DNA蛋白质学习资料

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1、,DNA 蛋白质,复制,转 录,反(逆)转录,翻 译,RNA,复制,遗传中心法则,第三部分 基因信息的传递,DNA 复 制 要 点 一、DNA半保留复制 二、DNA复制的酶学 三、复制基本过程(端粒酶) 四、DNA损伤(突变)及其修复 五、逆转录及逆转录酶,一、DNA复制的含义: DNA分子为模板合成新的DNA分子的过程,称 为DNA复制。 二、复制的方式 半保留复制 指经复制后,子代DNA分子中一条链完整来自 亲代DNA,而另一条链则完全重新合成,且与母链 碱基互补。,DNA的半保留复制,DNA复制的酶学,一、酶 DNA聚合酶 (简称 DNA-pol,全称依赖 DNA的DNA聚合酶,DNA-

2、dependent DNA polymerase, DDDP) 主要特点:(1)催化5 3的合成方向 (2)具核酸外切酶活性 (3)底物 dNTP,真核生物DNA聚合酶, ,酶活性 5 3 聚合酶活性 3 5 外切酶活性 构成亚基数 4 4 4 2 5 分子大小(kd) 250 36-38 163-300 170 256 细胞内定位 核 核 线粒体 核 核 功能 随从链 修复 复制 领头链 校读、修 复制 (无其它 复制 复、填补 DNA-pol时),DNA聚合酶通过其35核酸外切酶的作用发挥较正功能,二、引物 寡聚核苷酸(RNA片段) 三、模板 解开成单链的DNA母链为模板,四、其它酶类和蛋

3、白质因子 解螺旋酶(即Dna B蛋白或Rep蛋白)解开 DNA双链。 Dna A 辨认复制起始点。 Dna C 协助解螺旋酶,使其在起始点上结合 并打开双链。 DNA拓扑异构酶 理顺DNA链,即通过切断、 旋转和再连结作用,把正超螺旋变为 负螺旋。 单链结合蛋白(SSB) 稳定解开的单链DNA DNA连接酶 催化复制中两条不连续的链片段 间的磷酸二酯键形成。,解旋、解链作用,DNA复制的基本过程,起始 延长 终止,5,5,5,3,3,3,5,领头链,随从链,解链方向,不连续复制,复制叉,冈奇片段,连续复制,起始点(Ori) 复制叉与双向复制 引发体的形成 3、引物的生成,起始,复制方向(53)

4、 (不)连续复制 冈崎片段 领头链 随从链,延长,终止,引物水解 补缺 连接 端粒酶,含义:它有蛋白质和 RNA 两部分组成,是 一种特殊的反转录酶。 它以自身的 RNA 为模板,在随从链模板 DNA 的3-OH 末端延长 DNA,再以这种延长 的 DNA 为引物,继续合成随从链,直至一定长 度。,端粒酶(真核生物),1、突变 (基因突变)的含义 指DNA分子(基因)上碱基的改变。 2、分类: 错配(点突变) DNA分子上1个碱基的变异 缺失 一个或一段核苷酸链片段的丢失 插入 原来没有的1个碱基或一段核苷酸链插入分子 重排(重组) DNA分子内发生较大片段的交换。移位的DNA片段在新位点上可

5、颠倒方向反置(倒位),也可以发生在染色体之间。,DNA损伤(突变)与修复,3、引发突变的因素 (1)物理因素:紫外线和辐射 紫外线常发生嘧啶二 聚体,致复制和转录受阻。 (2)化学因素:化学诱变剂 5-溴尿嘧啶(5-BU)、 羟胺类(NH2OH)、亚硝酸盐、烷化剂 (氮芥类)等,胸腺嘧啶,嘧啶二聚体,光修复酶,4、DNA 损伤的修复: (1)光修复通过光修复酶催化,使嘧啶二聚体解聚, 但需要光照射 (2)切除修复特异核酸内切酶、DNA-pol I和连接酶 共同完成,重 组 修 复,(3)重组修复,(4)SOS修复 细胞处危急状态的一种修复。此时可诱 导一种可催化DNA合成的特殊酶,其对碱基识辨

6、能力差,易 出错。尽管如此,还是可以提高细胞存活率。,逆转录作用指以RNA为模板合成DNA的过程。 逆转录酶 三种酶活性 (1)RNA为模板催化DNA合成 (2)水解杂化双链上RNA (3)DNA为模板催化DNA合成,逆(反)转录作用和逆(反)转录酶,起始点 多 点 单 点 速度 慢(原核的1/10) 快 引物大小 短(约10个核苷酸) 长(约数十个核苷酸) 冈奇片段 少(约100200个) 多(约10002000个) 酶 DNA聚合酶- DNA聚合酶 III 端粒酶 有 无,真核生物 原核生物,真核与原核生物复制的主要区别,转 录 以DNA为模板合成RNA的过程,称为转录。 要 点 1、RN

7、A的不对称转录 (转录的模板、酶及基本过程) 2、RNA转录后的加工修饰 3、核酶,RNA 聚 合 酶,一、RNA 聚合酶(全称依赖DNA的RNA聚合酶,DNA -dependent RNA polymerase, DDRP; 亦称转录酶) 特点:1、催化53的合成方向 2、底物为NTP 3、摸板DNA 4、不需要引物 5、产物是RNA,大肠杆菌RNA聚合酶组分及功能,二、原核生物 RNA 聚合酶,2 核心酶 ,全酶,亚基 分子量 功能, 36512 决定哪些基因被转录 150618 与转录全过程有关(催化) 155613 结合DNA模板(开链) (sigma) 70263 辨认起始点,三、真

