生物化学-第九章核酸的生物合成.ppt

第九章 核酸的生物合成,DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继1953年Watson&Crick提出DNA双螺旋结构模型后，1958年，Crick提出了“中心法则”(Central dogma)揭示了遗传信息的传递规律。,遗传信息传递的中心法则,概 述,子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录这是中心法则的补充。,中心法则揭示的意义：总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。,第一节 DNA的合成,一、DNA的半保留复制,DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，以组成新的DNA分子。这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。,一、复制原点,（一）复制原点与方向 DNA 复制必须在特定位置开始，该位置称为复制原点。真核生物染色体具有许多复制原点,DNA复制的方向,复制叉,复制叉,未复制DNA,单向复制,双向复制,真核生物的复制都是双向的，且没有固定的复制终点。,（二）半不连续的复制机制,（三）原核生物DNA聚合反应有关的酶类,（1）DNA聚合酶:(DNA polymetases)（2）引物酶(peimase)和引发体(primosome)启动RNA引物链的合成。（3）DNA解链酶(DNA helicase)（4）单链结合蛋白(single-strand binding protein)SSB:结合在解开的DNA单链上，防止重新形成双 螺旋。,（5）拓扑异构酶(topoisomerase):兼具内切酶和连接 酶活力，能迅速将DNA超螺旋或双螺旋紧张状态变 成松驰状态，便于解链。（6）DNA连接酶（DNA ligase）,大肠杆菌三种DNA聚合酶比较,DNA聚合酶,分子量每个细胞的分子统计数5-3 聚合酶作用3-5 核酸外切酶作用5-3 核酸外切酶作用转化率（相对活性）,DNA聚合酶,DNA聚合酶（复合物）,109，000400+1,120，000100+-0.05,400，00010-20+50,比较项目,DNA聚合酶的3-5外切酶水解位点,二、逆转录作用,1、概念,2、逆转录酶,3、病毒逆转录过程,4、逆转录的生物学意义,扩充了中心法则 有助于对病毒致癌机制的了解 与真核细胞分裂和胚胎发育有关 逆转录酶是分子生物学重要工具酶,逆转录过程中cDNA的合成,逆逆转录病毒的生活周期,RNA,衣壳,被膜,逆转录酶,转录,转译,整合入宿主细胞染色体DNA,进入细胞,丢失被膜,丢失衣壳,逆转录,RNA,RNA,cDNA,衣壳蛋白,被膜蛋白,逆转录酶,一、转录的概念,转录（transcripion)是在 DNA的指导下的RNA聚合酶的催化下，按照碱基配对的原则，以四种核苷酸为原料合成一条与模板DNA互补的RNA 的过程。RNA的转录从DNA模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为一个转录单位。,非信息区,第二节 RNA的合成,转录的产物 体内的RNA，包括mRNA、tRNA、rRNA和SnRNA，均是以DNA为模板，在RNA聚合酶催化下合成的。,编码链 5GCATGGAATC3模板链 3CGTACCTTAG5,mRNA 5GCAUGGAAUC3,转录,RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合酶），在有Mg2+、4种核苷三磷酸(dNTP)和DNA模板存在时，它能从新催化核苷酸聚合成与模板DNA互补的RNA长链。,二、RNA聚合酶,RNA聚合酶催化的反应,A,C,G,A,C,G,U,U,模板DNA,5,3,新合成RNA,RNA链的延伸图解,大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图,核心酶(2),起始因子,和模板DNA结合起始和催化聚合反应？,全酶(2),RNA合成过程,起始,双链DNA局部解开,磷酸二酯键形成,终止阶段,解链区到达基因终点,延长阶段,RNA,启动子（promoter),终止子(terminator),