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遗传信息的传递与表达,第一节DNA的生物合成（复制）,第二节RNA的生物合成（转录）,第三节蛋白质的生物合成（翻译）,单击画面继续,DNA,RNA,蛋白质,为什么子女与父母非常相象？,基因就是指DNA中能编码蛋白质和功能RNA的特定核苷酸序列。,第一节 DNA的生物合成,一、DNA复制方式二、参与DNA复制的因子三、DNA复制过程四、逆转录五、DNA损伤的修复,单击画面继续,一、DNA的复制方式,单击画面继续,半保留复制(semiconservative replication)-在 DNA复制过程中，双螺旋结构解开而成为单链，分别以DNA双螺旋中的一条链为模板，按碱基互补配对的原则合成两条新的互补链。这样新合成的DNA双链中一股单链是从亲代完整地接受过来的，另一股单链完全重新合成。,DNA半保留复制的证据,单击画面继续,二、DNA复制的酶学,1.底物 dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶 DNA聚合酶I、II、III3.模板单链的DNA母链4.引物寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白质因子 解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶,单击画面继续,（一）DNA聚合酶的活性,5至3的聚合活性5 3方向 核酸 外切酶活性5 3外切酶活性3 5外切酶活性,单击画面继续,5至3的聚合活性（5 3）,单击画面继续,核酸外切酶活性 35外切酶活性 53外切酶活性,单击画面继续,（二）DNA拓扑异构酶(解旋酶）既能水解，又能打断碱基互补配对的氢键拓扑酶 切断DNA双链中的一股拓扑酶 切断DNA双链（三）单链DNA结合蛋白（SSB）维持模板处于单链状态保护单链的完整（四）引物酶是RNA聚合酶，合成一段RNA引物,单击画面继续,（五）DNA连接酶（ligase）,催化两段DNA之间的连接,单击画面继续,三、DNA的复制过程,（一）复制的起始,单击画面继续,（二）复制的延伸,（三）复制的终止,1.DNA复制的起点 原核生物从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行的，称为双向复制,单击画面继续,复制,原核生物DNA的复制,（一）复制的起始,2.复制叉的形成 复制叉-复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构。,单击画面继续,3.起始的过程,打开DNA超螺链,打开双螺旋,防止复螺旋,单链结合蛋白,解链酶,引物复合体,引物酶,拓扑异构酶,合成,单击画面继续,DNA复制起始的过程,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,DNA双链,单击画面继续,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,DNA复制起始的过程,拓扑异构酶与DNA双链结合，解开超螺旋。,单击画面继续,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,DNA复制起始的过程,解链酶解开DNA双螺旋,单击画面继续,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,单链结合蛋白防止复螺旋,单击画面继续,DNA复制起始的过程,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,DNA复制起始的过程,引物酶合成引物,单击画面继续,二、DNA复制的延伸,单击画面继续,1.DNA聚合酶把新生链的第一个脱氧核苷酸加到引物的3-OH上，开始新生链的合成过程。,引物,组成 DNA 的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来,单击画面继续,3,5-磷酸二酯键,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,单击画面继续,引物,DNA模板链,单击画面继续,DNA新链,引物,单击画面继续,DNA聚合酶,DNA聚合酶,2.冈崎片段,冈崎片段 冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段。,3.半不连续复制,领头链,随从链,冈崎片段,5,3,单击画面继续,半不连续复制 DNA复制时,一条链是连续的,另一条链是不连续的,称为半不连续复制。,三 复制的终止,复制有终止信号pol 5 3外切酶活性水解引物pol聚合活性填补空隙DNA连接酶连接缺口。,单击画面继续,领头链,随从链,冈崎片段,5,3,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,DNA聚合酶,引物酶及引发体,DNA连接酶,引物,课堂小结,四、逆转录1、逆转录：是以RNA为模板合成DNA的过程。2、逆转录酶：是一种以RNA为模板的DNA聚合酶。