沪科版生命科学高二上第六章《遗传信息的传递和表达》课件7

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1、第十二章遗传信息的传递与表达生物的遗传信息是以DNA的碱基顺序形式储存在细胞之中，而生物遗传信息最终要以蛋白质的形式表现出来。生物机体的遗传信息以密码由亲代传递给子代。在子代的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA，然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使子代表现出与亲代相似的遗传性状。中心法则在遗传信息传递过程中，以原来DNA分子为模板合成出相同分子的过程称为复制(Replication)。生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程称为转录(Transcription)。根据mRN

2、A链上的遗传信息合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程，被称为翻译(Translation)和表达(Expression)。在某些情况下RNA也可以是遗传信息的基本携带者，例如RNA病毒能以自身核酸分子为模板进行复制。致癌RNA病毒还能通过逆转录(Reversetranscription)的方式将遗传信息传递给DNA。1958年Crick将生物遗传信息的这种传递方式称为中心法则。第一节DNA的复制DNA是遗传信息的载体，在遗传信息传递过程中，决定其结构特异性的遗传信息只能来自DNA本身，因此

3、必须由原来存在的分子为模板来合成新的分子，即进行自我复制。DNA的双链结构对于维持这类遗传物质的稳定性和复制的准确性都是极为重要的。生物遗传，实际上是通过亲代DNA传给子代的过程。因此DNA复制是保持生物种群遗传性状稳定性的基本分子机制，是DNA最重要的生物功能之一。一、DNA复制过程有关的酶在DNA聚合酶催化下，DNA由四种脱氧核糖核苷三磷酸dATP、dGTP、dCTP和dTTP聚合而成。在Mg2+存在下，DNA聚合酶催化下脱氧核糖核苷酸被加到DNA链的末端，同时释放出无机焦磷酸。与DNA聚合

4、反应有关的酶包括多种DNA聚合酶、DNA连接酶、拓扑异构酶及解螺旋酶等。1，DNA聚合酶DNA聚合酶催化脱氧核糖核苷三磷酸的游离3′−羟基与脱氧核糖核苷三磷酸5′−磷酸之间形成3′,5′−磷酸二酯键并脱下焦磷酸。所需要的能量来自-与-磷酸基之间高能键的裂解。DNA链由5′向3′方向延长。DNA聚合酶需要互补与DNA模板的小段RNA作引物。(1)大肠杆菌DNA聚合酶大肠杆菌中共含有三种不同的DNA聚合酶，分别称为DNA聚合酶I、II和III。DNA聚合酶I、II和III均具有5′→3′聚合酶

5、活性和3′→5′核酸外切酶活性。在正常聚合条件下，3′→5′外切酶活力受到抑制；若一旦出现错配碱基时，聚合反应立即停止，由3′→5′外切酶迅速除去错误进入的核苷酸，然后聚合反应才得以继续进行下去。3′→5′核酸外切酶活力被认为起着校对的功能，它能够纠正聚合过程中碱基的错配。大肠杆菌DNA聚合酶I的活性中心大肠杆菌DNA聚合酶I的5′→3′核酸外切酶活力DNA聚合酶I尚具有5′→3′核酸外切酶活力，它只作用于双链DNA的碱基配对部分。从5′末端水解下核苷酸或寡核苷酸。(2)真核生物的DNA聚合酶在

6、真核生物中存在五种DNA聚合酶，分别以α、β、γ、δ和ε来命名。它们的基本特性与大肠杆菌DNA聚合酶相似均以四种脱氧核糖核苷三磷酸为底物，需Mg2+激活，聚合时必须有模板和3′-OH末端的引物链存在，链的延长方向为5′→3′。DNA聚合酶不能以完整的双链DNA作为模板；将DNA经脱氧核糖核酸酶处理后形成切口或缺口即能成为有效的模板。但是，真核生物的DNA聚合酶本身往往不具有核酸外切酶活力，可能由另外的酶在DNA复制中起校正作用。2，DNA连接酶（ligase）DNA聚合酶只能催化多核苷酸链的延长

7、反应，不能使链之间连接。而DNA连接酶(DNAligase)能催化双链DNA切口处的5′磷酸基和3′羟基生成磷酸二酯键。大肠杆菌和其他细菌的DNA连接酶以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)作为能量来源；动物细胞和噬菌体的连接酶则以腺苷三磷酸(ATP)作为能量来源。反应分三步进行。首先由NAD或ATP与酶反应，形成腺苷酰化的酶(酶-AMP复合物)，其中AMP的磷酸基与酶的赖氨酸的ε-氨基以磷酰胺键相结合。然后酶将AMP转移给DNA切口处的5′磷酸，以焦磷酸键的形式活化，形成AP-P-DNA。然后

8、通过相邻链的3′OH对活化的磷原子发生亲核攻击，生成3′,5′磷酸二酯键，同时释放出AMP3，DNA引物酶DNA新链合成前需要先合成一段与DNA模板互补、约7～10个核苷酸的RNA引物，合成的方向也是5′→3′走向，然后DNA聚合酶根据碱基配对的原则，从RNA引物的3′OH端开始合成新的DNA链。催化RNA引物合成的酶称为DNA引物酶(primase)。真核细胞DNA引物酶由分子量58000和49000的两个亚单位组成。DNA引物酶和DNA多聚酶α紧密结合成一个复合体。4，与DNA解旋和解