单元八 基因信息的传递（课件）-《生物化学》同步教学（北京出版社）

单元八　 基因信息的传递 1 目 录 任务一　DNA 的生物合成 任务二　RNA 的生物合成 任务三　蛋白质的生物合成 任务四　基因重组与基因工程 01 DNA 的生物合成 一、DNA 复制 1 以亲代 DNA 为模板合成与其完全相同的子代 DNA 的过程称为复制。DNA 复制的意义在于维持物种的稳定。 复制的方式——半保留复制 2 1. 底物　2. 模板　3. 引物　 4. 酶类和蛋白质因子 参与 DNA 复制的生物分子 3 DNA 的复制过程包括起始、延长和终止三个阶段。 （三）复制过程 二、逆转录 以RNA 为模板合成 DNA 的过程称为逆转录或反转录。其信息流动方向（RNA → DNA）与转录过程（DNA → RNA）相反。催化此过程的酶是RNA 指导的 DNA 聚 合 酶（RNA directed DNA polymerase，RDDP），又称逆转录酶或反转录酶。此酶主要存在于 RNA 病毒中，也存在于人的正常细胞和胚胎细胞中。逆转录的过程分为三步：首先在逆转录酶催化下，以 RNA 为模板，以 dNTP 为原料，合成与模板互补的 DNA 新链，形成 RNA-DNA杂化双链。 三、DNA 损伤与修复 （二）DNA 损伤的修复 损伤和修复是 DNA 复制中并存的过程。生物在进化中建立和发展了多种 DNA 修复系统，主要有错配修复、切除修复、直接修复、重组修复、SOS 修复。 （一）DNA 损伤——突变 突变是指 DNA 分子中个别 dNMP 残基甚至片段 DNA 在构成、复制或表型功能的异常改变，亦称为 DNA 损伤。突变在生物界普遍存在，在复制过程中，自然发生的突变称为自发突变或自然突变。 02 RNA 的生物合成 一、RNA 的转录 （一）参与 RNA 转录的生物分子 1. 底物　ATP、GTP、CTP、UTP，总称 NTP。 2. 模板 DNA 链　由于整个 DNA 分子携带了生物的全部遗传信息，因此，对于每一个具体的 RNA 分子，只有 DNA 的某一条链的某个片段（结构基因）作为模板指导转录。 3. 酶类和蛋白质因子 （1）RNA 聚合酶（2）ρ 因子（3）反式作用因子 一、RNA 的转录 （二）转录的过程 RNA 的转录也包括起始、延长和终止三个阶段。原核生物与真核生物因 RNA 聚合酶种类不同，其结合 DNA 模板的特性也不一样，转录过程有一定的差异，例如原核生物的转录过程（图 8-6）。 二、转录后 RNA 的加工 （一）真核生物 mRNA 转录后的加工修饰 1. 在 5'- 端形成“帽子”结构 2. 在 3'- 端形成多聚腺苷酸 A“ 尾” 3. hnRNA 的剪接 （二）真核生物 tRNA 转录后的加工 1. 剪接 2. 修饰 （三）rRNA 转录后的加工 真核细胞中 rRNA 前体为 45 S 的转录产物，它是三种 rRNA 的前身。 03 蛋白质的生物合成 一、蛋白质的生物合成体系 原料 01 02 mRNA 03 tRNA——氨基酸的运载工具 04 核糖体——蛋白质生物合成的场所 05 酶类、蛋白质因子等 二、蛋白质的合成过程 （一）肽链合成的起始 1. 核糖体大小亚基的分离 2. mRNA 在核糖体小亚基上定位结合 3. 起始 fMet-tRNAfMet 的结合 4. 核糖体大亚基结合 （二）肽链合成的延长 肽链合成的延长是指根据 mRNA 上遗传密码的信息，氨基酸依次进入核糖体聚合成肽链的过程。 （三）肽链合成的终止 指核糖体 A 位对应的 mRNA 出现终止密码子后，多肽链合成停止，肽链从肽酰 -tRNA 中释出，然后 tRNA 及 RF 释出，mRNA 与核糖体分离，核糖体解离为大、小亚基的过程。 （四）翻译后的加工修饰及靶向输送 1. 多肽链一级结构的修饰 2. 天然空间结构的形成 3. 合成后蛋白质被靶向输送至细胞特定部位 （五）蛋白质生物合成与医学的关系 1. 分子病 2. 蛋白质生物合成的干扰和抑制 04 基因重组与基因工程 一、DNA 重组 基因工程又称 DNA 重组技术，是对携带遗传信息的分子进行人工设计和改造的分子工程，包括基因重组、克隆和表达。所谓克隆（clone），就是来自同一始祖的相同副本的集合。获取同一副本的过 程称为克隆化，即无性繁殖。基因工程相当于目的基因的无性繁殖过程，也称为基因克隆（gene cloning）或 DNA 克隆，就是应用酶学的方法。 二、重组 DNA 技术 重组 DNA 导入宿主细胞 重组 DNA 分子建成后，需要将其导入宿主细胞。 4 3 目的基因与载体的连接 目的基因与载体的连接即 DNA 的体外重组。 2 基因载体或称克隆载体，是为“携带”感兴趣的外源 DNA、实现外源 DNA 进入宿主细胞无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些