《生物化学》第七版教案(完整)

安阳职业技术学院教案院系：教研室：姓名：课程名称：时间课程名称课程简介对教师的要求教材选用参考书籍教学主要内容备注教案单位：基础医学院教研室：生物化学教研室姓名：唐微课程名称：生物化学日期：2008年9月授课章节授课对象学时时间授课地点教材教学目的要求教学重点难点教学方法教具授课提纲教学主要内容备注一、中心法则、复制的概念，复制的基本规律1．中心法则（centraldogma）：遗传信息传递的规律。2．复制的概念：以DNA为模板合成DNA的过程称DNA的复制，碱基互补配对规律是DNA复制的分子基础。3.复制的基本规律：（1）半保留复制半保留复制：DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自为模板按碱基互补配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一条单链则完全重新合成，两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致，这种复制方式称为半保留复制。实验依据：1958年，M.Messelson和F.W.Stahl用实验证明半保留复制。意义：半保留复制的阐明，对了解DNA的功能和物种的延续性有重大意义。接半保留复制的方式，子代保留了亲代DNA的全部遗传信息，体现代与代之间DNA碱基序列的一致性。（2）半不连续复制DNA双螺旋的两股单链走向相反，一链为5’至3’方向，另一条链为3’至5’方向，复制时所形成的复制叉上的两股母链也是走向相反，因此复制时，沿母链的3’至5’是连续合成的而沿母链5’至3’方向为不连续合成的。这种复制方式称为半不连续复制。二、DNA复制的酶学1.DNA复制的化学反应复制是在酶的参与下的核苷酸聚合过程，需要多种生物分子的共同参与。(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+PPi2.DNA复制所需要的原料底物：dATP、dGTP、dCTP、dTTP；聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶，简称为DNA-pol；模板：解开成单链的DNA母链；引物：一小段RNA；其它酶和蛋白质因子。3.DNA聚合酶类型及特点：DNA聚合酶具有5’→3’的聚合性质，作用：DNA的延伸；5’→3’的核酸的内切酶性质，作用：切除错误DNA片段；3’→5’的核酸外切酶性质，作用：即时校对。4.参与复制中的几何酶及其它酶。引发酶：合成一段RNA引物，供DNA复制的起始；解旋酶：将两螺旋DNA解开成单链，有利于复制；单链结合蛋白：将解开的双链结合，防止重新退火；DNA连接酶：将DNA片段连接起来；拓扑酶：使打结的双链断裂后重新连接，消去超螺旋。三、DNA生物合成过程1、复制的起始；DNA的复制有固定的起始点，一般从富含AT较多的地方开始复制。先是DNA解链酶将双链DNA解开成双链，然后单链结合蛋白结合上去，防止双链重新退火变成双链。同时，引发酶合成一段与DNA复制点碱基序列配对的RNA，提供OH基团，为合成作准备。2、复制的延长；在DNA聚合酶的催化下，按照碱基因互补配对规律逐加入底物，链逐渐延长。3、复制的终止；到达复制子末端后，水解引物，DNA聚合酶填补缺口，DNA连接酶连接，完成DNA的复制。4、真核生物DNA复制后末端的补平；真核生物的DNA复制完成后，5‘端由于没有引物，这时候由端粒酶补平。端粒酶是种反转录酶，自身带模板，在DNA的末端逐渐加上碱基，形成完整的DNA分子。5、滚环复制和D环复制。四、逆转录1、逆转录概念、逆转录酶的特点；以RNA为模板合成DNA的过程称逆转录。逆转录酶：依赖RNA的DNA聚合酶。2、逆转录的基本过程。五、DNA损伤（突变）与修复1、突变的意义（1）突变是进化、分化的分子基础；（2）只有基因型改变的突变；（3）致死性的突变；（4）突变是某些疾病的发病基础。2、引发突变的因素引起突变的因素主要有物理因素、化学因素、化学诱变剂等。