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请做好. 上课准备. 第十一章 基因信息的储存和表达. 复 习 基因信息的储存和表达的分子基础. 第一节 遗传的中心法则. 第二节 DNA 的生物合成. 第三节 RNA 的生物合成. 第四节 蛋白质的生物合成. 第五节 基因工程. 复 习. 基因信息的储存和表达的分子基础. 一、 核酸的分类与功能. 二、 DNA 的分子组成和结构. 三、 RNA 的分子组成和结构. 四、 核酸的变性、复性与杂交. 返 回. 主菜单. 核酸的分类与功能 ——. 参与蛋白质的生物合成. 核糖核酸 （ RNA ）：. Pr 合成的直接模板. m RNA.

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  1. 请做好 上课准备

  2. 第十一章 基因信息的储存和表达 • 复 习基因信息的储存和表达的分子基础 第一节遗传的中心法则 第二节DNA 的生物合成 第三节RNA 的生物合成 第四节蛋白质的生物合成 第五节基因工程

  3. 复 习 基因信息的储存和表达的分子基础 一、核酸的分类与功能 二、DNA的分子组成和结构 三、RNA的分子组成和结构 四、核酸的变性、复性与杂交 返 回 主菜单

  4. 核酸的分类与功能 —— 参与蛋白质的生物合成 核糖核酸 （RNA）： Pr合成的直接模板 • m RNA （信使 RNA ） • t RNA （转运 RNA ） 活化与转运AA 充当装配机，提供场所 • r RNA （核蛋白体 RNA） 脱氧核糖核酸（DNA）： 遗传的物质基础 • 基因就是染色体中带有遗传信息的DNA的功能片段 （即：DNA分子中特定的碱基排列顺序 ——碱基序列） 返 回 主菜单

  5. 二、DNA的分子组成和结构 （一）分子组成 A、G、T、C 和脱氧核糖及磷酸 Chargff 规律 • 一种生物体所有体细胞DNA的碱基组成均相同 （亲缘相近的生物，其碱基组成相似；反之亦然） • 同一种生物体内，DNA分子的 A = T / G = C （同一生物的DNA分子中嘌呤碱与嘧啶碱总量相等） （二）分子结构 1、一级结构 —— DNA链中 A、T、C、G 的序列 • 脱氧核糖核苷酸之间以 磷酸二酯键 相连 返 回 主菜单

  6. 2、空间结构（二级结构） —— 双螺旋结构 （1）结构要点： • 逆向平行双螺旋 • 两链之间有特定的碱基互补规律（碱基配对） A — T （ 通过两个氢键相连 ） G — C （ 通过三个氢键相连 ） • 双螺旋结构的稳定依靠碱基对间的氢键 （2）生物学意义： • 提出了遗传信息的贮存方式、DNA的复制机理 • 是DNA复制、转录和翻译的分子基础 返 回 主菜单

  7. A T G C 示意图

  8. 腺嘌呤（A） 胸腺嘧啶（T） 鸟嘌呤（G） 尿嘧啶（C） 示意图 返 回 主菜单

  9. 三、RNA的分子组成和结构 （一）分子组成与结构特点： 1、组成： A、G、U、C及少量稀有碱基（m7- G） 核 糖、磷 酸 RNA链中A、G、U、C 的序列 2、一级结构： 3、组成与结构特点： • 多为单链结构，且碱基组成较不规律 • 含有稀有碱基（由主要碱基修饰而来） 返 回 主菜单

  10. （二）三种 RNA 分子组成与结构特点 １、t RNA —— 活化与转运 AA （1） 一级结构的共同特点 （2） 二级结构 —— 三叶草形 • 3-末端：CCA-OH （携带AA的部位） • 反密码环顶端：反密码子 （识别mRNA上特定的密码子） 返 回 主菜单

  11. 氨基酸臂 反密码环 3’- 末端 5’- 末端 返 回 主菜单 示意图

  12. 2、m RNA —— 蛋白质合成的直接模板 （1） m RNA分子从5-端起读，每三个相邻的核苷酸（碱基） 所组成的一个三连码，决定某种AA，称为密码子。 （2） m RNA分子的首尾结构 • 5’- 端（首部）： m7Gppp （7-甲基尿苷三磷酸） poly-A • 3’- 端（尾部）： （多聚腺苷酸） 3、r RNA —— 蛋白质合成的场所，起“装配机”的作用 • RNA中含量最多（80%） • 是RNA与多种蛋白质结合生成的核蛋白体 • 在胞浆中起“装配机”的作用 返 回 主菜单