没有3 5外切酶的活性，所以没有校对功能，逆转录的错配率高。,五、DNA的损伤修复,突变可分为：自发突变、人工诱变 突变的意义突变是进化、分化的分子基础只有基因型改变的突变致死性的突变突变是某些疾病的发病基础,DNA 的损伤也称突变，是指DNA分子上 碱基的改变。,二、引发突变的因素,诱变因素及突变类型,三、突变分子改变的类型错配（点突变）一个碱基改变缺失、插入和框移突变片段插入或缺失重排较大片段重组或重排,四、损伤的修复,损伤-复制过程中发生的DNA突变光修复切除修复重组修复SOS修复,（一）光修复 紫外光照射可使相邻的两个T 形成二聚体 光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600m波长的光。,（二）切除修复参与的酶有 核酸内切酶，pol,DNA连接酶,（三）重组修复重组蛋白RecA，pol，连接酶参与 损伤会保留下去,（四）SOS修复 DNA损伤面太大，复制难以继续。通过SOS修复，复制有可能继续，细胞 有可能存活，但SOS修复机制的特异性低，对碱基的识别、选择能力差、错误多。,第二节 RNA的生物合成,单击画面继续,定义：RNA的生物合成就是转录，即以 DNA为模板，在依赖于DNA的RNA聚合酶 的催化下，以4种NTP（ATP、CTP、GTP 和UTP为原料，合成RNA的过程。合成部位：细胞核合成原料：四种NTP,转录特点：,1、转录单位：启动子 终止子2、不对称转录：两条DNA链不同时 进行转录的现象。编码链或反意义链；模板链或有意义链 3、RNA聚合酶：,全酶：有 5个亚基组成 作用识别启动子，引发RNA的 合成。,核心酶：不含亚基，延长RNA链,转录过程：,转录的起始：,RNA的延长：5 3,转录的终止：遇到终止子，RNA链停止延长，核心酶脱离，新RNA释放。,DNA 解旋，以一条链为模板合成RNA,细胞核中,单击画面继续,DNA与RNA的碱基互补配对：AU；TA；CG；GC,细胞核中,单击画面继续,组成 RNA 的核糖核苷酸一个个连接起来,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,细胞核中,单击画面继续,DNA上的遗传信息就传递到mRNA上,mRNA,DNA,细胞核中,单击画面继续,细胞质,细胞核,核孔,DNA,mRNA在细胞核中合成,单击画面继续,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,单击画面继续,细胞质,细胞核,mRNA通过核孔进入细胞质,单击画面继续,第三节 蛋白质的生物合成（翻译）,在细胞质中,以mRNA为模板,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。,单击画面继续,RNA在蛋白质合成中的作用：,一、mRNA与遗传密码,遗传密码：指排列在DNA或mRNA链上为蛋 白质氨基酸编码的核苷酸序列。,密码子：在mRNA分子中从5 3方向，以AUG开始，每三个碱基组 成一组称为三联体，每个三 联体代表一种氨基酸，所以称 之为密码子。,密码子,mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,单击画面继续,密码子的性质：,1、简并性(终止密码子UAA,UAG,UGA)2、兼职性（起始密码子AUG,GUG）3、密码子的连续性4、通用性与例外（或半通用性）5、阅读方向与mRNA编码方向一致,tRNA与解码系统,单击画面继续,tRNA的一端运载着氨基酸,单击画面继续,核糖体与蛋白质的合成场所,1、核糖体的结构2、核糖体的功能部位,一、氨基酸的活化,氨基酸 tRNA,+ATP,氨基酰tRNA合成酶,氨基酰tRNA,ATPPPI,肽链合成过程：,（一）起始：,1、形成30S起始复合物2、形成70S起始复合物,（二）肽链的延长：,1、进位2、肽键的形成3、移位,需延伸因子EF-Tu和GTP的协助,核糖体,细胞质中的mRNA 与核糖体结合.,细胞质中,单击画面继续,tRNA 上的反密码子与 mRNA上的密码子互补配对.,细胞质中,单击画面继续,细胞质中,tRNA 将氨基酸转运到 mRNA上的 相应位置.,单击画面继续,细胞质中,两个氨基酸分子缩合,单击画面继续,亮氨酸,核糖体随着 mRNA滑动.另一个 tRNA 上的碱基与mRNA上的 密码子配对.,细胞质中,单击画面继续,亮氨酸,一个个氨基酸分子缩合成链状结构,细胞质中,单击画面继续,亮氨酸,天冬氨酸,tRNA离开，再去转运新的氨基酸,细胞质中,单击画面继续,以mRNA为模板形成了有一定氨基酸顺序的蛋白质.,细胞质中,单击画面继续,（三）合成的终止,1、当mRNA的终止密码子（UAA、UAG、UGA）出现，终止因子识别并与之结合，肽链延长停止。2、终止因子RF1、RF2、RF3与A位结合，肽酰转移酶转变为水解活性，使tRNA从核糖体释放。3、核糖体释放因子RRF,使核糖体从mRNA上释放，在IF3作用下，大小亚基分离。,合成的特点,1、每合成一个肽键需消耗4个高能 磷酸键。2、多聚核糖体：在合成蛋白质时每 条mRNA链上可同时连接几个到几 十个核糖体，大大提高了蛋白质的 合成效率，这种多聚体称为多聚 核糖体。,
