4.3基因的表達(dá)4.3.1DNA的復(fù)制4.3.2從DNA到蛋白質(zhì)4.3.3基因表達(dá)調(diào)控4.3.1DNA的復(fù)制定義：即一個以親代DNA分子為模板合成子代DNA鏈的過程。特點：半保留、半不連續(xù)復(fù)制。半保留復(fù)制：1.提出2.過程3.意義1.提出1953年，Watson和Crick提出的DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制方式1958年，Meselson和Stahl利用大腸桿菌實驗證明了半保留模型的正確性2.過程DNA在復(fù)制過程中堿基間的氫鍵首先斷裂，雙螺旋解旋并被分開，每條鏈分別作為模板合成新鏈，產(chǎn)生互補的兩條鏈。這樣新形成的兩個DNA分子與原來DNA分子的堿基順序完全一樣。因此，每個子代分子的一條鏈來自親代DNA，另一條鏈則是新合成的，所以這種復(fù)制方式被稱為DNA的半保留復(fù)制。

3.意義

DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型和半保留復(fù)制機制，解決了基因的自我復(fù)制和世代交替問題.

半不連續(xù)復(fù)制前導(dǎo)鏈（leadingstrand）:復(fù)制時以親代DNA分子中的3’—5’方向的母鏈作為模板，合成5’—3’方向的新鏈。隨從鏈（laggingstrand）:在合成時先多個形成1000~2000個核苷酸的岡崎片段，再有DNA連接酶的作用將岡崎片段連接成5’—3’方向的完整的新鏈。4.3.2從DNA到蛋白質(zhì)中心法則：DNA轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)性狀1.轉(zhuǎn)錄（1）轉(zhuǎn)錄過程

在RNA聚合酶的催化下，以一段DNA鏈為模板合成RNA，從而將DNA所攜帶的遺傳信息傳遞給RNA的過程稱為轉(zhuǎn)錄。特點：以雙鏈DNA中的一條鏈作為模板進行轉(zhuǎn)錄。反義鏈（antisensestrand）：又稱模板鏈（templatestrand），作為模板的DNA鏈。有義鏈（sensestrand）：又稱編碼鏈（codingstrand），合成的RNA鏈的堿基序列與非模板DNA鏈一致。

（2）轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物及加工經(jīng)轉(zhuǎn)錄生成的RNA有多種，主要的是mRNA、rRNA、tRNA。mRNA作為合成蛋白質(zhì)的模板，rRNA組裝成合成核糖體，tRNA可以攜帶運輸氨基酸。2.翻譯–從RNA到蛋白質(zhì)（1）遺傳密碼（codon）

密碼子(codon)：mRNA中每個相鄰的三個核苷酸起始密碼：AUG

終止密碼：UAA、UAG、UGA、UAG、UGA（2）遺傳密碼的特點

◆

通用性：原核到人類都通用◆

連續(xù)性：無標(biāo)點符號,且相鄰密碼子互不重疊◆

方向性：5’－3’◆

簡并性：幾種密碼子對應(yīng)于相同一種氨基酸◆

擺動性：密碼子與反密碼子不嚴(yán)格配對

◆專一性：第一、第二堿基決定(3)翻譯將DNA傳遞給mRNA的遺傳信息,再具體的解譯為蛋白質(zhì)中氨基酸排列順序的過程，這一過程被稱為翻譯(translation)。蛋白質(zhì)生物合成過程包括三大步驟：①氨基酸的活化與搬運；②肽鏈的合成（包括起始、延伸和終止）；③多肽鏈合成后的加工修飾。

1、氨基酸的活化活化過程氨基酸+tRNA氨基酰-tRNAATP

AMP＋PPi氨基酰-tRNA合成酶第一步反應(yīng)：氨基酸＋ATP-E→氨基酰-AMP-E＋AMP＋PPi第二步反應(yīng)：氨基酰-AMP-E＋tRNA→氨基酰-tRNA＋AMP＋E2、活化氨基酸的縮合——核蛋白體循環(huán)◆在核蛋白體上進行◆核蛋白體循環(huán)

活化氨基酸在核蛋白體上反復(fù)翻譯mRNA上的密碼并縮合生成多肽鏈的循環(huán)反應(yīng)過程◆起動延長終止（1）起動階段－復(fù)合物的形成◆

SD序列(原核生物):位于起始密碼上游8-13個核苷酸，由4-6核苷酸組成，富含嘌呤，序列以---AGGA---為核心，和16s-rRNA3’末端一短序列---UCCU---互補。（2）肽鏈的延長◆

根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo),依次添加氨基酸從N端向C端延伸肽鏈,直到合成終止的過程。（3）肽鏈合成的終止及釋放釋放因子:(releasefactor,RF)

