《遗传信息的传递》PPT课件

1、1，第三章遗传信息的传递，DNA复制DNA的转录蛋白的生物合成基因的结构特征基因表达调控，2，第一节DNA的复制，DNA的复制：以父母的DNA分子为模板合成与新父母的模板结构相同的子DNA分子的过程。 交叉细菌DNA复制真核生物DNA复制，3，DNA半保留复制，4，DNA半保留复制实验(M.Meselson和F.Stahl，1958年)，5，DNA半不连续复制，6， DNA复制所需的酶和蛋白质DNA聚合酶合成DNA的起始DNA连接酶是将冈崎片段与完全的互补链拓扑异构酶连接，一条、双链线状或环状DNA分子相互交换的酶，是拓扑异构酶， 7、DNA聚合酶原核生物DNA聚合酶DNA聚合酶(Kornbe

2、rg酶)，作为拓扑异构酶解链酶DNA两分子复制的模板，解除单链结合蛋白和解链的DNA单链结合，不恢复双链状态，保护DNA不被水解： 53聚合酶活性35外激酶活性53外激酶活性35外激酶活性，8，真核生物DNA聚合酶，9，3，DNA复制的一般过程，10，四原核生物和真核生物DNA复制的特征，复制的起点和速度原核生物只有一个复制起点，真核生物的染色体是多个复制起点真核生物，第一次复制结束后第二次开始。 原核生物复制的起点可以连续开始复制。 真核生物不能同时复制原核生物和真核生物，11，四原核生物和真核生物的DNA合成差异，12，第二节DNA的转录、转录是以DNA为模板，在RNA聚合酶的作用下开始转

3、录的RNA链的延长RNA链的合成结束和释放13，RNA聚相机大肠杆菌RNA聚合酶真核生物RNA聚合酶，14，大肠杆菌RNA聚合酶，(2)核酶全酶：没有催化作用，识别启动子，参与转录的起始功能选择模型链，识别起始区的启动子，解除DNA部分的双螺旋链建立长约17bp的单链DNA模板，选择正确的rNTP基质，催化形成磷酸二酯键，延长合成的RNA链，识别转录终止信号，可以停止转录，15，真核生物RNA聚合酶，16，基因转录的一般过程，17，真核生物Mr 在mRNA5端和帽mRNA3端和多腺苷酸(polyA)mRNA的切断、18、第三节蛋白质的生物合成翻译(translation ) :从DNA向蛋白质

4、传递遗传信息的过程中，DNA中积累的遗传信息转化为mRNA中的核苷酸序列信息由于mRNA上的核苷酸被传递到多肽链上的氨基酸上，遗传信息的传递就像从一种语言转化为另一种语言，因此将蛋白质合成的过程称为翻译。蛋白质合成的主要因素核糖体携带蛋白质合成场所mRNA :遗传信息，负责蛋白质合成直接模板tRNA :特异性氨基酸的转运进行蛋白质生物合成，19、遗传密码、mRNA与蛋白质的关系通过遗传密码的翻译实现， 每三个相邻核苷酸编码构成一个三连体密码的氨基酸三连体连续性的合并性起始密码： AUG结束密码： UAA、UAG、UGA、20、21、核糖体的结构和功能，真核生物核糖体： 60S，40S原核生物核

5、糖体： 50S 30S核糖体是蛋白质合成的地方翻译功能区：多肽链合成的地方核糖体的2/3mRNA结合部位占多肽tRNA与甲酰蛋氨酸tRNA结合部位(p部位)氨基酸tRNA结合部位(a部位)多肽链伸长辅助因子EF-Tu与EF-G的结合部位， EF-Tu起到帮助氨基酸tRNA进入核糖体的作用，EF-G担任核糖体的重排反应多肽基转移酶活性部位的多肽基转移酶在多肽链的合成中，将位于p位的多肽基tRNA的多肽链， 负责出口位于a位点的酰胺tRNA上的5SrRNA结合位点和脱酰基tRNA结合的e位点等出口功能区：肽，核糖体通过该区附着在膜上，22，蛋白质被生物合成过程合成的起点：核糖体大小的亚单位tRNA