  13. 三、核酸的变性、复性与杂交 （一）变性 核酸双链间氢键断裂，双链结构解开形成 两条单链的的过程 1、概念 变性因素： 加热及化学处理（有机溶剂等） 2、特性 —— 伴有高色（增色）效应 • 高色效应 在260 nm 的紫外吸收增强 • 熔点（Tm） DNA 达到 50% 变性时的温度 DNA分子中 G-C 组份愈多， Tm 值就愈高 DNA分子就愈稳定。反之亦然。 返 回 主菜单

  14. （二）复性 因变性而解开的两条单链，在温度缓慢下降时 重又聚合成双链结构，这一过程叫作复性 1、概念 2、特性 • 复性时伴有低（减 ） 效应 （即在 260 nm 的紫外吸收减弱） • 复性又称 “退火” • 变性后若温度迅速下降，则不发生复性 （三）分子杂交 分子杂交是以核酸的变性和复性为基础 1、概念 不同来源的两条核酸单链，若有大致相同的碱 基互补顺序，经退火处理，可形成杂交双链。 • 分子杂交可发生在 DNA-DNA、DAN-RNA和 RNA-RNA 返 回 主菜单

  15. 第一节 遗传的中心法则 第二节 DNA 的生物合成 （一）复 制 （二）逆 转 录 （三）DNA的损伤和修复 主菜单

  16. 第一节 遗传的中心法则 复制 转录 翻译 DNA DNA mRNA 蛋白质 逆转录 基因遗传 基因表达 复制 • 以 DNA 为模板，指导 DNA 合成的过程 • 酶 DNA 指导的 DNA 聚合酶（DDDP） • 原料 d NTP 转录 • 以 DNA 为模板，指导 RNA 合成的过程 • 酶 DNA 指导的 RNA 聚合酶（DDRP） • 原料 NTP 返 回 主菜单

  17. 第二节 DNA 的生物合成 一、复制 —— DNA 的复制是以半保留复制方式进行的 1、半保留复制 概念和模式 • 概念和模式 • 实验证明 —— 同位素 15N 实验 • 应具备的条件 母链 DNA ： 作为模板（3’ 5’） 四种 dNTP： 作为原料 相应的酶类： DDDP 等 一小段 RNA： 作为 DNA 聚合引物 • 模板链的走向 （3’ 5’） 新链合成的方向（5’ 3’） 返 回 主菜单

  18. —— DNA 聚合酶、DNA 连接酶 解旋和解链酶类、引物酶等 2、参与复制的酶类 （1）引物酶 • 一种特殊的 RNA 聚合酶 • 该酶以 DNA 为模板、NTP为原料， • 催化一段引物 RNA 的合成 • RNA引物：为DNA合成提供 3'- OH （2） 解旋和解链酶类 • 解链酶： 沿着复制叉，促进两条互补链分离 • 解旋酶（拓扑异构酶）： 解旋，克服扭结现象 • 单链结合蛋白： 固定已分离解旋的单链，便于复制 返 回 主菜单

  19. （3）DNA 聚合酶 • DNA 聚合酶Ⅰ —— 聚合、填空、修补 • DNA 聚合酶Ⅲ —— 聚合、填空、修补 （复制时起主要作用的酶） DNA 聚合酶Ⅰ是一种多功能酶 —— 聚合、填空、修补 • 填空 充填冈崎片段之间的间隙 • 修补 具有 5’ 3’外切酶的作用 （切除引物和损伤部位） （4）DNA 连接酶 连接冈崎片段 返 回 主菜单

  20. 3、复制的过程 参与的物质 ( 解链酶、解旋酶和单链结合蛋白） 模板 DNA 先解链解旋 引物酶作用，以NTP为原料 合成RNA引物 （ 引物酶、NTP ） dNTP存在下由DNA聚合酶Ⅲ催化， 在RNA引物基础上合成DNA新链 （ DNA聚合酶Ⅲ 、dNTP ） DNA 聚合酶Ⅰ外切作用切除引物 （ DNA 聚合酶Ⅰ、 dNTP ） (空缺部位再由该酶发挥填补作用) DNA 连接酶连接冈崎片段 形成完整的DNA 分子 （ DNA 连接酶 ） 返 回 主菜单

