六，2024年，5月第一节细胞的遗传信息一、基因组、基因基因组：基因组是指一种生物的细胞中所带有的全部遗传信息。人类基因组：指人的所有遗传信息的总和。包括核基因组和线粒体基因组。人类基因组一般指核基因组，即单倍体细胞所代表的遗传信息，包括1-22条常染色体和X或Y染色体上遗传信息的总和。人类基因组大约含3×109个碱基对。第4页,共43页，星期六，2024年，5月基因基因：RNA基因形成tRNA和rRNA，不再翻译为蛋白质结构基因转录形成hnRNA—mRNA—蛋白质结构蛋白质（构成机体结构）调节蛋白质(酶及细胞因子等）基因：带有特定遗传信息的DNA区段构成的一个相对独立的结构和功能单位。第5页,共43页，星期六，2024年，5月基因的结构真核细胞的基因为断裂基因（splitgene）真核细胞的基因结构图第6页,共43页，星期六，2024年，5月真核细胞的基因结构组成：

外显子（exon）：编码序列

内含子（intron）：非编码序列

启动子（promoter）：位于转录起点上游

TATAbox与TFⅡ结合，再与RNA聚合酶Ⅱ结合，识别转录起始点

CAATbox与CTF结合，促进转录

GCbox与SP1结合，促进转录

增强子(enhancer)：位于转录起点前后3Kb左右，无方向性，有组织特异性

终止子(terminator)：AATAAA序列＋回文序列第7页,共43页，星期六，2024年，5月二、遗传密码mRNA上共有４种碱基（A、U、C、G），可有64种三联体（如下表），即64种密码子。遗传密码：mRNA上相邻三碱基序列决定一种氨基酸，称密码子或遗传密码。第8页,共43页，星期六，2024年，5月（一）遗传密码表第一碱基第二碱基第三碱基5`端UCAG3`端

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

UUG亮氨酸UCG丝氨酸UAG终止UGG色氨酸GCUU亮氨酸CCU脯氨酸CAU组氨酸CGU精氨酸UCUC亮氨酸CCC脯氨酸CAC组氨酸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异亮氨酸ACU苏氨酸AAU天冬酰胺AGU丝氨酸UAUC异亮氨酸ACC苏氨酸AAC天冬酰胺AGC丝氨酸CAAUA异亮氨酸ACA苏氨酸AAA赖氨酸AGA精氨酸A

AUG甲硫氨酸+起始ACG苏氨酸AAG赖氨酸AGG精氨酸GGUU缬氨酸GCU丙氨酸GAU天冬氨酸GGU甘氨酸UGUC缬氨酸GCC丙氨酸GAC天冬氨酸GGC甘氨酸CGGUA缬氨酸GCA丙氨酸GAA谷氨酸GGA甘氨酸AGUG缬氨酸GCG丙氨酸GAG谷氨酸GGG甘氨酸G第9页,共43页，星期六，2024年，5月（二）遗传密码的特征：方向性：阅读方向为5’→3’；简并性：一种氨基酸有两种或两种以上的密码子；兼职性：AUG即是起始密码子，又是甲硫氨酸密码子；通用性：生物界通用；不重叠：无标点。第10页,共43页，星期六，2024年，5月（三）核密码与线粒体密码子的区别：有三个密码子不同:密码核中编码的氨基酸线粒体中编码的氨基酸UGA终止Trp（色氨酸）AUAIle（异亮氨酸）Met（甲硫氨酸）CUALeu（亮氨酸）苏氨酸第11页,共43页，星期六，2024年，5月遗传信息的表达

遗传信息通过转录和翻译决定蛋白质的合成，通过蛋白质合成实现信息的表达。转录和翻译是遗传信息表达的路径，也是蛋白质合成的步骤。第12页,共43页，星期六，2024年，5月第二节转录(transcription)一、转录的概念转录：以DNA为模版，在转录因子和RNA聚合酶的作用下合成RNA的过程。第13页,共43页，星期六，2024年，5月1、转录过程：启动：转录因子与启动子结合后，又与RNA聚合酶结合，RNA聚合酶识别转录起点，打开氢键，确定反编码链。起始：RNA聚合酶依碱基互补原则，结合第一个NTP延长：RNA聚合酶延RNA链滑动，不断形成磷酸二酯键终止：到终止信号，回文序列形成发夹结构，脱落。第14页,共43页，星期六，2024年，5月第15页,共43页，星期六，2024年，5月2、转录要点：