物理因素：紫外线和各种辐射，其中紫外引起DNA链上相邻的两个嘧啶碱基发生共价结合，生成嘧啶二聚体或称TT、CC二聚体。3、突变的分子改变类型；（1）错配（2）缺失、插入和移框（3）DNA分子重排4、DNA损伤的修复类型。（1）光修复通过光修复酶使嘧啶二聚体解聚，DNA恢复正常。（2）切除修复将损伤的DNA单链直接水解，然后以相对的DNA单链的正常部分作模板而修复损伤的DNA。（3）重组修复损伤面太大，又不能及时修复的DNA可先进行复制，然后把正常的DNA补到缺口，这样各部都有一条正常链，以之为模板合成双链DNA。（4）SOS修复DNA损伤太多、难以继续复制而诱发出的一系列复制修复过程。思考题1．什么是遗传信息传递的中心法则？2．DNA复制遵循什么原则？3．DNA聚合酶有什么性质，其作用是什么？4．参与DNA复制的几何酶有哪些，各起什么作用？5．什么是半不连续复制和半保留复制，各自的实验依据是什么？6．DNA复制的基本过程是什么？7．什么是冈奇片段？8．什么是复制叉（replicationfork）、复制体(replicasome)、复制子(replicon)？9．什么是逆转录，其基本过程是什么？10．什么是突变，哪些因素引起DNA突变？11．突变的分子改变类型有哪些？12．DNA损伤有几种类型，其修复过程如何？授课特点1.首先把前面所学的第一篇和第二篇的内容进行概要复习，再通过图片和实例切入到本篇所要学习的内容，承上启下；2.先介绍本篇和本章内容概要，教学目标和要求，使学生明了本篇和本章应该学习哪些内容和重点内容；3.就相应内容联系临床和生活实例，提高学习兴趣；4.采用启发式教学，适当提问，启迪学生思维；5.介绍学习方法，提高教学效果。授课章节第三篇基因信息传递·第十一章转录授课对象2007级本科临床专业1、2、3班学时4时间2008.10.19/26授课地点5315、5506、2301教室教材《生物化学》·第七版·人民卫生出版社教学目的要求1、掌握：复制与转录的区别与联系，RNA聚合酶的组成、结构，原核生物和真核生物的启动子的组成特点，真核生物的转录后加工。2、熟悉：顺式作用元件、反式作用因子，转录的基本过程。3、了解：RNA转录因子的结合及启动。教学重点难点1.重点：复制与转录的区别与联系，原核生物RNA聚合酶的组成及各亚基的功能，真核生物RNA聚合酶的种类及产物，原核生物转录终止子的类型及结构。2.难点：原核生物和真核生物启动子的组成及特点。教学方法大课讲授，适当结合临床教具多媒体教学课件授课提纲概述，遗传传递的中心法则、转录的概念等5mins第一节转录的模板及引物1．转录模板10mins2．RNA聚合酶25mins第二节转录过程1．原核生物的RNA聚合酶及其启动子20min2．真核生物的RNA聚合酶及其启动15mins小结5mins第三节转录的基本过程1．原核生物转录的基本过程20mins2．真核生物转达录的基本过程15mins第四节真核生物转录后修饰1．真核生物mRNA转录后加工15mins2．tRNA转录后加工15mins3．rRNA转录后加工10mins总结5mins教学主要内容备注一、中心法则、转录的概念、转录的基本规律1．中心法则（centraldogma）：遗传信息传递的基本规律。2．转录的概念：以DNA为模板合成RNA的过程称转录，碱基互补配对规律是也是转录的分子基础。3.转录的基本规律：不对称转录，它包括发下两个主面含义。（1）转录时只有一条链作模板进行转录；（2）模板并非永远在同一条链上。二、转录的化学反应及其原料1.转录的化学反应：复制是在酶的参与下的核苷酸聚合过程，需要多种生物分子的共同参与。(NMP)n+NTP→(NMP)n+1+PPi2.RNA转录所需要的原料等：底物：ATP、GTP、CTP、TTP；聚合酶：依赖DNA的RNA聚合酶，简称为RNA-pol；模板：解开成单链的DNA母链；其它酶和蛋白质因子。3.转录的基本过程：与DNA链合成一样，RNA链的合成也是从5’向3’端进行的，此过程由RNA聚合酶（RNApolymerase）催化。