關(guān)于基因信息的貯存與表達(dá)第十一章基因信息的儲(chǔ)存和表達(dá)

復(fù)習(xí)

基因信息的儲(chǔ)存和表達(dá)的分子基礎(chǔ)第一節(jié)

遺傳的中心法則第二節(jié)

DNA的生物合成第三節(jié)

RNA的生物合成第四節(jié)

蛋白質(zhì)的生物合成第五節(jié)

基因工程第2頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天一、核酸的分類與功能基因信息的儲(chǔ)存和表達(dá)的分子基礎(chǔ)復(fù)習(xí)二、DNA的分子組成和結(jié)構(gòu)三、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)四、核酸的變性、復(fù)性與雜交返回主菜單第3頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核酸的分類與功能——核糖核酸（RNA）：脫氧核糖核酸（DNA）：

mRNA

tRNA

rRNA（信使RNA）（轉(zhuǎn)運(yùn)RNA）（核蛋白體RNA）參與蛋白質(zhì)的生物合成Pr合成的直接模板活化與轉(zhuǎn)運(yùn)AA充當(dāng)裝配機(jī)，提供場(chǎng)所遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)

基因就是染色體中帶有遺傳信息的DNA的功能片段（即：DNA分子中特定的堿基排列順序——堿基序列）返回主菜單第4頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、DNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（一）分子組成A、G、T、C和脫氧核糖及磷酸Chargff規(guī)律

一種生物體所有體細(xì)胞DNA的堿基組成均相同

同一種生物體內(nèi)，DNA分子的A=T/G=C（親緣相近的生物，其堿基組成相似；反之亦然）

（同一生物的DNA分子中嘌呤堿與嘧啶堿總量相等）（二）分子結(jié)構(gòu)1、一級(jí)結(jié)構(gòu)——DNA鏈中A、T、C、G的序列

脫氧核糖核苷酸之間以磷酸二酯鍵相連返回主菜單第5頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、空間結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)）——雙螺旋結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：

逆向平行雙螺旋

兩鏈之間有特定的堿基互補(bǔ)規(guī)律（堿基配對(duì)）A—TG—C（通過(guò)兩個(gè)氫鍵相連）（通過(guò)三個(gè)氫鍵相連）

雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定依靠堿基對(duì)間的氫鍵（2）生物學(xué)意義：

提出了遺傳信息的貯存方式、DNA的復(fù)制機(jī)理

是DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯的分子基礎(chǔ)返回主菜單第6頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天示意圖ATGC第7頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天示意圖腺嘌呤（A）鳥(niǎo)嘌呤（G）胸腺嘧啶（T）尿嘧啶（C）返回主菜單第8頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、RNA的分子組成和結(jié)構(gòu)（一）分子組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：A、G、U、C

及少量稀有堿基（m7-G）核糖、磷酸RNA鏈中A、G、U、C的序列2、一級(jí)結(jié)構(gòu)：1、組成：3、組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

含有稀有堿基（由主要堿基修飾而來(lái)）

多為單鏈結(jié)構(gòu)，且堿基組成較不規(guī)律返回主菜單第9頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）三種RNA分子組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)１、tRNA（1）一級(jí)結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)

（2）二級(jí)結(jié)構(gòu)

3-末端：CCA-OH

反密碼環(huán)頂端：反密碼子（攜帶AA的部位）（識(shí)別mRNA上特定的密碼子）——三葉草形——活化與轉(zhuǎn)運(yùn)AA返回主菜單第10頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天示意圖5’-末端反密碼環(huán)3’-末端氨基酸臂返回主菜單第11頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、mRNA——蛋白質(zhì)合成的直接模板（1）mRNA分子從5-端起讀，每三個(gè)相鄰的核苷酸（堿基）所組成的一個(gè)三連碼，決定某種AA，稱為密碼子。（2）mRNA分子的首尾結(jié)構(gòu)

5’-端（首部）：m7Gppp

3’-端（尾部）：poly-A（7-甲基尿苷三磷酸）（多聚腺苷酸）3、rRNA——蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，起“裝配機(jī)”的作用

RNA中含量最多（80%）

是RNA與多種蛋白質(zhì)結(jié)合生成的核蛋白體

在胞漿中起“裝配機(jī)”的作用返回主菜單第12頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、核酸的變性、復(fù)性與雜交（一）變性1、概念核酸雙鏈間氫鍵斷裂，雙鏈結(jié)構(gòu)解開(kāi)形成兩條單鏈的的過(guò)程變性因素：加熱及化學(xué)處理（有機(jī)溶劑等）2、特性——伴有高色（增色）效應(yīng)

