细胞内遗传信息的传递及其调控课件.ppt

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1、第九章细胞内遗传信息的传递及其调控基因及其功能基因(gene)是细胞内遗传物质的最小功能单位，是负载有特定遗传信息的DNA片段。其结构一般包括DNA编码序列、非编码调节序列和内含子。基因的功能是为生物活性物质编码，其产物为各种RNA和蛋白质，此称基因表达(geneexpression)。蛋白质是生命活动的执行者，基因通过转录和翻译，由DNA决定蛋白质的一级结构，从而决定蛋白质的功能。随着细胞分裂，基因还能通过DNA复制将遗传信息代代相传。真核细胞的基因由编码区和非编码区两部分组成，编码区能够转录为相应的mRN

2、A，进而指导蛋白质合成，非编码区不能编码蛋白质，但有发挥调控作用的启动子、终止子等。编码区被非编码区分隔开来，故有内含子和外显子。分子生物学“中心法则”(centraldogma)阐明了从DNA到蛋白质的遗传信息流向和过程。1958年，Crick提出“中心法则”。1970年，Temin发现逆转录现象和逆转录酶。近来，朊病毒(prion)概念被提出。基因转录和转录后加工基因转录是RNA合成的主要方式和基因信息表达的重要环节，是遗传信息从DNA到RNA传递的过程。转录过程涉及许多因素：参与因素包括DNA模板、模板

3、上的启动子、RNA聚合酶、NTP和与转录相关的蛋白因子。NTP意为多种核苷酸，组成DNA的核苷酸有腺苷酸(A)、鸟苷酸(G)、胞苷酸(C)和胸腺苷酸(T)，组成RNA的核苷酸有腺苷酸(A)、鸟苷酸(G)、胞苷酸(C)和尿苷酸(U)。转录过程分为三个阶段：（一）起始阶段，包含RNA聚合酶的转录起始复合物形成标志着转录开始；（二）延伸阶段，转录空泡的形成是转录延伸阶段的主要形式；（三）终止阶段，原核生物的转录终止有两种不同方式。初级转录产物需经过转录后加工才具有活性转录生成的RNA称为初级转录产物，这种产物不一定

4、是成熟的RNA分子，需经过加工、修饰，才能生成成熟的RNA分子，这个过程称为转录后加工。蛋白质的生物合成蛋白质分子是由许多氨基酸组成的，在不同的蛋白质分子中，氨基酸有着特定的排列顺序，这种顺序不是随机的，而是由蛋白质编码基因中的碱基排列顺序决定的。将核酸中由4种核苷酸序列编码的遗传信息通过遗传密码破译的方式解读为蛋白质一级结构中20种氨基酸的排列顺序的过程即称作翻译，故翻译的过程就是蛋白质合成的过程。氨基酸的密码表（一）核糖体（rRNA＋蛋白质组成）是肽链合成的场所；（二）mRNA是合成蛋白质的直接模板，每3

5、个连续的核苷酸组成一个密码子，对应一种氨基酸；（三）tRNA是活化和转运氨基酸的工具，反密码子识别mRNA的密码子，并将相应的氨基酸连接到肽链上；（四）若干酶类和调节因子参与蛋白质生物合成，氨基酰-tRNA合成酶、转肽酶、起始因子、延长因子等等。蛋白质生物合成的过程包括五个阶段（一）预备阶段，氨基酸活化；（二）起始阶段，形成起始复合物；（三）延长阶段，核糖体循环，肽链延长；（四）终止阶段，在终止密码出现后，肽链合成终止并释放；（五）加工阶段，化学修饰，如磷酸化、糖基化、甲基化等，使新生肽链在一级结构基础上进一

6、步盘曲、折叠以及亚基与亚基结合形成具有天然构象和生物学活性的功能蛋白。基因信息表达的调控及应用基因信息表达受到严密和精确的调控：（一）具有时间性和空间性；（二）有组成性表达和可诱导/阻遏表达；（三）基因表达调控是多环节、多步骤的过程；转录水平的调控：特异DNA序列、调节蛋白（转录因子）、RNA聚合酶等；翻译水平的调控：肽链合成起始阶段、延长阶段，各种影响因子的作用，加工修饰过程中的调控等。基因信息表达调控的医学应用（一）抗生素能作用于基因信息传递的多个环节以抑制致病菌的繁殖；（二）抗代谢药能阻断DNA复制以抑

7、制肿瘤细胞分裂；（三）某些生物活性物质能影响遗传信息表达从而干扰病毒的复制或杀菌、抗肿瘤。