重庆医科大学：《分子生物学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 遗传信息的表达

第二章遗传信息的表达 易发平 基础医学院生物化学与分子生物学教研室

第二章 遗传信息的表达 易发平 基础医学院生物化学与分子生物学教研室

第一节相关知识 核酸的结构 什么是基因 三、基因组(genome).和基因组结构 第二节 DNA复制 一、DNA复制的基本特点 二、原核生物染色体DNA的复制 三、其它环状DNA分子的复制 四、真核生物染色体DNA复制的特点 第三节遗传信息的表达 一、转录 二、翻译 第四节 外源基因的表达 一、外源基因在原核系统中的表达 二、外源基因在真核系统中的表达外源 三、外源基因表达的几种方式

第二节 DNA复制 一、DNA复制的基本特点 二、原核生物染色体DNA的复制 三、其它环状DNA分子的复制 四、真核生物染色体DNA复制的特点 第三节 遗传信息的表达 一、转录 二、翻译 第一节 相关知识 一、核酸的结构 二、什么是基因 三、基因组（genome）和基因组结构 第四节 外源基因的表达 一、外源基因在原核系统中的表达 二、外源基因在真核系统中的表达外源 三、外源基因表达的几种方式

第一节 相关知识 核酸的结构 核酸（nucleic acid)是以核苷酸为基本组成单位的 生物大分子。天然存在的核酸有两大类，一类为脱氧核糖 核酸（deoxyribonucleic acid,DNA),另一类为核糖核 酸（ribonucleic acid,RNA)。DNA存在于细胞核和线粒 体内，RNA存在于细胞质和细胞核内。DNA和RNA是遗传的物 质基础。(prion(朊病毒)也是遗传物质？)

核酸（nucleic acid）是以核苷酸为基本组成单位的 生物大分子。天然存在的核酸有两大类，一类为脱氧核糖 核酸（deoxyribonucleic acid, DNA），另一类为核糖核 酸（ribonucleic acid, RNA）。DNA存在于细胞核和线粒 体内，RNA存在于细胞质和细胞核内。DNA和RNA是遗传的物 质基础。（prion(朊病毒)也是遗传物质？） 一、核酸的结构 第一节 相关知识

核酸的基本组成单位是核苷酸(nuc leotide),核苷酸 则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。构成核苷酸的 碱基(base)主要有五种，腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G) 胞嘧啶(C)和胸腺嘧啶（T)，及尿嘧啶(U)。 二、什么是基因？ 基因（gene)是DA分子中的某一特定的核苷酸序列，经过 复制可以传递给后代，经过转录和翻译可以产生维持正常 生命活动的生物大分子(RNA和蛋白质)。基因具有可遗传 性、可表达性、可移动性（转座单元、跳跃基因）、不连 续性（内含子intron、断裂基因)和重叠性（重叠基因) 的特征

核酸的基本组成单位是核苷酸（nucleotide），核苷酸 则由碱基、戊糖和磷酸三种成分连接而成。构成核苷酸的 碱基（base）主要有五种，腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G）、 胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T），及尿嘧啶（U）。 基因（gene）是DNA分子中的某一特定的核苷酸序列，经过 复制可以传递给后代，经过转录和翻译可以产生维持正常 生命活动的生物大分子（RNA和蛋白质）。基因具有可遗传 性、可表达性、可移动性（转座单元、跳跃基因）、不连 续性（内含子intron、断裂基因）和重叠性（重叠基因） 的特征。 二、什么是基因？

非编码序列 3′ 调控序列 内含子 编码序列 非编码序列

非编码序列 5′ 3′ 调控序列 非编码序列 内含子 编码序列

1、原核基因的结构特征 原核基因组常以操纵子(operon)的形式作为表达和调控 的基本单元，它包括功能上彼此相关的结构基因和调控部位， 受调节基因产物的调节，转录产物为单个多顺反子。 阻谒蛋启动子操纵基因 结构基因 白基因 lacl lacO lacZ lacY lacA 大肠杆菌乳糖操纵子结构

