生物化学之核酸的生物合成.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十四章 核酸的生物合成,nucleic acid biosynthesis,1,本章主要内容,DNA,的生物合成,RNA,的生物合成,2,第一节,DNA,的生物合成,3,中心法则,（,central dogma,）,遗传信息传递方向的规律,基因表达：,是指将遗传信息由,DNA,转录,为,RNA、,再,翻译,成蛋白质的过程,4,半保留复制,复制起始点（,ori,),双向复制,半不连续复制,一、复制,（,replication）,（一）,DNA,复制的基本原则,5,半保留复制,semiconservative replication,AGAACTTAG,TCTTGAATC,AGAACTTAG,TCTTGAATC,AGAACTTAG,TCTTGAATC,亲代,子代,6,DNA,半保留复制的实验,7,从复制起始点向2个方向进行双向复制,双向复制,8,半不连续复制（,semidiscontinous replication),冈崎片段,9,（,二）参与,DNA,复制的主要酶类,解旋、解链酶类,DNA,拓扑异构酶,解链酶,单链结合蛋白,引物酶,DNA,聚合酶,DNA,连接酶,10,1、解旋、解链酶类,解链酶(,helicase,),解开,DNA,双链中氢键，消耗,ATP,单链结合蛋白,（,s,ingle-,s,tranded DNA-,b,inding protein）,与单链,DNA,结合，保持模板处于,单链状态,，,保护复制中的,DNA,单链,不被核酸酶降解,。,DNA,拓扑异构酶（,topo,isomerase,),复制前：,松弛,DNA,超螺旋，克服扭结现象,复制后：,TopoII,作用下，重新引入超螺旋（需,ATP,供能）,11,12,解链酶,DNA,拓朴异构酶,单链,DNA,结合蛋白,SSB,解开,、,理顺,DNA,链、维持,DNA,单链,状,13,2、引物酶,(,primase),DNA,聚合酶合成新,DNA,时需要,引物（一小段,RNA）,引物,RNA3-OH,末端,作为,DNA,合成的起始点,引物酶与多种起始蛋白结合形成,引发体,引物酶催化合成引物（,primer),ligase),通过,3,/,，5,/,-磷酸二酯键,连接,互补链,中,DNA,片段,不能连接单独存在的,DNA,或,RNA,单链。,18,（三）,DNA,的复制过程,模板,DNA,解旋与解链，形成复制叉；,形成引发体，合成,RNA,引物；,按,A=T、G=C,碱基配对规则，合成,DNA；,切除引物、填补空隙、形成冈崎片段；,DNA,连接酶连接封口，形成长链,DNA；,6.,在,Tus,蛋白参与下，终止复制。,(,terminus utilization substance),19,DNA,复制示意图,拓扑异构酶,解链酶,5,/,3,/,3,/,5/3/5,/,DNA,聚合酶,单链结合蛋白,DNA,聚合酶,前导链 随后链,DNA,连接酶,冈崎片段,引物酶,20,二、逆转录,(,reverse transcription),概念：,以,RNA,为模板合成,DNA,的过程,酶：,逆转录酶,依赖,RNA,的,DNA,聚合酶功能,RNaseH,功能（水解,RNA-DNA,杂交链,）,依赖,DNA,的,DNA,聚合酶功能,21,逆转录酶,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,RNaseH,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,cDNA,整合入宿主细胞,DNA,分子中,病毒,RNA,RNA-cDNA,杂交体,cDNA,双股,cDNA,宿主细胞,DNA,分子,整合了,cDNA,的宿主,细胞,DNA,分子,逆转录酶,意义：,对中心法则的补充,有助于基因工程的实施,逆转录过程,22,HIV,生活史,23,三、,DNA,复制与端粒、端粒酶,端粒:,是由蛋白质和,DNA,紧密结合的结构,端粒酶:,是一种自身携带模板,RNA,的逆转录酶,端粒酶特殊的生物学功能：,1.端粒酶活性与遗传信息的稳定性；,2.端粒酶活性与细胞衰老；,3.