RF1：作用于UAA、UAGRF2：作用于UGA、UAARF3：促進釋放,結(jié)合GTP/GTP酶活性◆識別◆水解◆解離

真核生物釋放因子eRF。3、多肽鏈合成后的加工修飾1）一級結(jié)構(gòu)的加工修飾：

◆

N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：

去甲?；杭柞；讣柞５鞍彼?肽甲酸+蛋氨酸-肽去蛋氨?；旱鞍彼岚被拿傅鞍滨?肽蛋氨酸+肽◆

氨基酸的修飾：糖基化,羥基化,磷酸化,甲?；?/p>

◆

二硫鍵的形成:氧化酶，－SH氧化成－S－S－

◆

肽段的切除：蛋白酶，部分肽段切除2）高級結(jié)構(gòu)的形成：亞基的聚合、輔基的連接等。3)靶向輸送：合成的蛋白質(zhì)被定向的輸送到其執(zhí)行功能的場所。信號肽：被輸送的蛋白質(zhì)分子的氨基端一般都帶有一段疏水的肽段，稱為信號肽。

4.3.3基因表達(dá)調(diào)控基因表達(dá)及基因表達(dá)調(diào)控

是指生物體基因組中結(jié)構(gòu)基因所攜帶的遺傳信息經(jīng)過轉(zhuǎn)錄及翻譯等一系列過程，合成特定的蛋白質(zhì)，進而發(fā)揮其特定生物學(xué)功能的全過程,稱為基因表達(dá)（geneexpression）。對這個過程的調(diào)節(jié)就稱為基因表達(dá)調(diào)控（generegulation或genecontrol）。原核生物基因表達(dá)調(diào)控原核生物和單細(xì)胞真核生物直接暴露在變幻莫測的環(huán)境中，食物供應(yīng)毫無保障，只有能根據(jù)環(huán)境條件的改變合成各種不同的蛋白質(zhì)，使代謝過程適應(yīng)環(huán)境的變化，才能維持自身的生存和繁衍。原核基因調(diào)節(jié)特點操縱子（operon）：原核生物中幾個功能相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因成簇串聯(lián)排列組成的一個基因表達(dá)的協(xié)同單位（DNA序列）。一個操縱子=編碼序列（2-6）+啟動序列+操縱序列+(其他調(diào)節(jié)序列)乳糖操縱子大腸桿菌乳糖操縱子包括4類基因：①結(jié)構(gòu)基因:lacZ、lacY、lacA②操縱基因O③啟動基因P④調(diào)節(jié)基因i乳糖操縱子包括三個結(jié)構(gòu)基因：Z、Y、AP

Y

ZA

O

轉(zhuǎn)錄方向乳糖操縱子的調(diào)控機制有三個方面：①抑制作用：調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，合成阻遏蛋白，因缺少乳糖，阻遏蛋白因其構(gòu)象能夠識別操縱基因并結(jié)合到操縱基因上，因此RNA聚合酶就不能與啟動基因結(jié)合，結(jié)構(gòu)基因也被抑制，結(jié)果結(jié)構(gòu)基因不能轉(zhuǎn)錄出mRNA，不能翻譯酶蛋白。②誘導(dǎo)作用：乳糖存在時，乳糖代謝產(chǎn)生的別乳糖能和阻遏蛋白結(jié)合，使阻遏蛋白失活，結(jié)果RNA聚合酶與啟動基因結(jié)合，使結(jié)構(gòu)基因活化，轉(zhuǎn)錄出mRNA，翻譯出酶蛋白。③負(fù)反饋：乳糖+β-半乳糖苷酶→半乳糖+葡萄糖阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合，使結(jié)構(gòu)基因關(guān)閉。真核生物基因表達(dá)調(diào)控真核基因表達(dá)調(diào)控的最顯著特征是能在特定時間和特定的細(xì)胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn)“預(yù)定”的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。常染色質(zhì)（euchromatin）:細(xì)胞分裂時染色體的大部分到間期時松開分散在核內(nèi)，稱為常染色質(zhì)。異染色質(zhì)（hetrochromatin）:染色體中的某些區(qū)段到分裂后期不像其他部分解旋松開，仍保持緊湊折疊的結(jié)構(gòu)，在間期核中可以看到其濃集的斑塊，稱為異染色質(zhì)?；蛑嘏牛焊淖兓蚪M中有關(guān)基因序列結(jié)構(gòu)(片斷水平的拼接)，使相距很遠(yuǎn)的片斷靠近。真核生物基因轉(zhuǎn)錄的時間性、空間性表現(xiàn)在：轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核內(nèi)進行，翻譯在細(xì)胞質(zhì)中進行。真核生物的基因表達(dá)調(diào)控要比原核復(fù)雜得多

原核生物真核生物

操縱元調(diào)控。

多樣化調(diào)控，更為復(fù)雜。

基因組小，大腸桿菌：總長4.6×106bp,編碼4288個基因,每個基因約1100bp。

基因組大，人類基因組全長3×109bp，編碼10萬個基因，其余為重復(fù)序列。

基因分布在同一染色體上，操縱元控制。

DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì)，染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達(dá)；基因分布在不同的染