  21. 模板链的走向 （3’ 5’） 新链合成的方向（5’ 3’） 合成方向与复制叉移动方向相同， 进行连续复制的这一条新链 • 前导链 合成方向与复制叉移动方向相反， 进行不连续复制的另一条新链 • 随后链 • 冈崎片段 随后链上所进行不连续复制而成的 DNA 片段 返 回 主菜单

  22. 二、逆转录 —— 以病毒 RNA 为模板，指导合成 含有全部病毒遗传信息的 DNA • 概念 模式 • 模式 • 酶与原料 RDDP / dNTP • 逆转录（酶）的意义 （1）逆转录酶存在于所有致癌RNA病毒中 （与病毒致癌有关） （2）对中心法则进行了必要的补充 （3）有助于基因工程的实施 （用于获得目的基因） 返 回 主菜单

  23. （三）DNA的损伤和修复 1、DNA的损伤 • 概 念 —— 紫外线照射 碱基和核苷类似物 抗菌素及其类似物 • 因 素 2、DNA的修复 —— 切除修复、 SOS 修复 重组修复、 光 修 复 • 修复方式 切除修复 • 主要修复机制 —— 切除修复 返 回 主菜单

  24. 第三节 RNA 的生物合成 一、转录的概念和条件 二、转录与复制的区别 三、转录的过程 四、转录后的加工和修饰 主菜单

  25. 第三节 RNA 的生物合成 （ RNA 的生物合成 —— 转 录 ） 转录是基因表达的第一步，也是最关键的一步 通过转录把DAN的信息传递给RNA 一、转录的概念和条件 1、概念 以 DNA 为模板，指导 RNA 合成的过程 2、条件 • 酶 DNA 指导的 RNA 聚合酶（DDRP） DDRP • 原料 NTP • 模板链 DNA 二、转录与复制的区别 区别 返 回 主菜单

  26. 转录的起始 RNA链的延长 RNA链的终止与释放 三、转录的过程 酶与DNA模板的结合 DNA模板链、 因子、 亚基  亚基、NTP  蛋白 返 回 主菜单

  27. mRNA 5’- 端（首部）： m7Gppp poly-A 3’- 端（尾部）： 连接外显子 切除内含子 四、转录后的加工和修饰（真核细胞） —— 以 mRNA 转录后的加工为例 加帽连尾 剪辑加工 hnRNA （核不均一RNA） • 加帽连尾 （具有编码功能的序列） • 剪辑加工 （不具编码功能的序列） 示意图 • 示意图 返 回 主菜单

  28. 第 四 节 蛋白质的生物合成 一、概 念 二、参与翻译所需的物质 三、蛋白质合成的过程 四、蛋白质生物合成与医学的关系 主菜单

  29. 翻译 蛋白质的生物合成 —— 以mRNA为模板，在其它RNA及因子 的参与下，合成蛋白质的过程 一、概 念 二、参与翻译所需的物质 mRNA tRNA rRNA 1、三类 RNA（mRNA、tRNA、 rRNA ） 2、20种编码氨基酸 （ 合成蛋白质的原料 ） 3、参与翻译的酶类 4、其它因子 起始因子、延长因子、终止和释放因子 K+、Mg+ ATP、GTP 返 回 主菜单

  30. 提供直接模板 mRNA （ 64种，分三类 ） • 密码子 密码子 1 个（AUG，兼蛋AA） 起始密码 AA信息码 61个 3个（UGA，UAA，UAG） 终止密码 在蛋白质合成中的作用 • 密码子的特点 密码的简并性 密码无标点符号 ？ 密码的通用性 密码的摆动性 返 回 主菜单

  31. 3-末端：CCA-OH • 反密码环顶端： 5' 3' mRNA 3' 5' tRNA • 活化与转运氨基酸 • tRNA的两个专用部位 （携带AA的部位） 反密码子 （识别 mRNA上特定的密码子） （识别 mRNA上特定的密码子） 在蛋白质合成中的作用 • 摆动现象 3 1 U G I U I C I A tRNA 返 回 主菜单

  32. rRNA • 核蛋白体 • 大亚基 （ rRNA ） 有转肽酶活性和两 个 tRNA 结合部位 由 RNA 和多种 蛋白质复合而成 给 位 （ P 位 ） 受 位 （ A 位 ） 在蛋白质合成中的作用 是蛋白质生物合成 的场所和装配机 • 小亚基 有mRNA 结合部位 由大小两个亚基组成 返 回 主菜单

