细胞生物学课程第9章基因信息的传递与蛋白质合成2014新版.ppt

第九章 基因信息的传递与蛋白质合成 学习目的与要求 1.掌握基因的概念及结构特点，转录和翻译的基本过程。 2.掌握乳糖操纵子的调控方式及真核生物基因调控的特点。 3.熟悉转录和翻译后的加工和修饰过程。 4.了解肽链合成后的输送过程，基因表达的特点和方式。 第一节 基因与基因的结构 一、基因的概念 按照分子生物学理论，基因的概念应当是： 编码有功能蛋白质多肽链或RNA分子所必需的全部核酸序列（即DNA序列）。 根据上述概念，一个基因的结构包括两部分： 编码蛋白质肽链或RNA分子的核酸序列（编码区） 保证转录所必需的非编码的调控序列（位于编码区上游5’端的启动子序列、内含子（intron）和位于编码区下游3’端的终止子序列）。 结构基因与调控基因的概念 二、基因组的概念 “基因组”是表示某物种单倍体的总DNA，即含有生物一整套遗传信息的遗传物质，泛指一个细胞或病毒的全部遗传信息。 三、中心法则 已知的遗传信息传递流向： 遗传信息传递的中心法则 * DNA通过复制，将基因信息代代相传。 * DNA通过基因表达，决定了蛋白质的结构、功能。 * RNA参与DNA遗传信息的表达 * RNA也可作为某些病毒遗传信息的载体 四、基因的结构与特点 基因的结构 人类结构基因(真核基因）有4个区域： ①编码区，包括外显子与内含子； ②前导区，位于编码区上游，相当于mRNA5’末端非编码区（非翻译区）； ③尾部区，位于mRNA3’末端编码区下游，相当于末端非编码区（非翻译区）； ④调控区，包括启动子和增强子等。 原核启动子 真核启动子 真核细胞启动子与原核启动子结构差异，主要由TATA盒及其上游的CAAT盒和/或GC盒组成。 3. 终止子 基因末端具有转录终止功能的特定序列。终止子序列转录后形成发夹结构，使RNA聚合酶脱落，终止转录。 4.基因家族 含义: 真核生物的基因组中有许多来源相同,结构相似,功能相关的基因,这样的一组基因称为一个基因家族(gene family). 特点： ① 基因家族的成员可以串联排列在一起,形成基因簇(gene cluster)或串联重复基因,如rRNA,tRNA和组蛋白的基因; ②有些基因家族的成员也可位于不同的染色体上,如干扰素、珠蛋白基因; ③有些成员不产生有功能的基因产物,这种基因称为假基因。 5.重复序列 几乎所有的真核细胞（酵母除外）的基因组DNA中都具有重复序列。 重复序列可分为以下类型： (1)低度重复序列，一般有1-10个拷贝。 (2)中度重复序列，有10-1000拷贝。属于非编码序列。如人类Alu家族，功能可能与转录调控、hnRNA加工有关。 (3)高度重复序列，几千个拷贝，数可达106以上,往往分布于着丝粒区和染色体端部，如卫星DNA。可能与基因表达调控及染色体结构的维持有关。 6.移动基因 概念：移动基因（movable gene）又叫转位因子（transposable elements）,由于它可以在染色体基因组上移动，甚至可在不同染色体间跃迁，故又称跳跃基因（jumping gene）。 有三种类型： 1.插入序列（IS），其长度为数百个到数千个碱基对之间。 2.转位子（Tn)，即两侧的IS和一个中心序列（带有标记基因） 3.噬菌体Mu和D108。 逆转录病毒本身实际上就是转位子！ 7.重叠基因 8.假基因 假基因:与有功能的基因在核苷酸顺序的组成上非常相似,却不具有正常功能的基因。 正常基因在染色体的不同位置上的复制品,由于突变积累的结果而丧失活性。 例如： 非洲爪蟾核糖体5sRNA的基因 编码蛋白质的结构基因也有相应的假基因。如小鼠、兔和人的α或β球蛋白的假基因。 第二节、基因的转录 （一）基因转录的一般特点 （二）原核细胞的基因转录 （三）真核细胞的基因转录与转录后加工 （一）基因转录的一般特点 以DNA双螺旋中反义链为为模板，按照碱基互补配对原则，以四种核苷三磷酸ATP、GTP、CTP、UTP为原料，在RNA聚合酶作用下，合成RNA的过程。 1.转录基本特征 对一个基因组，转录只发生在一部分基因。 RNA的合成方向是: 5’→ 3’ RNA合成的起始不需要引物。 RNA合成以NTP（ ATP、GTP、CTP、UTP）为底物，遵循严格的碱基互补配对原则。 新合成的RNA 5’端具有三磷酸结构，第一个常为嘌呤核苷酸。 不对称转录 2.不对称转录 — 为模板链，也称反义链，与mRNA互补； — 为编码链，也称有意义链； （二）原核细胞的基因转录 1.原核细胞基因转录的主要因子 （1）原核细胞只有一种RNA聚合酶。 （2）ρ因子: 识别基因末端的终止信号，停止转录。 ?亚基识