DNA复制转录翻译学习教案

会计学1DNA复制转录翻译复制转录翻译肺炎支原体肺炎流行病学、临床特征与诊疗规范化研究肺炎支原体肺炎流行病学、临床特征与诊疗规范化研究潘长旺潘长旺发展简史2主要内容345DNA复制、转录和翻译DNA重组与基因工程重组与基因工程基因与疾病基因与疾病1第1页/共77页准备和酝酿准备和酝酿建立和发展建立和发展蛋白质是生命的主要基础物质蛋白质是生命的主要基础物质DNA是遗传的物质基础是遗传的物质基础遗传中心法则的建立遗传中心法则的建立蛋白质翻译合成的基本过程蛋白质翻译合成的基本过程1953年年 第2页/共77页第3页/共77页基因工程技术基因工程技术基因表达的调控基因表达的调控生物大分子的结构和功能生物大分子的结构和功能生物信息学生物信息学第4页/共77页第5页/共77页遗传信息传递方向的规律遗传信息传递方向的规律第6页/共77页第7页/共77页第8页/共77页第9页/共77页（一）复制的基本规律（一）复制的基本规律（二）（二）DNADNA复制的条件复制的条件（三）（三）DNADNA生物合成过程生物合成过程（四）真核生物端粒（四）真核生物端粒（五）逆转录（五）逆转录第10页/共77页染色体DNA基因 基因和染色体，基因和染色体，DNADNA和脱氧核苷酸的关系：和脱氧核苷酸的关系：每一条染色体只含有一个每一条染色体只含有一个DNADNA分分子，每个子，每个DNADNA分子上有很多基因分子上有很多基因，基因是，基因是DNADNA片段，在染色体上片段，在染色体上呈线性排列，每个基因中又有成呈线性排列，每个基因中又有成百上千个脱氧核苷酸。百上千个脱氧核苷酸。每个基因每个基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，有特定的脱氧核苷酸排列顺序，它代表着遗传信息它代表着遗传信息是基因的载体。是基因的载体。第11页/共77页1、半保留复制、半保留复制（一）复制的基本规律（一）复制的基本规律第12页/共77页复制复制亲代亲代DNA子代子代DNADNADNA半保留复制示意图半保留复制示意图第13页/共77页第14页/共77页半保留复制的意义半保留复制的意义第15页/共77页2、有一定的复制起始点、有一定的复制起始点第16页/共77页53oriorioriori535533553复制子复制子3复制起始点与复制子示意图复制起始点与复制子示意图第17页/共77页第18页/共77页第19页/共77页3、需要引物、需要引物第20页/共77页4、双向复制、双向复制第21页/共77页5、半不连续复制、半不连续复制第22页/共77页3 5 3 5 3 5 3 5 解链方向解链方向领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)DNADNA的半不连续复制的半不连续复制3 5 第23页/共77页第24页/共77页第25页/共77页(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 +PPi（二）（二）DNA复制的条件复制的条件第26页/共77页DNADNA复制过程中脱氧核糖核苷酸的聚合反应复制过程中脱氧核糖核苷酸的聚合反应第27页/共77页后，可分别作为模板进行复制。2 2、模板、模板(template)(template)第28页/共77页3 3、引发体和、引发体和RNARNA引物引物第29页/共77页3 HO53 5 3 5 引物酶催化合成短链引物酶催化合成短链RNARNA引物分子引物分子 引物引物引引物物酶酶第30页/共77页2. 核酸外切酶活性第31页/共77页的DNA链连接成一条完整的链。5 5、DNADNA连接酶连接酶第32页/共77页DNA连接酶连接酶ATP（NAD+）ADP+Pi（NMN+AMP）HO5POO-O-O353POO-O-O3553DNADNA连接酶的连接作用连接酶的连接作用第33页/共77页DNA复制过程简图复制过程简图第34页/共77页DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。在在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。是基因工程的重要工具酶之是基因工程的重要工具酶之一。一。DNA连接酶的作用连接酶的作用第35页/共77页n每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。6、解螺旋酶、解螺旋酶第36页/共77页7 7、单链、单链DNADNA结合蛋白结合蛋白第37页/共77页第38页/共77页人类拓扑异构酶人类拓扑异构酶的分子结构的分子结构能够松解能够松解DNA超螺旋结构的酶。超螺旋结构的酶。第39页/共77页1010 8 8 局部解链后局部解链后DNADNA复制过程中正超螺旋的形成复制过程中正超螺旋的形成第40页/共77页解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成第41页/共77页拓扑异构酶的作用特点拓扑异构酶的作用特点既能水解既能水解 、又能连接磷酸二酯键、又能连接磷酸二酯键 拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶分分 类类第42页/共77页拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。