6、和mRNA在起始因子的合作下与起始复合体结合的过程肽链的延伸进位：氨基tRNA形成核糖体的a位肽链：氨基tRNA进位后，在转肽酶的催化下，p位肽基tRNA的肽链为a位的氨基tRNA的氨基翻译结束：终止密码子进入a位，翻译结束，23，蛋白质生物合成的过程，24，中心规律，25，第4节基因的结构特征，基因的概念发展基因的一般结构特征真核生物基因组的特征，26，基因的概念发展，基因概念的进化1865年，孟德尔，颗粒性Johannsen改名为“基因”1910、Morgan等，基因存在于染色体上，1926年，Morgan等直线地排列着。 “三位一体”:结构单位、功能单位、突变单位和交换单位Avery(1

7、944年)、Hershey和Chase(1952年)证实DNA为遗传物质，27、基因功能研究，1908年gar rod:onemutantgene-onemeta earlyevidencethantenzymearecontrolledbygenes 1941年beadleandtatam : one gene-oneenzymenegene-onepolypeptidetheproductsofgenep 基因显微结构研究，1957年，Benzer :顺反子说，基因是决定DNA分子上多肽链的完整功能单元，内部包含多个突变和重组单元。 1961年，Jacob等人：操纵子模型学说，功能性相关结

8、构基因在染色体上常常密切相关的1977年，Sharp等人发现断裂基因的1978年，Sanger发现了重复基因，29，现代基因的概念，基因：功能性DNA片段，Sanger 30、基因的一般结构特征、外显子和内含子信号肽序列的侧翼序列和调控序列、31、基因的一般结构特征、(1)外显子和内含子原生质体的基因是DNA分子的片段，并连续编码的真核生物编码序列被称为外显子，而非编码序列被称为内部。 GT-AG定律：从内含子的5个末端开始的核苷酸都是GT，3个末端的核苷酸都是AG，这是RNA的捻接信号，这种捻接形式被称为GT-AG定律。 开放读取器框架：结构基因内从开始密码子到结束密码子的核苷酸区域，其间不

9、存在结束密码，可以编码完整的多肽链的区域称为开放读取器框架。32、基因的一般结构特征，(二)信号肽序列是分泌蛋白质基因的编码序列中，有编码密码子后富含疏水性氨基酸的多肽的序列，称为信号肽序列。 编码的信号肽发挥着输送蛋白质的功能. 33、基因的一般结构特征，(三)侧翼序列和控制序列侧翼序列：各结构基因在最初和最后的外显子外有不转录的非编码区。 5非翻译区域(5-untranslatedregion5-UTR ) :从转印开始点到开始密码子的非翻译区域。 3非翻译区域(3-untranslatedregion3-UTR ) :从最终密码子到转印结束的非翻译区域。 控制序列(regulatorse

10、quence )，是控制基因有效表达的特殊序列，包括启动子、增强子、终结子、核糖体结合部位、帽子和尾巴信号等。 34、控制序列，启动子：是正确有效地开始基因转录所需的特异核苷酸序列。 TATA框、CAAT框、GC框增强子和沉默子增强子：增强了启动子转录的能力，具有组织特异性和细胞特异性。 沉默子：另一种与基因表达相关的调控序列，通过与蛋白结合抑制转录。 终结子：位于基因三末端非编码区的与转录过程终止相关的序列由富含GC碱基的反转重复序列和寡聚酶t组成，是RNA聚合酶停止的信号。 带尾信号真核生物mRNA的3端有聚a尾，不是基因编码，而是转录后通过聚腺苷酸聚合酶的作用附加到mRNA上。 这个拖尾

11、过程由基因的三端子非编码区之一的拖尾信号序列控制。 核糖体结合位点在原核生物基因翻译起始位点周围有特殊序列，控制了基因的翻译过程，SD序列是其中的主要之一。35、Genestructure、(a)Typicalprokaryoticgene、36、真核生物基因的一般结构图、37、(b)Typicaleukaryoticgene、Genestructure、38、3， 真核生物基因组特征基因组和c值单序列重复序列高度重复序列中度重复序列基因家族和假基因，39，(1)基因组和c值，基因组(genome ) :一种单倍体染色体具有的一系列基因。 c值(Cvalue ) :这种生物的单倍体基因组的DN

