普通生物学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、DNA复制1第1页#DNA复制过程复制过程1,促旋酶和解旋酶在复制起点打开双螺旋。2,单链结合蛋白与解开单链结合,预防单链重新聚合为双链。3,引发酶在前导链和后随链上合成10bp左右RNA引物。2第2页4,DNA聚合酶III在引物3末端添加碱基,完成链延伸。5,DNA聚合酶I移除掉RNA引物,同时补平RNA引物3与新合成链缺口。6,DNA连接酶补平后随链上RNA引物5端与新合成链切口。3第3页#Okazaki fragment#Okazaki fragment (冈崎片段冈崎片段)1968 Reiji Okazaki1968 Reiji Okazaki冈崎片段冈崎片段,相对比较短DNA链(大约
2、1000核苷酸残基),是在DNA后随链不连续合成期间生成片段。4第4页DNA半保留复制在在DNA复制过程中,每条单链都复制过程中,每条单链都能指导一条互补链合成形成两个能指导一条互补链合成形成两个子子DNA双链。因为每个子双链。因为每个子DNA双双链中一条来自亲本,另一条是新链中一条来自亲本,另一条是新合成核苷酸链,所以,该复制方合成核苷酸链,所以,该复制方式称为式称为半保留复制半保留复制。5第5页DNA polymerase III6第6页DNA复制(动画)滑动夹子滑动夹子DNA解旋解旋酶酶DNA引物酶DNA聚合酶DNA聚合酶HDNA连接酶7第7页UUUACCATTCCCCAAGGGGGUT
3、TTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGUUUUUUUUUUUUUUUDNA解旋酶打开DNA双链引物酶合成引物(RNA),为复制准备8第8页UUUACCATTCCCCAAGGGGGUTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTGGGTCCCCAAATGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUUUUUGGGGGGGGCCCCCTGTTCCCAAATGTGGGTCC
4、CCAAAGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGG先导链后随链9第9页UUUACCATTCCCCAAGGGGGUTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAAAAGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA先导链后随链DNA聚合酶合成DNA片段10第10页UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTG
5、CCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGG后随链先导链后随链继续合成新引物,然后合成新片段冈崎片段冈崎片段TGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA11第11页UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATG
6、TGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA聚合酶H切除引物片段,并填补缺口,留下一个小缺口(红色区域)12第12页UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGG
7、GCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAADNA连接酶填补小缺口13第13页UUUACCATTCCAAGGGGGUTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAAUUUUUUUUUUUUUUTTGGGGGGGCCCCCGGGG GGGCCCCCCCCAAAAAAAAAAATTTTTAAAAGGGGGGGGGGGGGG
8、GTTTTTGCCCCCAAAAAATTTTTTGGGGGGAAAAAAAACCCCCCCUUGCTAAAGGTGTTCCCAAATGTGGGTCCCCAAA解旋酶脱下,DNA复制完成14第14页 端粒酶端粒酶(telomerase)细胞中负责端粒延长一个逆转录酶逆转录酶15第15页Telomerase activity细胞每分裂一次端粒阈值细胞停顿分裂,生物开始衰落和死亡Whentelomeraseactivityisrepressed直接决定了端粒是否会缩短肿瘤细胞中端粒酶活性是高还是低呢?成熟细胞中端粒酶活性会伴随年纪增加而减弱!16第16页 RNA转录(RNA transcriptio
9、nRNA transcription)17第17页1,RNA化学结构RNA/DNAStructureRNA含有四种基本碱基,即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶(U)。18第18页RNA与DNA区分RNA碱基组成与DNA不一样,RNA没有碱基T(胸腺嘧啶),而有碱基U(尿嘧啶)。RNA只有一条链,在许多区段可发生本身回折,使部分A-U、G-C碱基配对,从而形成短不规则螺旋区。不配正确碱基区膨出形成环,被排斥在双螺旋之外。19第19页#基因表示基因表示:DNA RNAProtein解螺旋解螺旋转录转录去掉内含子去掉内含子合成蛋白质合成蛋白质20第20页在RNA聚合酶催化下,以一段DNA链为模板合成R
10、NA,从而将DNA所携带遗传信息传递给RNA过程称为转录(transcription)。经转录生成RNA有各种,主要是rRNA,tRNA,mRNA,snRNA(smallnuclearRNA和HnRNA等。DNA 转录转录RNA转录:DNA模板指导下RNA合成21第21页复制和转录区分复制和转录区分 22第22页转录是以转录是以 DNADNA为模板合成为模板合成RNA,RNA,而且只是以单股而且只是以单股DNA DNA 为模板,为模板,所以含有不对称性;所以含有不对称性;用以转录单链用以转录单链DNA,DNA,称为模板链称为模板链,与复制不一样,转录是局与复制不一样,转录是局部部,从开启子开始
11、到终止子结束从开启子开始到终止子结束,为一个转录单位为一个转录单位;转录不需要引物;转录不需要引物;转录忠实性相对弱;转录忠实性相对弱;转录首先得到转录首先得到RNARNA前体,然后再进行加工转变为成熟前体,然后再进行加工转变为成熟RNA.RNA.转录特点转录特点 23第23页转录(转录(transcription)不对称性就是指以双链)不对称性就是指以双链DNA中一条链作为模板进行转录,从而将遗传信中一条链作为模板进行转录,从而将遗传信息由息由DNA传递给传递给RNA。对对于于不不一一样样基基因因来来说说,其其转转录录信信息息能能够够存存在在于于两两条不一样条不一样DNA链上。链上。转录不对
