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1 国家医师资格考试 遗传信息的传递 本章要点 1. 遗传信息传递概述 : 中心法则 2. DN 的生物合成 (1)DN 生物合成的概念 (2)DN 的复制 (3) 逆转录 (4)DN 的损伤与修复 遗传信息的传递 本章要点 3. RN 的生物合成 (1)RN 生物合成的概念 遗传信息的传递遗传信息传递概述 DN 是生物遗传的主要物质基础 1. 遗传信息的储存 : 以密码的形式编码在 DN 分子上, 表现为特定的核苷酸序列 (2) 转录体系的组成及转录过程 (3) 转录后加工过程 代 2. 遗传信息的传递 : 通过 DN 的复制来传 3. 遗传信息的表达 : 遗传信息自 DN 转录 给 RN, 然后翻译成特异的蛋白质 遗传学的中心法则 DN 逆转录复转录翻译 RN 蛋白质 特定的 dnmp 排列 特定的 NMP 排列 特定的氨基酸排列 DN 的生物合成 DN 生物合成有 DN 复制和反转录两种方式复制是指以母链为模板合成子链 DN 的过程复制的分子基础是碱基配对规律和 DN 双螺旋结构复制的化学本质是酶促的生物细胞单核苷酸聚合复制 核内进行核内进行胞液进行 亲代 DN 子代 DN 1

2 复制基本规律 1. 半保留复制 DN 在复制时合成的子代 DN 的两条链中, 一股单链从亲代完整的接受过来, 另一股单链则完全重新合成, 这种复制方式为半保留复制 半保留复制 + 母链 DN 复制过程中形成的复制叉 子代 DN 复制基本规律 2. 半不连续复制 DN 复制时, 两条子链合成的情况不同, 一条链连续合成, 另一条链不连续合成 原核生物真核生物 5 复制基本规律 3. 双向复制 DN 复制在 DN 特定的位点起始, 叫复制起始点 单点复制多点复制 复制子 DN 聚合反应体系 复制的酶学 原料 : dp, dp, dp, dp(dnp ) 模板 : 母链 DN 两条单链 引物 : 小段 RN( 提供 3 -OH 末端 ) 多种酶和蛋白质因子 ( 一 )DN 聚合酶全称 : 依赖 DN 的 DN 聚合酶催化的反应 : 催化磷酸二酯键的生成 (d NMP) n + d NP (d NMP) n+1 + PPi 2

3 DN 聚合酶 DN 聚合酶的反应特点 原核生物的 DN 聚合酶 (1) 以 4 种 dnp 为底物 (2) 需要 DN 做模板, 不能催化游离的 dnp 的聚合 (3) 反应需有引物 3 -OH 存在 (4) 链延长方向 3 (5) 产物 DN 的性质与模板相同 真核生物 DN 聚合酶 复制的酶学 ( 二 ) 解螺旋酶双链解开成为两条单链 ( 三 )DN 拓扑异构酶松解超螺旋, 防止打结 ( 四 ) 单链 DN 结合蛋白维持模板单链状态, 并保护单链的完整 ( 五 ) 引物酶合成引物 解链过程中正超螺旋的形成 O HO 5 P DN 连接酶 DP O P O- O- 复制的酶学 ( 六 )DN 连接酶通过形成磷酸二酯键, 连接在互补基础上的双链 DN 上的切口 5 3 O 3 O P O- 5 O- 3

4 DN 生物合成过程 复制需要同时满足三个条件 : 两条链必须反向平行 边解链边复制 合成方向必须 ( 一 ) 起始阶段 1. 螺旋松弛与解链 DN 解旋 解链 形成复制叉参与酶 : 拓扑异构酶 解链酶 ( 解螺旋酶 ) 单链结合蛋白 (SSB) ( 一 ) 起始阶段 2. 合成引物, 提供 -OH 末端 需引物酶合成 RN 引物原核生物引物较长, 真核生物的引物较短 DN 生物合成过程 引物 DN 生物合成过程 DN 生物合成过程 ( 二 ) 延长阶段 在 DN-pol 催化下,dNP 以 dnmp 的方式逐个加入引物或延长中的子链上, 即按碱基互补原则使新链不断延长 1. 新合成链的延长方向 : 5 端 3 端 2. 碱基配对双链反向平行 : -,-, -,- ( 二 ) 延长阶段 3. 半不连续复制新链合成方向与母链解链方向相同 连续合成 领头链新链合成方向与母链解链方向相反 不连续合成 随从链, 合成冈崎片段 4. 冈崎片段 : 随从链中不连续的 DN 片段 DN 半不连续复制 复制过程简图 领头链 解链方向 随从链 4

5 DN 生物合成过程 ( 三 ) 终止阶段 去除引物, 填补空隙连接冈崎片段形成完整 DN 分子真核生物需端粒酶完成终止端粒酶由 RN 和蛋白质组成,RN 作为模板, 蛋白组分催化末端 DN 合成, 故端粒酶实质上属于一种特殊的反转录酶 反转录 ( 逆转录 ) 以 RN 为模板合成 DN 的过程逆转录酶 ( 一 ) 反转录病毒和反转录酶 1.RN 病毒的基因组是 RN 而不是 DN, 其复制方式是反转录, 也称反转录病毒 2. 反转录的信息流动方向 RN-DN 反转录 ( 逆转录 ) ( 一 ) 反转录病毒和反转录酶 3. 反应体系 模板 :mrn 碱基配对 U-, -, - 原料 :dnp 引物 : 小段 RN(tRN) 酶 : 逆转录酶 逆转录酶的活性 RN 依赖的 DN 聚合酶活性 DN 依赖的 DN 聚合酶活性 RN 水解酶活性 反转录病毒和反转录酶 逆转录酶 RN 酶 逆转录酶 RN 模板 DN-RN 杂化双链 单链 DN 双链 DN 反转录 ( 逆转录 ) ( 二 ) 意义 补充中心法则揭示了反转录病毒的致癌机制 DN 的损伤修复 ( 一 ) 损伤因素和类型 物理因素 : 紫外线 ( UV) 各种辐射化学因素 : 多种化学诱变剂 为基因工程提供工具和思路 损伤类型 : 碱基更替 丢失 链内连接 键断裂, 两条链之间交联等 5