  33. 参与蛋白质合成的酶类 • 氨基酰 - tRNA 合成酶 • 转 肽 酶 返 回 主菜单

  34. 氨基酰- tRNA 进 位 转 肽 移 位 三、蛋白质合成的过程 1、AA的活化 酶、 Mg+ ATP AA + tRNA 核蛋白体循环 • 起 始 2、核蛋白体循环 • 延 长 • 终 止 3、后期的加工与修饰 • 切除N-端的蛋氨酸 部分肽段的水解 • 氨基酸残基的修饰 二硫键的形成 返 回 主菜单

  35. 四、蛋白质生物合成与医学的关系 1、干扰素对蛋白质合成的影响 2、抗生素对蛋白质合成的影响 链霉素：抑制原核细胞蛋白质合成的起始并导致错误阅 读mRNA密码。 四环素：与原核细胞30S亚基结合，抑制氨基酰-tRNA的 结合。 氯霉素：抑制原核细胞50S大亚基的转肽酶活性。 红霉素：与原核细胞 50S大亚基结合并抑制移位作用。 环己亚氨：抑制真核生物60S大亚基的转肽酶活性。 嘌呤霉素：是氨基酰-tRNA的类似物，结合在A位，造成 未成熟肽链的终止，对真、原核细胞均有效。 返 回 主菜单

  36. poly-A UAA CGA ACU GCA AUG m7Gppp UGA UGA CGU UAC UAC 蛋 苏 苏 丙 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 核蛋白体循环

  37. 转 肽 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG m7Gppp UAC UAC UGA UGA CGU UAC 丙 苏 苏 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 蛋 核蛋白体循环

  38. 转 肽 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG m7Gppp UGA UGA CGU UAC 苏 苏 丙 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 蛋 核蛋白体循环

  39. 转 肽 移 位 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG UGA m7Gppp UGA CGU CGU UAC 苏 蛋 丙 丙 苏 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 进 位 核蛋白体循环

  40. 转 肽 移 位 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG UGA m7Gppp UGA CGU CGU UAC 苏 蛋 丙 丙 苏 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 转 肽 核蛋白体循环

  41. 转 肽 移 位 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG m7Gppp UGA CGU CGU UAC 苏 蛋 丙 苏 丙 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 核蛋白体循环

  42. 转 肽 移 位 poly-A UAA CGA ACU GCA AUG m7Gppp UGA CGU CGU UAC 苏 蛋 丙 苏 丙 蛋 核蛋白体循环 ( 延 长 ) 进 位 移 位 核蛋白体循环 返 回 主菜单

  43. 返 回 主菜单

  44. 第五节 基因工程和聚合酶链反应 1. 基因工程的概念： 是用人工方法将所要研究的基因（目的基因）在体 外与载体DNA结合成重组DNA，然后引入缩主细胞，筛选 出能表达重组DNA的活细胞，并加以纯化、传代、扩增 成为克隆。 2. 基因工程的简要步骤： 可归纳为分、切、接、转、筛五个字。 3. 聚合酶链反应： 体外DNA扩增法基本原理同DNA复制。 返 回 主菜单

  45. 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ T G A C 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 5’ 3’ A A T 3’ 3’ A--T C C G C--G T T A T--A G G C G--C 5’ 5’ 5’ 3’ 3’ 半 保 留 复 制 返 回 主菜单

  46. RNA – DAN 杂交体 病毒RNA转录的 DAN 链 病毒双链的 DNA 病毒双链的 DNA 病毒 RNA 病毒 RNA 示意图 逆 转 录 酶 作 用 返 回 主菜单

  47. 内切酶 外切酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 示意图 DNA损伤的切除修复 返 回 主菜单

  48. • 全酶  —— 结合 DNA 模板 核心酶 —— 2   —— 转录的主要酶 • RNA聚合酶（转录酶）—— DDRP • 原核细胞中的 DDRP —— 有五个亚基组成的全酶 （2 ） —— 起始因子 返 回 主菜单

  49. RNA转录 DNA复制 原 料 DNTP、（NTP） NTP 碱基配对 A与T，G与C U与A，G与C 催化的酶 DDDP DDRP 整个DNA分子的 二条完整单链 DNA分子上的某个 基因中的一条链 模 板 加工与修饰 不需要 在真核细胞内需要 转录与复制的区别 返 回 主菜单

  50. m7Gppp poly-A 核 酶 核 酶 m7Gppp poly-A m7Gppp poly-A 5’- 端 外显子 内含子 3’- 端 m7Gppp poly-A 连接酶 返 回 主菜单 示意图 hnRNA内含子切除及外显子连接 示意图 hnRNA内含子切除及外显子连接

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