12、称性转录不对称性24第24页能够转录能够转录RNA那条那条DNA链称为链称为模板链模板链(template strand),也称作,也称作反义链反义链。与模板链互补另一条与模板链互补另一条DNA链称为链称为编码链编码链(coding strand),也称为,也称为有意义链有意义链。模板链模板链编码链编码链55335525第25页5GCAGTACATGTC 33CGTGATGTACAG 5编码链编码链模板链模板链mRNA5GCAGUACAUGUC 3转录转录NAla Val His Val C蛋白质蛋白质翻译翻译模板链、编码链与转录及翻译关系模板链、编码链与转录及翻译关系26第26页Sense
13、strand and antisense strand35new RNA strand3535template strand*coding strand*GTACGUACCATGnegative strandantisense strandpositive strandsense strandWatson strandCrick strand27第27页RNA转录合成时,只能向一个方向进行聚合,转录合成时,只能向一个方向进行聚合,所依赖模板所依赖模板DNA链方向为链方向为35,而,而RNA链合链合成方向为成方向为53。转录单向性转录单向性28第28页RNA转录合成时,以转录合成时,以DNA作为
14、模板,在作为模板,在RNA聚合酶催化下,连续合成一段聚合酶催化下,连续合成一段RNA链,各条链,各条RNA链之间无需再进行连接。链之间无需再进行连接。转录连续性转录连续性29第29页RNA转录合成时,只能以转录合成时,只能以DNA分子中某一段作为分子中某一段作为模板,故存在特定起始位点和特定终止位点。模板,故存在特定起始位点和特定终止位点。特定起始点和特定终止点之间特定起始点和特定终止点之间DNA链组成一个链组成一个转转录单位录单位,通常由转录区和相关调整次序组成。,通常由转录区和相关调整次序组成。有特定起始和终止位点有特定起始和终止位点30第30页#基因表示需要开启子(Promoter)RN
15、A聚合酶特异特异性识别和结合DNA序列。开启子(Promoters)就像“开关”,决定基因活动。31第31页Promoter 开启子开启子 is a region of DNA where RNA polymerase binds to initiate transcription.Startpoint(起始位点起始位点)refers to the position on DNA corresponding to the first base incorporated into RNA.Terminator(终止子)(终止子)is a sequence of DNA that causes R
16、NA polymerase to terminate transcription.Transcription unit(转录单位)(转录单位)is the distance between sites of initiation and termination by RNA polymerase.转录关键部件转录关键部件32第32页Upstream(上游)(上游)identifies sequences proceeding in the opposite direction from expression.Downstream(下游)(下游)identifies sequences proc
17、eeding farther in the direction of expression.33第33页原核生物转录34第34页原核生物中原核生物中RNA聚合酶全酶由五个亚基组成,聚合酶全酶由五个亚基组成,即即 2。亚基亚基与与转录起始点识别转录起始点识别相关,在转录合成开始相关,在转录合成开始后被释放;余下部分(后被释放;余下部分(2)被称为)被称为关键酶关键酶,与与RNA链聚合链聚合相关。相关。原核生物原核生物RNARNA聚合酶聚合酶关键酶关键酶(core enzyme)全酶全酶(holoenzyme)35第35页原核生物原核生物RNARNA聚合酶亚基功效聚合酶亚基功效36第36页RNA聚
18、合酶开始结合到基因上游序列开启子开启子 promoter 决定转录起始位点决定转录起始位点PromotershortnucleotidesequencerecognizedbyRNApolymerase由RNA聚合酶识别短DNA序列AllpromotersinE.colihavesimilarsequence(allrecognizedbysamepolymerase)Transcription Initiation 转录转录37第37页原核生物转录起始区一致性序列-35box5-TTGACA-3(Sextamabox)-10box5-TATAAT-3(Pribnowbox)38第38页大肠杆
19、菌开启子共有序列功效大肠杆菌开启子共有序列功效AGTCTTGACAAATTTAAATAACTGTAATPribnow框框-10-35识别区识别区16-19bp5-9bp起点被被RNA聚合酶识别区段就是位于转录起始点聚合酶识别区段就是位于转录起始点35区区TTGACA序列序列。RNA聚合酶与该区结合后,即滑动至聚合酶与该区结合后,即滑动至10区区TATAAT序列序列(Pribnow盒),并开启转录。盒),并开启转录。39第39页ThesubunitofRNApolymeraserecognizespromoter.40第40页Closed complex(全酶与DNA结合)RNA聚合酶与聚合酶与
20、DNA结合结合DNA 保持双链保持双链.41第41页The DNA strand separate over a distance of 14 bp(-11 to+3)around the start site(+1 site)DNA双链在起始位点附近打开双链在起始位点附近打开Open complex42第42页 DNA局部双链解开。局部双链解开。RNA聚合酶全酶聚合酶全酶(2)与模板(开启子与模板(开启子区)结合。区)结合。在在RNA聚合酶作用下发生第一次聚合反应,聚合酶作用下发生第一次聚合反应,形成转录起始复合物。产生第一个核苷酸形成转录起始复合物。产生第一个核苷酸(+1)转录起始过程:转
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