RNA聚合酶首先在启动子部位（promoter）与DNA结合，形成转录泡(transcriptionbubble)，并开始转录。在原核生物中只有一种RNA聚合酶完成所有RNA的转录；而在真核生物中，有3种不同的RNA聚合酶控制不同类型RNA的合成。RNA合成也同样遵循碱基配对的规则，只是U代替了T。4.原核生物RNA聚合酶：RNA聚合酶具有5’→3’的聚合性质。包括核心酶和全酶，核心酶由α2ββ’构成，核心酶加上σ因子为全酶，即σα2ββ’，其中σ亚基识别转录起始点，α亚基决定哪些基因被转录，β’亚基与模板结合，β亚基具有催化功能。5.RNA合成的一般特点：RNA的合成与DNA合成从总体上看来非常相似，但有以下三方面明显不同：①所用的原料为核苷三磷酸，而在DNA合成时则为脱氧核苷三磷酸；②只有一条DNA链被用作模板，而DNA合成时两条链分别用作模板；③RNA链的合成不需要引物，而DNA合成一定要引物的引导。转录合成的RNA链，除了U替换为T外，与用作模板的DNA链互补，而与另一条非模板链相同。如果转录的RNA是mRNA，其信息最后通过密码子决定蛋白质的合成。通常将用作模板进行RNA转录的DNA链称作为模板链(templatestrand)；而另一条则称为非模板链(nontemplatestrand).二、原核生物RNA的合成通常把转录后形成一个RNA分子的一段DNA序列称为一个转录单位（transcriptunit）。一个转录单位可能刚好是一个基因，也可能含有多个基因。在细菌等原核生物中一个转录单位通常含有多个基因，而真核生物中则大多含有一个基因。RNA的转录可以分为三步：1.RNA链的起始；2.RNA链的延长；3.RNA链的终止及新链的释放。RNA链转录的起始首先是RNA聚合酶在δ因子的作用下与DNA上的启动子部位结合，并在RNA聚合没的催化下使DNA的双链解离，形成转录泡，为RNA合成提供单链模板，并按碱基配对原则，结合核苷酸，在核苷酸之间形成磷酸二脂键，使其相连，形成RNA新链。δ因子在RNA链伸长到8~9个核酸后，就被释放，然后由核心酶催化RNA的延伸。链的延伸RNA链的延伸是在δ因子释放之后，在RNA聚合酶四聚体核心酶的催化下进行。因RNA聚合酶同时具有解开DNA双链并使其重新闭合的功能。随着RNA的延伸，RNA聚合酶使DNA双链不断解开和重新闭合。RNA转录泡的大小约为18bp，而RNA合成的速度约为40bp/min。实际上，DNA模板与新合成的RNA链之间配对非常少，可能只有3bp，所以现在认为并不是DNA模板与RNA链之间的氢键使转录复合体得以稳定。链的终止当RNA链延伸遇到终止信号（terninationsignal）时，RNA转录复合体就发生解体，而使新合成的RNA链释放出来。现在发现在大肠杆菌中有两类终止信号：一类只有在蛋白质ρ存在的情况下，转录才会终止，称为依赖于ρ的终止子（ρ-dependentterminator）；第二类使转录终止不需要ρ的参与，所以称为不依赖于ρ的终止子（ρ-independentterminator）.三、真核生物转录后加工：实际上在原核生物中，RNA的转录、蛋白质的合成以及mRNA的降解通常是同时进行的。因为在原核生物中不存在核膜分隔的核，另外，RNA的转录和多肽链的合成都是从5’向3’方向进行，只要mRNA的5’端合成后，即可以开始蛋白质的翻译过程。在原核生物中mRNA的寿命一般只有几分钟。因此，往往在3’端mRNA的转录还没有最后结束，5’端mRNA在完成多肽链的合成后，已经开始降解。真核生物RNA的转录及加工：大多数真核生物的mRNA在转录后必须进行下面三方面的加工后（图3-28），才能运送到细胞质指导蛋白质的翻译。⒈在mRNA前体的5’端加上7-甲基鸟嘌呤核苷的帽子（cap）当RNA链合成大概达到30个核苷酸后，就在其5’端上加上一个7-甲基鸟嘌呤核苷的帽子，它含有二个甲基和稀有的5’-5’三磷酸键。其作用是在蛋白质翻译时识别起始位置以及防止被RNA酶降解。⒉在mRNA前体的3’端加上聚腺苷酸(poly(