高色效應(yīng)在260nm的紫外吸收增強(qiáng)

熔點(diǎn)（Tm）

DNA達(dá)到50%變性時(shí)的溫度DNA分子中G-C組份愈多，Tm值就愈高DNA分子就愈穩(wěn)定。反之亦然。返回主菜單第13頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天（二）復(fù)性1、概念因變性而解開(kāi)的兩條單鏈，在溫度緩慢下降時(shí)重又聚合成雙鏈結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程叫作復(fù)性2、特性

復(fù)性時(shí)伴有低（減）效應(yīng)（即在260nm的紫外吸收減弱）

復(fù)性又稱“退火”

變性后若溫度迅速下降，則不發(fā)生復(fù)性（三）分子雜交1、概念分子雜交是以核酸的變性和復(fù)性為基礎(chǔ)

不同來(lái)源的兩條核酸單鏈，若有大致相同的堿基互補(bǔ)順序，經(jīng)退火處理，可形成雜交雙鏈。

分子雜交可發(fā)生在DNA-DNA、DAN-RNA

和RNA-RNA返回主菜單第14頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第一節(jié)遺傳的中心法則第二節(jié)DNA的生物合成（一）復(fù)制（二）逆轉(zhuǎn)錄（三）DNA的損傷和修復(fù)主菜單第15頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天DNADNAmRNA蛋白質(zhì)復(fù)制轉(zhuǎn)錄翻譯逆轉(zhuǎn)錄

復(fù)制

以DNA為模板，指導(dǎo)DNA合成的過(guò)程

酶DNA指導(dǎo)的DNA聚合酶（DDDP）

原料dNTP基因遺傳基因表達(dá)

轉(zhuǎn)錄

以DNA為模板，指導(dǎo)RNA合成的過(guò)程

酶DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（DDRP）

原料NTP第一節(jié)遺傳的中心法則返回主菜單第16頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第二節(jié)DNA的生物合成一、復(fù)制——DNA的復(fù)制是以半保留復(fù)制方式進(jìn)行的1、半保留復(fù)制

概念和模式

實(shí)驗(yàn)證明——同位素15N實(shí)驗(yàn)

應(yīng)具備的條件母鏈DNA：作為模板（3’5’

）四種dNTP：作為原料相應(yīng)的酶類：DDDP等一小段RNA：作為DNA聚合引物

模板鏈的走向（3’5’

）

新鏈合成的方向（5’3’

）概念和模式返回主菜單第17頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、參與復(fù)制的酶類——DNA聚合酶、DNA連接酶解旋和解鏈酶類、引物酶等（1）引物酶

一種特殊的RNA聚合酶

該酶以DNA為模板、NTP為原料，催化一段引物RNA的合成

RNA引物：為DNA合成提供3'-OH（2）解旋和解鏈酶類

解鏈酶：

解旋酶（拓?fù)洚悩?gòu)酶）：

單鏈結(jié)合蛋白：沿著復(fù)制叉，促進(jìn)兩條互補(bǔ)鏈分離解旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象固定已分離解旋的單鏈，便于復(fù)制返回主菜單第18頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

DNA聚合酶Ⅰ

DNA聚合酶Ⅲ——聚合、填空、修補(bǔ)——聚合、填空、修補(bǔ)（復(fù)制時(shí)起主要作用的酶）（3）DNA聚合酶DNA聚合酶Ⅰ是一種多功能酶——聚合、填空、修補(bǔ)

填空充填岡崎片段之間的間隙

修補(bǔ)具有5’3’

外切酶的作用（切除引物和損傷部位）（4）DNA連接酶連接岡崎片段返回主菜單第19頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、復(fù)制的過(guò)程模板DNA先解鏈解旋引物酶作用，以NTP為原料合成RNA引物dNTP存在下由DNA聚合酶Ⅲ催化，在RNA引物基礎(chǔ)上合成DNA新鏈DNA聚合酶Ⅰ外切作用切除引物(空缺部位再由該酶發(fā)揮填補(bǔ)作用)DNA連接酶連接岡崎片段形成完整的DNA分子(解鏈酶、解旋酶和單鏈結(jié)合蛋白）（引物酶、NTP）（DNA聚合酶Ⅲ、dNTP）（DNA聚合酶Ⅰ、dNTP）（DNA連接酶）參與的物質(zhì)返回主菜單第20頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