以基因为单位以3’→5’DNA链（反编码链）为模版转录方向为5’→3’

以RNA聚合酶为工具以GTP、UTP、CTP、ATP为原料转录地点：真核细胞的转录在核内，原核细胞的转录在胞质中。第16页,共43页，星期六，2024年，5月原核细胞的转录第17页,共43页，星期六，2024年，5月3、转录元件：RNA聚合酶信息模版（3’→5’DNA链）转录因子原料（GTP、ATP、UTP、CTP）第18页,共43页，星期六，2024年，5月4、转录产物—RNA：mRNAtRNArRNA其他小分子RNA：引物RNA片段反义RNA分子剪切体RNA

核酶RNA第19页,共43页，星期六，2024年，5月示第20页,共43页，星期六，2024年，5月不同RNA的转录情况不同：转录产物基因基因位置基因特点转录前体RNA聚合酶

rRNArDNA核仁重复序列45rRNAⅠ5srRNA5srDNA端粒近重复序列5srRNAⅢtRNAtDNA不清重复序列前体tRNAⅢmRNA结构基因遍布单一序列hnRNAⅡ

基因组除了５SrRNA外，其他RNA转录后都需要加工，才能成为有一定功能的产物RNA第21页,共43页，星期六，2024年，5月二、转录后加工：戴帽剪切加尾（以hnRNA的加工为例）第22页,共43页，星期六，2024年，5月第23页,共43页，星期六，2024年，5月（一）戴帽：

在hnRNA5’端加上一个甲基化帽，即7－甲基鸟嘌呤核苷酸帽（m7’G）。步骤：１、hnRNA5`端磷酸与GTP的5`磷酸形成5`→5`键２、GTP的第七位N上甲基化作用：保护5`末端，不被消化，稳定mRNA封闭5`末端，不再加核苷酸促使mRNA与核糖体的结合第24页,共43页，星期六，2024年，5月第25页,共43页，星期六，2024年，5月（二）剪切在酶的作用下，切除hnRNA的内含子，拼接外显子。步骤：１、剪切体(snRNP)形成:snRNP与intron保守序列结合

snRNP=snRNA(U族RNA)+蛋白质。２、套索结构形成:去除内含子，连接外显子作用：基因多样性的基础进化中稳定性的基础第26页,共43页，星期六，2024年，5月第27页,共43页，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连串腺苷酸形成polyA尾。DNA5`hnRNA5`5`mRNA5`5`非polyA序列转录内切酶切割polyA聚合酶+ATP进入细胞质3`3`OH3`A100-2503`A100-2503`第28页,共43页，星期六，2024年，5月第三节翻译一、翻译的概念：

将mRNA上的核苷酸序列翻译为氨基酸序列的过程，即由mRNA

蛋白质的过程。如：ACUUCUAAAUACCGUAAUACCAAGGUU…...

苏丝赖酷精天胺苏赖缬...mRNA动画第29页,共43页，星期六，2024年，5月二、参与翻译的生物分子：mRNA（信息模板）核糖体（合成蛋白质的机器）tRNA（运输氨基酸的工具）蛋白质因子（IF、EF、RF）氨基酸（合成蛋白质的原料）动画第30页,共43页，星期六，2024年，5月动画第31页,共43页，星期六，2024年，5月识别密码子携带氨基酸动画第32页,共43页，星期六，2024年，5月三、翻译的过程：肽链起始肽链延伸肽链的终止首先,氨基酸活化形成氨基酸(aa)-tRNA。肽链起始的第一个活化氨基酸是甲硫氨酰-tRNA。动画第33页,共43页，星期六，2024年，5月动画第34页,共43页，星期六，2024年，5月1、肽链的起始过程：

mRNA活化形成eIF4+CBP+mRNA

小亚基活化形成40S+eIF3+（eIF2+GTP+Met-tRNA）

mRNA与小亚基结合形成mRNA+小亚基+Met-tRNA复合物Met进入P位

与大亚基结合形成80S起始复合物动画第35页,共43页，星期六，2024年，5月

aa-tRNA与核糖体结合