8、核生物RNA聚合酶,真核生物RNA聚合酶分类,种类 I II III,转录产物 45S-rRNA hnRNA 5SRNA,tRNA snRNA 对鹅膏覃碱的反应 耐受 极敏感 中度敏感,一、不对称转录 两层含义:(1)在DNA双链分子上,仅一股链可转录 (2)模板链非永远在同一条单链上,模 板,为结构基因 (编码链、反义链),为有意义链(模板链),不对称转录,3,3,5,5,(箭头表示转录产物生成方向),二、模板链(有意义链)和编码链(反义链) 模板链:指DNA分子中可转录成 RNA的一股链。 编码链:其特点是除用T代替RNA分子中U外,其余都相同。,DNA模板、转录产物、RNA繁荣核苷酸序列

9、, 以及翻译产物肽的氨基酸序列,T,T,T,U,U,U,三、酶与模板的辩认结合 1、转录起始点开始转录的位点,常标以 +1 2、结合部位约为7个碱基长度,其中心位于上 游- 10 bp处被称为 10区或 Pribnow 盒(TATA盒)。该 区具高度保守性,并易解链。 3、识别部位RNA聚合酶亚基识别的部位,约 含6个碱基长度,其中心位于上游 - 35 bp处被称为 35 区。,启动序列(原核),启动子(真核) 顺式作用元件,TGTTGACA,TATAAT,3 5,5 3,DNA,编码链 模板链,- 35 区,- 10 区,+ 1,5 McGPPP,转录起始部位,启动子,基因转录区,RNA产物

10、,NH2,翻译开始,转录开始,四、基本过程 1、转录起始 原核生物需要依赖 因子辨认转录起始点, 被辨认的DNA区段处-35区特定序列。 真核生物转录起始也需要RNApol对起始区 上游DNA序列做辨认和结合,并生成起始复合物, 但其上游DNA序列(统称为顺式作用元件)不象 原核生物那样典型。,2、延长 在RNA聚合酶催化下,按 53 方向合成 5,3-磷酸二酯键。酶-DNA-RNA形成转录复合物。 3、终止 原核生物有两种机制: (1)依赖 因子(Rho factor)的转录终止可识别来自RNA产物的终止信号,而不是来自DNA摸板。 (2)非依赖 因子的转录终止终止子特点是RNA产物具有发夹

11、结构(茎-环结构)和一段富含polyU片段。 真核生物的转录终止是与转录后修饰密切相关的:,5,AAA.AAA,TTATTT,AATAAA,GTGCGC,5,3,DNA,转录终止,RNA聚合酶,AAUAAA,RNase,修饰点,hnRNA,真核生物的转录终止及加尾修饰,(一)真核生物mRNA的转录后的修饰 1、加帽(5端) 2、加尾poly A(3端) 3、剪接断裂基因、外显子和内含子,切除,连接,帽,poly A,转录后的修饰,概念:真核生物结构基因含若干个编码区 (即外显子)被非编码区(即内含子)互相隔开, 但又连续镶嵌而成,故被称为断裂基因。 (二)tRNA的转录后加工 加工修饰包括:剪

12、接(去除内含子) 甲基化(生成甲基嘌呤) 还原反应(生成DHU) 核苷内转位反应(形成) 脱氢反应(产生I) 加-CCA-OH,(三)rRNA的转录后加工 加工修饰包括: 1、原核生物 16 S 23 S 30 S 5 S 2、真核生物 18 S 5.8 S 45 S 28 S 5 S,3、核酶(ribozeme) 由RNA发挥催化作用的酶称为核酶,其 本质是RNA,复 制 转 录 模板 两股链 模板链(有意义链) 原料 dNTP NTP 配对 A - T , G - C A - U , G - C 聚合酶 DNA聚合酶 RNA聚合酶 产物 半保留DNA 三种RNA,转录与复制的区别,要 点

13、参加蛋白质生物合成的物质 遗传密码 蛋白质生物合成过程和合成后的加工修饰 蛋白质生物合成的干扰和抑制,翻 译,概 念: 指核酸中储存的遗传信息,通过遗传密码解读的 手段转变为蛋白质的氨基酸排列顺序的过程。 参与蛋白质生物合成的物质: mRNA 模板 tRNA 运载体 核蛋白体 装配场所,一、mRNA是翻译直接模板 遗传密码的特点: (1)连续性 (2)简并性 除Trp和Met外,一种氨基酸可有多个密 码(2-6个);且其1,2位碱基大多相同,第三位碱基可不同。 例如: Ser UCU UCC UCA UCG 偏爱性,5 3,(3)摆动性,tRNA反密码的第一位碱基 I U C mRNA密码的第三位碱基 A , C , U A , G C , G , U,(4)通用性 起始密码:AUG;终止密码:UAA、UAG、UGA,二、合成场所 核糖体(核蛋白体)的组成 三、氨基酸活化 氨基酰-tRNA (一)氨基酰-tRNA合成酶 特点:1、绝对转一性(对底物氨基酸和tRNA都有 高度特异性) 2、具有校正活性(实际为水解酯键催化活性) (二)二步反应 氨基酸 + ATP-E 氨基酰-AMP-E + Ppi

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