岡崎片段

前導(dǎo)鏈

隨后鏈合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)方向相同，進(jìn)行連續(xù)復(fù)制的這一條新鏈合成方向與復(fù)制叉移動(dòng)方向相反，進(jìn)行不連續(xù)復(fù)制的另一條新鏈隨后鏈上所進(jìn)行不連續(xù)復(fù)制而成的DNA片段

模板鏈的走向（3’5’

）

新鏈合成的方向（5’3’

）返回主菜單第21頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、逆轉(zhuǎn)錄

概念

模式——以病毒RNA為模板，指導(dǎo)合成含有全部病毒遺傳信息的DNA

酶與原料RDDP/dNTP

逆轉(zhuǎn)錄（酶）的意義（1）逆轉(zhuǎn)錄酶存在于所有致癌RNA病毒中（與病毒致癌有關(guān)）（2）對(duì)中心法則進(jìn)行了必要的補(bǔ)充（3）有助于基因工程的實(shí)施（用于獲得目的基因）模式返回主菜單第22頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天（三）DNA的損傷和修復(fù)1、DNA的損傷2、DNA的修復(fù)

概念

因素

修復(fù)方式

主要修復(fù)機(jī)制——切除修復(fù)——紫外線照射堿基和核苷類似物抗菌素及其類似物——切除修復(fù)、SOS修復(fù)重組修復(fù)、光修復(fù)切除修復(fù)返回主菜單第23頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)RNA的生物合成一、轉(zhuǎn)錄的概念和條件三、轉(zhuǎn)錄的過(guò)程四、轉(zhuǎn)錄后的加工和修飾二、轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別主菜單第24頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天第三節(jié)RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄）一、轉(zhuǎn)錄的概念和條件1、概念以DNA為模板，指導(dǎo)RNA合成的過(guò)程

酶DNA指導(dǎo)的RNA聚合酶（DDRP）

原料NTP2、條件

模板鏈DNA二、轉(zhuǎn)錄與復(fù)制的區(qū)別轉(zhuǎn)錄是基因表達(dá)的第一步，也是最關(guān)鍵的一步通過(guò)轉(zhuǎn)錄把DAN的信息傳遞給RNA（RNA的生物合成DDRP區(qū)別返回主菜單第25頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、轉(zhuǎn)錄的過(guò)程酶與DNA模板的結(jié)合轉(zhuǎn)錄的起始RNA鏈的延長(zhǎng)RNA鏈的終止與釋放

亞基、NTPDNA模板鏈、因子、亞基

蛋白返回主菜單第26頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天四、轉(zhuǎn)錄后的加工和修飾（真核細(xì)胞）——以mRNA轉(zhuǎn)錄后的加工為例hnRNAmRNA加帽連尾剪輯加工（核不均一RNA）

加帽連尾5’-端（首部）：m7Gppp3’-端（尾部）：poly-A

剪輯加工連接外顯子切除內(nèi)含子（具有編碼功能的序列）（不具編碼功能的序列）

示意圖示意圖返回主菜單第27頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、蛋白質(zhì)合成的過(guò)程第四節(jié)蛋白質(zhì)的生物合成一、概念二、參與翻譯所需的物質(zhì)四、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系主菜單第28頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天翻譯蛋白質(zhì)的生物合成——一、概念以mRNA為模板，在其它RNA及因子的參與下，合成蛋白質(zhì)的過(guò)程二、參與翻譯所需的物質(zhì)1、三類RNA（

mRNA、tRNA、rRNA）2、20種編碼氨基酸3、參與翻譯的酶類4、其它因子（合成蛋白質(zhì)的原料）起始因子、延長(zhǎng)因子、終止和釋放因子K+

、Mg+ATP、GTPmRNAtRNA

rRNA返回主菜單第29頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

mRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用

提供直接模板

密碼子（64種，分三類）起始密碼終止密碼AA信息碼1個(gè)（AUG，兼蛋AA）3個(gè)（UGA，UAA，UAG）61個(gè)

