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1、第三章第三章 遗传信息传递遗传信息传递本章重点本章重点DNADNA复制规律与过程复制规律与过程DNADNA转录过程转录过程中心法则、遗传密码与蛋白质生物合成中心法则、遗传密码与蛋白质生物合成基因表达的调节控制基因表达的调节控制3.1 DNA复制DNA复制一般规律复制一般规律DNA复制酶与蛋白复制酶与蛋白DNA复制过程复制过程原核与真核原核与真核DNA复制比较复制比较复制复制：以亲代：以亲代DNA为摸板合成子代为摸板合成子代DNA的过程的过程3.1.1 3.1.1 DNADNA复制一般规律复制一般规律半半保留复制保留复制（semi-conservative replication）-DNADNA
2、复制一般规律复制一般规律半不半不连续复制连续复制(semi-discontinuous replication)53353.1.2 3.1.2 复制酶与蛋白复制酶与蛋白拓扑异构酶、解链酶、单链结合蛋白拓扑异构酶、解链酶、单链结合蛋白引发酶引发酶DNA聚合酶聚合酶DNA连接酶连接酶- - 真核生物真核生物DNADNA聚合酶聚合酶亚基数44425分子量（KD)25036-38160-300170256细胞内定位核核线粒体核核53聚合活性35外切活性功能复制、引发修复复制复制复制DNA聚合酶DNA聚合酶DNA聚合酶分子量109KD120KD600KD每个细胞中的分子数40017-10010-2053
3、聚合活性+37转化率核苷酸数酶分子分钟6003030,00053外切活性+-53外切活性+切刻平移活性+-对dNTP亲和力低低高功能修复不详复制去除引物填补空缺- - 原核生物原核生物DNADNA聚合酶聚合酶3.1.3 3.1.3 DNA DNA 复制过程复制过程复制起始复制起始多种启动多种启动蛋白识别蛋白识别结合复制结合复制起点起点originorigin并由解链并由解链酶解开双酶解开双链，形成链，形成“泡泡”。-DNA DNA 复制过程复制过程复制起始后的延伸复制起始后的延伸-DNA DNA 复制过程复制过程复制终止复制终止 延伸结束后进入终止，目前终止并没有发现延伸结束后进入终止，目前终
4、止并没有发现特异的序列。特异的序列。 终止阶段还进行引物切除、缺口补齐、冈崎终止阶段还进行引物切除、缺口补齐、冈崎片段连接，还有端粒的形成。片段连接，还有端粒的形成。-DNA DNA 复制过程复制过程3.1.4 3.1.4 原核与真核复制比较原核与真核复制比较起点与速率起点与速率复制方式复制方式端粒端粒真真核核生生物物多起点多起点复制较慢复制较慢复制完再起始复制完再起始复制叉复制叉双向等速复制双向等速复制端粒延伸端粒延伸原原核核生生物物单单起点起点复制较快复制较快复制未完起始复制未完起始 型型复制复制滚环复制滚环复制无无3.2 3.2 转录转录 转录转录：以：以DNA为摸板，在为摸板，在RNA
5、聚合酶作用下聚合酶作用下合成合成RNA的过程。的过程。3.2.13.2.1RNARNA聚合酶聚合酶大肠杆菌大肠杆菌RNA聚合酶聚合酶真核生物真核生物RNA聚合酶聚合酶 1、识别、结合摸板；、识别、结合摸板；2、解开双链；、解开双链；3、选、选择择rNTP并延伸；并延伸；4、识别终止信号并终止转录。、识别终止信号并终止转录。种类种类位置位置产物RNA聚合酶聚合酶I核仁28s,18s,5.8srRNARNA聚合酶聚合酶II核质mRNA,某些snRNAsRNA聚合酶聚合酶III核质 tRNA,SSrRNA,某些snRNAs3.2.23.2.2转录过程转录过程3.2.3 3.2.3 mRNAmRNA加
6、工加工5端加帽端加帽3端加尾端加尾剪接剪接避免避免mRNA受核酸酶受核酸酶/磷酸酶作用；磷酸酶作用；提供核糖体识别位点；提供核糖体识别位点；增加稳定性；有助于成熟增加稳定性；有助于成熟mRNA运输；增强运输；增强翻译的效率。翻译的效率。除去内含子，连接外显子。除去内含子，连接外显子。m mR RN NA A剪剪切切加加工工过过程程U1,U2,U4/U6,U5: 为为snRNP3.3 3.3 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成翻译翻译：以：以mRNA为摸板合成蛋白质的过程为摸板合成蛋白质的过程3.3.13.3.1遗传密码遗传密码遗传密码：遗传密码：mRNA的碱基序列与蛋白质氨基酸的碱基序列与蛋白质
7、氨基酸序列的对应关系序列的对应关系。 遗传信息遗传信息(genetic information)：由由分子核苷酸序列与蛋白质分子中氨基酸序列的对分子核苷酸序列与蛋白质分子中氨基酸序列的对应关系。应关系。 模板学说模板学说：DNA分子核苷酸序列是合成蛋分子核苷酸序列是合成蛋白质的模版。白质的模版。 对特定的氨基酸编码的核苷酸三联体对特定的氨基酸编码的核苷酸三联体(triplets)，称为称为“密码子（密码子（coden）”。-遗传密码遗传密码3.3.33.3.3细胞内细胞内RNARNA种类种类1）信使信使RNA(mRNA，messenger RNA） mRNA的功能是将的功能是将DNA分子中的遗