1、原核基因的结构特征 原核基因组常以操纵子（operon）的形式作为表达和调控 的基本单元，它包括功能上彼此相关的结构基因和调控部位， 受调节基因产物的调节，转录产物为单个多顺反子。 大肠杆菌乳糖操纵子结构 lacI P lacO lacZ lacY lacA 阻遏蛋 启动子 白基因 操纵基因 结构基因

2、 原核生物的RNA聚合酶和启动子 (1)原核RNA聚合酶(RNA polymerase.) 亚基 基因 数目 组成 功能 ropA 2 核心酶 结合启动子，连接郯和” B ropB 核心酶 结合碱基，合成RNA ropC 1 核心酶 结合启动子10区(TATAbox) 0 ropD 1 全酶 结合启动子35区，其始转录 (2) 原核启动子（promoter) ①启动子是基因5端上游的一段启动基因转录的核苷酸 序列，是RNA pol和其他转录因子结合的部位

2、原核生物的RNA聚合酶和启动子 （2）原核启动子（promoter） ①启动子是基因5′端上游的一段启动基因转录的核苷酸 序列，是RNA pol 和其他转录因子结合的部位。 （1）原核RNA 聚合酶（RNA polymerase） 亚基 基因 数目 组成 功能   ’  ropA 2 核心酶 结合启动子，连接和’ ropB 1 核心酶 结合碱基，合成RNA ropC 1 核心酶 结合启动子-10区（TATA box） ropD 1 全酶 结合启动子-35区，其始转录

②原核基因的启动子定位在转录起始位点(initiation site, IS)上游5-10bp处，由-35区和-10区组成，从启动子到终止 子(terminator)为一个转录单位。 ③-10区的碱基序列较保守，由T和A组成，大肠杆菌的 10区为TATAAT,故称TATA box.或pribnow box。 ④-35区的碱基序列以TTG最为保守，大肠杆菌的-35区 为TTGACA,o因子识别并结合-35区，RNA聚合酶的特 异性由σ因子决定，而启动子的强弱则由-35区和σ因子的 特异性和亲和力决定。 从IS到-10区之间的5-10bp间隔称5-leader)序列

②原核基因的启动子定位在转录起始位点（initiation site， IS）上游5-10bp处，由-35区和-10区组成，从启动子到终止 子（terminator）为一个转录单位。 ③ -10区的碱基序列较保守，由T和A组成，大肠杆菌的- 10区为TATAAT，故称TATAbox或 pribnow box。 ④ -35区的碱基序列以TTG最为保守，大肠杆菌的-35区 为TTGACA，  因子识别并结合-35区，RNA聚合酶的特 异性由 因子决定，而启动子的强弱则由-35区和因子的 特异性和亲和力决定。 从IS到-10区之间的5-10bp间隔称5 ′-leader序列

⑤大肠杆菌基因启动子图示 启动子 5-leader 1+1 -35 -10 IS 上游 下游

⑤大肠杆菌基因启动子图示 -35 -10 IS 5-leader +1 上游 下游 5′ 启动子

3、真核基因的结构特证 大多数真核基因的编码序列被不能编码的额外序列所分 隔，以不连续的方式排列在DNA上，因此这类基因也叫断 裂基因(split gene)。隔断基因的线性表达而在剪接过程中 被除去的核酸序列称内含子(intron),在断裂基因及其初 级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列叫外显 子(exon)

大多数真核基因的编码序列被不能编码的额外序列所分 隔，以不连续的方式排列在DNA上，因此这类基因也叫断 裂基因（split gene）。隔断基因的线性表达而在剪接过程中 被除去的核酸序列称内含子（intron），在断裂基因及其初 级转录产物上出现，并表达为成熟RNA的核酸序列叫外显 子（exon）。 3、真核基因的结构特证