密碼子的特點(diǎn)密碼的簡(jiǎn)并性密碼無(wú)標(biāo)點(diǎn)符號(hào)密碼的通用性密碼的擺動(dòng)性？返回主菜單密碼子第30頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

tRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用

活化與轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸t(yī)RNA的兩個(gè)專用部位

3-末端：CCA-OH

反密碼環(huán)頂端：（攜帶AA的部位）（識(shí)別mRNA上特定的密碼子）

擺動(dòng)現(xiàn)象3'5'5'3'mRNAtRNAUG反密碼子（識(shí)別mRNA上特定的密碼子）IUICIA31返回主菜單第31頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

rRNA在蛋白質(zhì)合成中的作用

核蛋白體由RNA和多種蛋白質(zhì)復(fù)合而成是蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所和裝配機(jī)由大小兩個(gè)亞基組成（rRNA）

大亞基

小亞基有轉(zhuǎn)肽酶活性和兩個(gè)tRNA結(jié)合部位

給位（P位）受位（A位）有mRNA結(jié)合部位返回主菜單第32頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天參與蛋白質(zhì)合成的酶類

氨基酰-tRNA合成酶

轉(zhuǎn)肽酶返回主菜單第33頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、蛋白質(zhì)合成的過(guò)程1、AA的活化AA+tRNA氨基酰-tRNA酶、Mg+

ATP2、核蛋白體循環(huán)

起始

延長(zhǎng)

終止進(jìn)位轉(zhuǎn)肽移位3、后期的加工與修飾核蛋白體循環(huán)

切除N-端的蛋氨酸部分肽段的水解

氨基酸殘基的修飾二硫鍵的形成返回主菜單第34頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

四、蛋白質(zhì)生物合成與醫(yī)學(xué)的關(guān)系

1、干擾素對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響

2、抗生素對(duì)蛋白質(zhì)合成的影響

鏈霉素：抑制原核細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的起始并導(dǎo)致錯(cuò)誤閱讀mRNA密碼。

四環(huán)素：與原核細(xì)胞30S亞基結(jié)合，抑制氨基酰-tRNA的結(jié)合。

氯霉素：抑制原核細(xì)胞50S大亞基的轉(zhuǎn)肽酶活性。

紅霉素：與原核細(xì)胞50S大亞基結(jié)合并抑制移位作用。

環(huán)己亞氨：抑制真核生物60S大亞基的轉(zhuǎn)肽酶活性。

嘌呤霉素：是氨基酰-tRNA的類似物，結(jié)合在A位，造成未成熟肽鏈的終止，對(duì)真、原核細(xì)胞均有效。返回主菜單第35頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋UAC蛋UGA蘇CGU丙UGA蘇進(jìn)位核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

第36頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋蛋UGA蘇CGU丙UGA蘇UACUAC進(jìn)位核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

轉(zhuǎn)肽第37頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋蛋UGA蘇CGU丙UGA蘇進(jìn)位核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

轉(zhuǎn)肽第38頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋UGA蘇CGU丙蛋蘇CGU丙UGA進(jìn)位核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

移位轉(zhuǎn)肽進(jìn)位第39頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋UGA蘇CGU丙CGU丙蛋蘇UGA核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

進(jìn)位移位轉(zhuǎn)肽轉(zhuǎn)肽第40頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋UGA蘇CGU丙CGU丙蛋蘇核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

進(jìn)位移位轉(zhuǎn)肽第41頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天核蛋白體循環(huán)m7Gppppoly-AAUGACUGCACGAUAAUAC蛋UGA蘇CGU丙CGU丙蛋蘇核蛋白體循環(huán)(延長(zhǎng))

進(jìn)位移位轉(zhuǎn)肽移位返回主菜單第42頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天返回主菜單第43頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天

第五節(jié)基因工程和聚合酶鏈反應(yīng)1.基因工程的概念：是用人工方法將所要研究的基因（目的基因）在體外與載體DNA結(jié)合成重組DNA，然后引入縮主細(xì)胞，篩選出能表達(dá)重組DNA的活細(xì)胞，并加以純化、傳代、擴(kuò)增成為克隆。2.基因工程的簡(jiǎn)要步驟：可歸納為分、切、接、轉(zhuǎn)、篩五個(gè)字。3.聚合酶鏈反應(yīng)：體外DNA擴(kuò)增法基本原理同DNA復(fù)制。返回主菜單第44頁(yè),共50頁(yè)，2024年2月25日，星期天3’3’5’5’A--TC--GT--AG--C5’5’3’3’ACTG5’3’5’3’5’3’5’