人工基因组的设计与合成-复习课

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• 翻译——肽链的生物合成过程
从 mRNA 的 起 始 密 码 子 AUG 开 始 ， 按 5ˊ→3ˊ方向逐一读码，直至终止密码 子。于是，合成中的肽链从起始甲硫氨 酸开始，从N端→C端延长，直至终止密 码子前一位密码子所编码的氨基酸。
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遗传密码的特点
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DNA双螺旋结构模型要点（2）
疏水的碱基位于双螺旋的内侧，亲水的磷 酸和脱氧核糖基位于螺旋外侧。碱基平面 与螺旋轴垂直，脱氧核糖平面和碱基与中 心轴平行。由于几何形状的限制，碱基对 只能由嘌呤和嘧啶配对，即A与T，G与C。 这种配对关系，称为碱基互补。
DNA
RNA
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不对称转录(asymmetric transcription)： 在DNA分子双链上某一区段，一股链用作
模板指引转录，另一股链不转录 。
转录单元：一段 被转录成单链RNA 的 DNA序列，它 起始于启动子， 结束于终止子。
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转录过程只以基因组DNA中编码RNA（mRNA、 tRNA、rRNA及小RNA）的区段为模板。把 DNA分子中能转录出RNA的区段，称为结构
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• 磷酸和脱氧核糖是双螺旋的骨架
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A和T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。
• 碱基配对决定了核酸的特异性
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DNA双螺旋结构模型要点（3）
2.0 nm
由于碱基对排列
的方向性，使得
碱基对占据的空
间是不对称的，
因此，在双螺旋
小 沟
的表面形成大小Biblioteka Baidu
两个凹槽，分别
称为大沟和小沟，
二者交替出现。
大
沟
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DNA双螺旋结构模型要点（4）
双螺旋横截面的直径约为 2nm，相邻两个碱基平面 之间的距离（轴距）为 0.34nm，每10个核苷酸 形成一个螺旋，其螺距 （即螺旋旋转一圈）的高 度为3.4 nm。
DNA二级结构
Watson 和 Crick 于1953年提出了DNA 双螺旋结构模型，说明了DNA 的二级 结构。（即B型DNA）
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DNA双螺旋结构模型要点（1）
螺旋中的两条链反向平行，即其中一条链的方 向为5’→3’,而另一条链的方向为3’→5’,两条链 共同围绕一个假想的中心轴呈右手双螺旋结构。
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
半保留复制
CG CG AT CG TA GC GC
复制过程
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AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
DNA半保留复制图示：
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特点二：DNA的复制是半不连续的
• DNA 复制在合成前导链（leading strand) 时是连续 的；而在合成滞后链(lagging strand)时是先形成冈 崎片段（ Okazaki fragment ），随后再将它们连接 而成大片段。因滞后链是不连续合成的而先导链是 连续合成的，所以我们称之为半不连续复制 （semidiscontinuous replication)。
复制
RNA 翻译 蛋白质
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DNA复制的特点
特点一：DNA的半保留复制
以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式 合成子代DNA，这样新形成的子代DNA 中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则 是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。
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5 解链方向
3
3
先导链
3´ 冈崎片段
3´ 3´ 滞后链
3´
5
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转录的特点
转录 (transcription)
以DNA的一条链为模板合成一条互补的RNA 的过程 。
转 录
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DNA双螺旋结构模型要点（5）
两条链借碱基之间的氢键 和碱基堆积力（即碱基之 间的范德华力）牢固的连 接起来，维持DNA双螺旋 的三维结构。
两条链是互补关系。
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§1 核酸与基因
中心法则
复制
DNA
转录 逆转录
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转录的四个阶段
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转录可以分为4个阶段：模 板识别、起始、延伸和终 止。
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蛋白质生物合成的概念
定义 蛋白质生物合成(protein biosynthesis) 也 称 翻 译 (translation) ， 是 生 物 细 胞 以 mRNA 为模板，按照mRNA分子中核苷酸的排列顺序所 组成的密码信息合成蛋白质的过程。
基因。
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模板链(template strand)：DNA双链中仅有一股链作为模板转 录成RNA，也称作Watson（W）链(Watson strand)、负（-）链 (minus strand)或反意义链(antisense strand)。
编码链(coding strand)：与模板链相对应的互补链，其编 码区的碱基序列与mRNA的密码序列相同（仅T、U互换），也 称作Crick（C）链（Crick strand）、正（+）链(plus strand)，或有意义链(sense strand)。
复习大纲
§ 1 核酸与基因 § 2 基因表达与调控 § 3 现代生物技术 § 4 人工合成酵母染色体
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§1 核酸与基因
➢ DNA是遗传物质，而蛋 白质不是遗传物质。
➢ 核酸的化学组成
➢ 核酸的基本组成单位 ——核苷酸
➢ DNA结构特点
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