口腔微生物分子生物学1课件.ppt

口腔疾病分子生物学 第一节 分子遗传学基础 一、生命的主要遗传物质----DNA （二）核酸的组成、分布及基本化学结构 核酸是一种高分子化合物，它的基本单体是核苷酸。 每一个核苷酸由三部分组成，一个磷分子，一个糖分子，一个碱基。 根据核苷酸的组成，核酸分为脱氧核糖核酸和核糖核酸。 DNA与RNA的区别 糖 碱基 结构 DNA RNA 脱氧核糖 核糖 腺嘌呤 胞嘧啶 腺嘌呤 胞嘧啶 鸟嘌呤 胸腺嘧啶 鸟嘌呤 尿嘧啶 双链 单链 二、DNA复制 （一）DNA复制中的几个概念 1.复制子（replicon） DNA复制是与细胞的分裂相联系的，主要表现在DNA复制的起始就意味着将要进行下一次分裂。在DNA完成之前，下一次细胞分裂就不会开始。 一个单独的DNA复制单位称为复制子。 每一个复制子都含有一个复制起点序列，又称复制原点，也常含有一个末端序列，复制的过程在此终止。 复制是在起始阶段控制的，一旦开始复制，就会继续进行下去，直到复制完成。 DNA多聚酶种类 DNA多聚酶Ⅲ是DNA复制的主要合成酶。 合成DNA 还需要下列因素： DNA的前体材料，四种脱氧核苷三磷酸 Mg++的存在 一小段DNA或RNA分子的3’-OH 一个DNA模板 DNA多聚酶的另一个重要特征是具有3’ →5’方向的内切酶功能。 （二）DNA复制的方式 1.半保留复制 2.半不连续复制 半保留复制 DNA复制的特点 新合成的子代DNA与亲代DNA完全一样，保证了遗传的稳定性。 半不连接复制 引导链：5’ → 3’方向的DNA合成 滞后链：3’ → 5’方向，冈崎片段 三、基因表达 （一）RNA的类型 发卡环：-AUUCGGA……UAAGCCU- 种类 信使RNA（mRNA) 核蛋白体RNA（rRNA) 转运RNA（tRNA) (二)RNA的生物合成——转录 转录:在RNA多聚酶作用下，以DNA为 模板合成RNA的过程。 1.转录的模板和方向： 有意义链：模板链（3’ →5’DNA链） 反义链：非模板链 2.RNA多聚酶与启动子 启动子：能特异性地与RNA多聚酶 结合，引发RNA合成。 从DNA上特定起始序列（启动子）开始，至终止信号结束 3.转录的起始与延伸 4.内含子和外显子的概念 原核生物：基因是连续的DNA片段 真核生物：基因由若干个不连续的DNA片段组成的。 内含子：插入序列，它是位于基因的内部，能够被转录的一段DNA。但在转录后，与之相应的那部分转录产物在拼接中被去掉了。 外显子：基因中与成熟的mRNA相对应的DNA片段，它不仅包括蛋白质编码的部分，而且包括5’和3’末端不翻译的前导序列和尾随序列。 釉原蛋白基因表达示意图 （三）蛋白质的生物合成——翻译 1.遗传密码 遗传密码的性质 所有的密码都是由三个连续的核苷酸组成，相邻的两个密码之间没有间隔的核苷酸存在 3个终止密码子UAA,UGA,UAG，起始密码子：AUG 密码子具有兼并性 通用性 2.蛋白质的生物合成——翻译 蛋白质的合成过程 Ⅰ.氨基酸活化 氨基酸结合至tRNA，即氨基酸活化，由氨酰-tRNA 合成酶催化。 氨基酸与tRNA结合后，由tRNA根据遗传密码子将氨基酸按顺序排列合成蛋白质。 Ⅱ.蛋白质合成的起始 蛋白质合成在核糖体上进行，核糖体由tRNA和核糖体蛋白质构成。 在细菌中，蛋白质合成的第一个氨基酸是甲酰化甲硫氨酸（fMet)。它与相应的tRNA结合成甲酰甲硫tRNA，只有它才能识别起始密码并进入核糖体的特定部位，从而启动蛋白质的合成 AUG→甲酰化甲硫氨酸（fMet) Ⅲ.肽链的形成和延伸、合成的终止 终止码UAA、UGA、UAG Ⅳ蛋白质合成的终止 终止密码子 3.新生多肽的加工 Ⅰ. fMet水解 Ⅱ. 磷酸化、糖基化、甲基化修饰 Ⅲ. 信号肽 蛋白质向细胞外分泌 四、基因表达 五、基因表达的调节 最初从一个受精卵，在个体发育过程中分化形成各种细胞组织和类型，最终形成一个完整的生物体。 机体的每一个细胞都有一套完全相同的基因 共同表达的基因 维持细胞基本结构、功能 特异性表达的基因 红细胞产生血红蛋白 B淋巴细胞产生抗体 成牙本质细胞分泌牙本质蛋白 基因表达调控的原因动力 细胞内 细胞间 或细胞与外界环境间关系的变化。 基因表达调节的方式 启动子 强启动子与RNA多聚酶有较强的结合能力，转录水平较高 弱启动子则反之。 基因表达调节的方式 调节蛋白的作用 — 负向调节 — 正向调节 负向调节 （一）乳糖操纵子学说 大肠杆菌的乳酸