12、A总量特异性，称为c值。 不同种类的c值差异很大。 40、(二)单序列、单序列也称为非重复序列，指的是基因组中只有一个或多个复制的DNA序列。 原核生物除了短篇电影段的反向重复序列和18S、28S、5SrRNA和tRNA基因以外，都是单序列的真核生物的单序列所占的比例为40%-70%，动物基因组的约50%的DNA是单序列，真核基因组的大部分结构基因都是单拷贝基因有鸡的2I型胶原蛋白(collagen )基因、蛋白蛋白基因和蚕丝蛋白、血红蛋白和珠蛋白基因等，41，(3)重复序列、中度重复序列在真核生物基因组中占25%-40%，ge 根据重复单元的片段长度和复制数，中等的重复序列可分为短的分散重复

13、序列(SINEs )和长的分散重复序列(LINEs )两种。 SINEs的重复单位长度为300-500bp，复印数为105以上。 例如Alufamily在人和哺乳动物基因组中非常典型的短分散重复序列LINEs的重复单位长度为5000-7000bp，重复次数为102-105次。 例如人类KpnI家族(KpnIfamily )和哺乳动物LINE1家族。 42，2高重复序列，高重复序列：基因组中存在大量拷贝的序列，其重复次数高达106-108。 通常，这些序列由短碱组成，长度为2-200bp。卫星DNA(satelliteDNA ) :一个高级重复序列包含异常高或低的GC含量，如果在基因组DNA被切

14、断成数百碱基对的片段上，氯化铯密度梯度被超离心，则这些重复序列片段总是在主要DNA带之前或之后形成辅助DNA带，这些小的DNA带可变串联重复序列(variablenumbertandemrepeats，VNTR ) :卫星DNA中有以少数核苷酸为单位串联重复多次的DNA序列，以6-25核苷酸为核序列的串联重复序列为小卫星DNA 43、小鼠DNA通过CsCl密度梯度离心显示主带和卫星DNA带，44、(4)基因家族和假基因，基因家族：真核生物基因组多来源相同，结构相似，功能相关的基因，一组基因称为一个基因家族基因簇(genecluster ) :一个基因家族的基因成员紧密连锁，形成簇状集中排列在同

15、一染色体的某个区域。 伪基因(pseudogene ) :在多基因家族中，有些成员不产生功能性基因产物，而结构和DNA序列与对应的活性基因有相似性。 例如，珠蛋白基因簇中有假基因，其中一个由于编码变异和密码子变异而无法表达，而另一个缺乏2个内含子的假基因由于碱基突变而无法产生功能性蛋白质。 45、基因作用和性状表达、基因(DNA )转录mRNA翻译蛋白酶(蛋白质)(直接)某种物质性状表达(可见)、46、47、第5节基因表达的调控、原核生物基因调控模式真核生物的基因调控，48，我们是并非每个细胞的密码都被翻译，各自都需要。 每个细胞的密码不同，同一细胞在不同的发育时期也翻译着不同的密码。 49、

16、基因作用的调控机制相当复杂，原核生物有原核生物的调控模式，原核生物有真核生物的调控模式。 50、原核生物基因调控模型，以大肠杆菌为例，可以将乳糖作为唯一的碳源，51、乳糖代谢需要三种酶： (lacZ)-半乳糖苷酶：乳糖半乳糖和葡萄糖。 (lacY )渗透酶：增加糖的渗透，促进乳糖细胞(lacA )转移酶的进入：机制不明，在培养基中加入乳糖，以上三种酶大量增加，没有乳糖，这三种酶的合成就停止了。 实验、52、乳糖操纵子模型(Jacob和Monod，1961 )，以上三种酶的基因转录受乳糖操纵子的三种结构基因控制，主要内容为lacZ、lacY、lacA是三种酶结构基因o :操纵子基因(开关部位) I :调节基因：合成组蛋白p:的启动子基因，基因作用和性状表达，53，培养基中无乳糖时，抑制物与操作基因接触，关闭操作子，阻止核糖核酸聚合酶的抑制基因的表达，向培养基中加入乳糖，乳糖作为诱导物与抑制物结合， 开放操作基因表达(图11-24 )，54，55，乳糖操作子的调控机制，56，真核生物的基因调控，与原核生物相比的同点转录水平的调控转录后的调控，转录水平的调控很重要，真核生物结构基因的上游和下游(以及内部)也存在很多特异的控制成分57、真核生物的基因调控、与原核生物相比不同点的原核染色体为裸DNA，染色质结构不明显控制