8、传信息分子中的遗传信息(gene tic information)带入细胞质，作为合成蛋带入细胞质，作为合成蛋白质的模版。白质的模版。2）转运转运(transfer RNA， tRNA) 1 反密码子环反密码子环 上有三个碱基形成上有三个碱基形成反密码子反密码子(anticoden)，反密码子能与反密码子能与m链上的密码子配对，所以链上的密码子配对，所以t能识别能识别mRNA链上的链上的密码子密码子(coden)。 2 氨基酸臂氨基酸臂 tRNA 3端的最后个碱基都是，可端的最后个碱基都是，可以同氨基酸的羧基因结合以同氨基酸的羧基因结合 。 3 双氢尿嘧啶环双氢尿嘧啶环 与识别特定的氨基酰与识
9、别特定的氨基酰tRNA合成酶合成酶（aminoacyl-tRNA synthetase）有关。有关。 4 TC环环 参与核糖体的结合，即为核糖体所识别参与核糖体的结合，即为核糖体所识别。-RNARNA种类种类3）核糖体）核糖体(ribosomal RNA. rRNA) 核糖体的主要成分，识别核糖体的主要成分，识别m的起始的起始密码密码UG，有肽基转移酶有肽基转移酶(peptidyl tremsferase)能将氨基酸联结成多肽链，同时还能将氨基酸联结成多肽链，同时还能为两个能为两个tRNA提供结合部位。提供结合部位。-RNARNA种类种类3.3.23.3.2核糖体结构与功能核糖体结构与功能-核
10、糖体功能核糖体功能3.3.33.3.3蛋白质合成过程蛋白质合成过程-合成过程合成过程- -起始起始-合成过程合成过程- -延伸延伸-合成过程合成过程- -终止终止3.3.43.3.4肽链的修饰与运输肽链的修饰与运输-肽链的修饰肽链的修饰1、氨基酸残基化学修饰、氨基酸残基化学修饰2、N端甲硫端甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸切除氨酸或甲酰甲硫氨酸切除3、信号肽切除、信号肽切除4、肽链折叠、肽链折叠5、切除前体中不需要的肽链片段、切除前体中不需要的肽链片段6、二硫键形成、二硫键形成3.43.4基因表达调控基因表达调控 生物总是生存在生物总是生存在 一定的环境一定的环境中，通过长期的进化，生物形中，通过长期的
11、进化，生物形成了一定的机制改变基因活性成了一定的机制改变基因活性来适应新环境。这其中就涉及来适应新环境。这其中就涉及到基因的表达与调控到基因的表达与调控。3.4.13.4.1原核生物调控原核生物调控DNA水平水平DNA重排重排转录水平转录水平翻译水平翻译水平翻译效率翻译效率/mRNA降降解解lac operontrp operon正正调调控控lac负负调调控控trp-trptrp衰减作用衰减作用-时序调控时序调控1981,Losick和和Pero提出提出因子级联模型因子级联模型 噬菌体噬菌体SPO1侵染枯草杆菌后，基因表侵染枯草杆菌后，基因表达分达分3个时期个时期。全酶全酶早期基因表达早期基因
12、表达gp 取代取代2843中期基因表达中期基因表达gp 取代取代 gp gp 33/344328晚期基因表达晚期基因表达3.4.23.4.2真核生物调控真核生物调控DNADNA与染色体水平与染色体水平基因丢失基因丢失基因扩增基因扩增基因重排基因重排DNA甲基化甲基化有些线虫发育早期常丢失染色体。有些线虫发育早期常丢失染色体。某些特定基因某些特定基因copy数专一性大量增加。数专一性大量增加。如如MHC的重排。的重排。如珠如珠蛋白基因表达。蛋白基因表达。转录水平转录水平顺式作用元件，顺式作用元件，trans-acting element反式作用元件反式作用元件, cis-acting eleme
13、nt DNA分子上与结构基因连锁的转录调控区域，分子上与结构基因连锁的转录调控区域，包括增强子、启动子、沉默子及应答元件等。包括增强子、启动子、沉默子及应答元件等。 又称又称转录因子，能直接或间接地识别或结合转录因子，能直接或间接地识别或结合在个顺式作用元件，参与靶基因表达调控的一组在个顺式作用元件，参与靶基因表达调控的一组调节蛋白。调节蛋白。转录后水平转录后水平RNA编辑编辑mRNA前体选择性拼接前体选择性拼接反义反义RNA调节调节选择性选择性拼接拼接重排重排 逆转录逆转录(reverse transcriptase)指遗传信息由指遗传信息由RNA流入流入DNA的过程。的过程。 DNAproteinRNA3.53.5中心法则中心法则( (central dogma)central dogma)