6 ( 二 ) 修复方式 DN 的损伤修复 1. 光修复主要修复嘧啶二聚体 2. 切除修复可修复多数 DN 损伤 3. 重组修复由错误模板复制的子链带有错误切口时的修复 4. SOS 修复 DN 广泛损伤至难以继续复制而诱发的复杂反应修复系统障碍可能是癌症发生的一个原因 RN 的生物合成 转录是以 DN 的一条链为模板,4 种 NP 为原料, 在 DN 指导的 RN 聚合酶 (DDRP) 作用下, 按碱基配对规律生成 RN 链 转录体系的组成 1. 原料 P,P,P,UP(NP) 2. 转录模板转录是以 DN 的模板链为模板 (1) 模板链 : 是 DN 中能转录生成 RN 的一股单链 (2) 编码链 : 与模板链互补的单链, 不能转录转录的碱基互补规律 : U 转录体系的组成 2. 转录模板 (3) 不对称转录 在 DN 分子双链上, 一股链用作模板指引转录, 而另一股链不转录 转录方向 编码链模板链 模板链编码链 转录方向 转录体系的组成 3.RN 聚合酶 (1) 原核生物 RN 聚合酶原核生物的 RN 聚合酶只有一种, 可以催化不同种类的 RN 合成 RN 聚合酶由四种五个亚基构成, 亚基有各自的功能 转录体系的组成 3.RN 聚合酶起始因子 σ: 辨认转录起始点全酶核心酶 α 2 ββ: 促进 RN 链延长原核生物的 RN 聚合酶可被利福平抑制 (2) 真核生物 RN 聚合酶多种, 不同 RN 由不同聚合酶催化生成 4. Rho 因子 (ρ 因子 ) 终止因子 6

7 转录过程 ( 一 ) 转录起始过程 1. σ 因子辨认转录起始点,RN 聚合酶全酶与模板启动序列结合 2. DN 双链解开 3. RN 聚合酶催化生成第一个磷酸二酯键 4. σ 亚基脱落 5 3 调控序列 原核生物启动子 -35 区 结构基因 RN-pol 辨认位点 -10 区 Pu Py 开始转录 (Pribnow box) 3 5 转录过程 ( 二 ) 转录延长 1. 核心酶变构, 沿着 DN 模板迅速前移 2. 在核心酶作用下,NP 不断聚合,RN 链不断延长 3. RN 合成一定长度后,5 端脱离 DN 模板 转录过程 ( 三 ) 转录终止 1. 依赖 Rho 因子的转录终止 2. 非依赖 Rho 因子的转录终止 真核生物的转录 转录起始阶段需要转录因子真核生物转录起始时,RN-pol 不直接结合模板, 其起始过程比原核生物复杂转录终止阶段和转录后修饰密切相关 真核生物转录后修饰 ( 一 )mrn 的转录后加工 1. 首 尾的修饰 戴帽 :5 端添加 mppp 一结构 加尾 :3 端添加多聚腺苷酸 (poly ) 结构 剪接去除化学修饰甲基化等 内含子 和连接 外显子 4.RN 编辑 7

8 真核生物转录后修饰 ( 二 )trn 的转录后加工 1. 剪接过程 2. 各种稀有碱基的生成 3. 3 末端加上 -OH ( 三 )rrn 的转录后加工 45SrRN 是主要初级转录产物, 经剪接成为 5.8SrRN 18SrRN 和 28SrRN 1. 复制是指. 以 DN 为模板合成 DN B. 以 DN 为模板合成 RN. 以 RN 为模板合成 DN D. 以 RN 为模板合成 RN E. 以 DN 为模板合成蛋白质 2.DN 复制时除哪种酶外其余均需要. 拓扑异构酶 B.DN 指导的 RN 聚合酶.RN 指导的 DN 聚合酶 D.DN 指导的 DN 聚合酶 E. 连接酶 3. 关于 DN 聚合酶的叙述错误的是. 需模板 DN B. 需引物 RN. 延伸方向为 5 3 D. 以 NP 为原料 E. 具有 3 5 外切酶活性 4. DN 分子上能被 RN 聚合酶特异结合的部位叫. 外显子 B. 增强子. 密码子 D. 启动子 E. 终止子 5. 关于原核 RN 聚合酶叙述正确的是. 原核 RN 聚合酶有 3 种 B. 由 4 个亚基组成的复合物. 全酶中包括一个 σ 因子 D. 全酶中包括两个 β 因子 E. 全酶中包括一个 α 因子 8

9 6. 原核生物参与转录起始的酶是.RN 聚合酶全酶 B.RN 聚合酶核心酶. 引物酶 D. 解链酶 E.RN 聚合酶 Ⅱ 7. 有关真核生物 mrn 的叙述哪一项是正确的. 帽子结构是多聚腺苷酸 B. mrn 代谢较慢. mrn 的前体是 snrn D. 3 端是 7- 甲基鸟苷三磷酸 (m7-ppp) E. 是蛋白质合成的直接模板 休息一会 9

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