切口旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端， DNA分子进入负超螺旋状态。分子进入负超螺旋状态。DNA拓扑异构酶的作用机制拓扑异构酶的作用机制 第43页/共77页（三）（三） DNA生物合成过程生物合成过程解旋解链，形成复制叉解旋解链，形成复制叉引发体组装和引物合成引发体组装和引物合成2、复制的延长、复制的延长DNA聚合酶聚合酶第44页/共77页 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-polDNADNA复制的延长过程复制的延长过程第45页/共77页去除引物，填补缺口去除引物，填补缺口连接冈崎片段连接冈崎片段第46页/共77页端的结构部分，通常膨大成粒状。（四）真核生物端粒（四）真核生物端粒第47页/共77页功能功能 维持染色体的稳定性维持染色体的稳定性 保证保证DNA复制的完整性复制的完整性端粒的结构特点端粒的结构特点 由末端单链由末端单链DNA序列和蛋白质构成。序列和蛋白质构成。 末端末端DNA序列是多次重复的富含序列是多次重复的富含G、T碱碱基的短基的短 序列。序列。TTTTGGGGTTTTGGGG第48页/共77页5 3 3 5 5 3 3 5 第49页/共77页端粒酶端粒酶(telomerase)端粒酶是一种端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，它可蛋白质复合体，它可以其以其RNA为模板，通过为模板，通过逆转录过程对末端逆转录过程对末端DNA链进行延长。链进行延长。端粒酶的分子结构端粒酶的分子结构第50页/共77页端粒酶的爬行模型（动画演示）端粒酶的爬行模型（动画演示）第51页/共77页第52页/共77页逆转录病毒细胞内的逆转录现象：逆转录病毒细胞内的逆转录现象：RNA 模板模板逆转录酶逆转录酶DNA-RNA 杂化双链杂化双链RNA酶酶单链单链DNA逆转录酶逆转录酶双链双链DNA第53页/共77页2 2、逆转录研究的意义、逆转录研究的意义 逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。大发现。 逆转录逆转录现象说明：至少在某些生物，现象说明：至少在某些生物，RNA同样兼同样兼有遗传信息传代与表达功能。有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意到世纪初已注意到的病毒致癌理论。的病毒致癌理论。 第54页/共77页第55页/共77页第56页/共77页第57页/共77页第58页/共77页 2 2、tRNAtRNA前体的加工：前体的加工：原核与真核生物的原核与真核生物的tRNAtRNA转录后都需要转录后都需要加工。加工。3 3、 rRNArRNA前体的加工：前体的加工： 原核与真核生物的原核与真核生物的rRNArRNA转录后也都需要进行加工。转录后也都需要进行加工。原核：刚转录的原核：刚转录的rRNArRNA为为30S30S，先在特定的碱基上进，先在特定的碱基上进行甲基化（核糖行甲基化（核糖2 2 - -羟基）修饰，后逐步裂解。羟基）修饰，后逐步裂解。真核：真核：45S45S（哺乳动物）、（哺乳动物）、38S38S（果蝇）、（果蝇）、37S37S（酵母）（酵母）第59页/共77页tRNAs are cleaved from transcripts of rRNA operons第60页/共77页第61页/共77页（一）（一）遗传密码两个概念遗传密码两个概念第62页/共77页3、 遗传密码字典遗传密码字典第63页/共77页第64页/共77页第65页/共77页核糖体可以不从核糖体可以不从mRNAmRNA上解离连续合成三个蛋白质上解离连续合成三个蛋白质Eukaryotic mRNAProkaryotic mRNA第66页/共77页3、 rRNA核糖体是蛋白质合成的工厂核糖体得到分离后，发现含有核糖体得到分离后，发现含有RNA，即称即称rRNA。第67页/共77页小亚基：小亚基： 通过密码子与反密码子的配对，识别并通过密码子与反密码子的配对，识别并结合模板结合模板mRNAmRNA，蛋白质合成中，蛋白质合成中A A位、位、P P位、位、E E位的一部分等。位的一部分等。大亚基：大亚基： 结合多肽链结合多肽链，催化肽键形成、蛋白质合成中，催化肽键形成、蛋白质合成中A A位、位、P P位、位、E E位的一部分等。位的一部分等。第68页/共77页核糖体发挥生物学功能的核糖体发挥生物学功能的5个基本部位个基本部位第69页/共77页进进位位移移位位转肽转肽第70页/共77页Ala（A） Val（V） Leu（L）Ile（I） Pro（P） Met（M）His（H） Gly（G） Ser（S）Thr（T） Cys （C） Phe（F）Trp（W） Asp（D） Glu（E）Lys（K） Gln（Q） Arg（R）Tyr（Y） Asn（N）（四）（四） 蛋白质合成中使用的蛋白质合成中使用的20种氨基酸种氨基酸第71页/共77页多数多顺反子的翻译独立发生多数多顺反子的翻译独立发生某些细菌中，某些细菌中，mRNA相邻顺反子翻译直接相连相邻顺反子翻译直接相连，可由一个核糖体翻译，可由一个核糖体翻译（五）（五） 蛋白质合成的生物学机制蛋白质合成的生物学机制第72页/共77页第73页/共77页第74页/共77页第75页/共77页第76页/共77页