端粒酶活性与肿瘤,(,telomere、telomerase),polymerization,端粒酶合成端粒的爬行模式,25,四、,DNA,损伤（突变）与修复,突变,自发突变(,spontaneous mutation),人工诱变(,induced mutation),26,（,一）引起突变的因素,物理因素：,紫外线、各种辐射,化学因素：,亚硝酸盐、烷化剂、芳香烃类,生物因素：,RNA,病毒等,27,（二）突变的类型,点突变(,point mutation)（,错配）,转换(,transition)：,A,G,或,C,T,颠换(,transversion,)：,嘌呤碱,嘧啶碱,框移突变(,frameshift,mutation),缺失、插入1个碱基,重排(,rearrangement),28,镰刀形红细胞性贫血,29,HbA,与,HbS,比较,30,由基因重排引起的两种地中海贫血基因型,31,（三）,DNA,的损伤修复,光复活,切除修复,重组修复,SOS,修复,32,光修复,(,photoreactivation),紫外辐射,DNA,链上两个胸腺嘧啶残基间形成二聚体,光修复酶,33,切除修复,核酸内切酶,DNApol，DNA ligase,(,excision repair),34,重组修复,(,recombinational,DNA repair）,35,第二节,RNA,的生物合成（转录）,(,transcription),36,一、参与转录的主要物质,转录模板,RNA,聚合酶,底物,终止因子,37,（一）转录模板,转录的模板：,DNA,双链中的一条,模板链：,DNA,双链中具有转录功能的一条链,（,template strand）,编码链：,贮存有遗传信息与模板链互补的一条链,（,coding strand）,38,5,/,3,/,3,/,5,/,不对称转录：,1、RNA,分子上只有一条可转录,2、模板链并不总是在同一单链上,RNA,合成方向：,5,/,3,/,不对称转录（,asymmetric transcription）,39,DNA,5G G A G T A C A T G T C 3,（,编码链，+,）,3,C C T C A U G U A C A G 5,（,模板链,，-，）,（转录）,5,G G A G U A C A U G U C 3,mRNA,（,翻译）,N Ala Val His Val C,多肽,40,（二）,RNA,聚合酶,原核细胞,(,RNA polymerase),全酶：核心酶（,2 ）+,起始因子（,）,41,类型 细胞内定位 催化转录产物,对鹅膏蕈碱的反应,核仁,rRNA,前体 耐受,核质,mRNA,前体 极敏感,核质 5,SrRNA tRNA,中度敏感,（二）,RNA,聚合酶,真核细胞,42,（三）底物,RNA,聚合酶的底物（,RNA,合成的原料）：,ATP、GTP、CTP、UTP,43,二、转录过程,转录起始,2、转录延长,3、转录终止,（原核生物）,44,形成第一个3,/,，5,/,-磷酸二酯键，,因子脱离全酶,（第一个核苷酸：,GTP,或,ATP）,RNA,聚合酶识别、结合启动子,-10核苷酸,TATAAT（Pribnow,盒）富含,AT,-35,核苷酸,TTGACA,启动子,转录起始(,transcription initiation),45,转录起始动画,46,核心酶催化，在模板指导下沿5,/,-3,/,方向延伸,RNA,链,2、转录延长,(,transcription elongation),转录空泡,47,终止子,非依赖于,因子的终止子,依赖于,因子的终止子,terminator,3、转录终止,（,transcription termination）,48,非依赖,因子的终止,1、GC,丰富，重复序列,2、形成发夹样结构,nuclear RNA),52,m,7,GpppN,m,poly A,帽子结构,尾巴结构,53,DNA,和,RNA,生物合成的比较(1),复制 转录,1.原料,dNTP NTP,2.,模板,DNA,两条链,DNA,一条链,3.引物,需要,RNA,引物 不需引物,4.新连延伸方向,53 53,5.主要酶类,DNA,聚合酶,RNA,聚合酶,解旋、解链酶类 （,2,）,引物酶 终止因子(,),DNA,连接酶,54,DNA,和,RNA,生物合成的比较(2),复制过程 转录过程,模板,DNA,解旋与解链，,因子辨认起始点,形成复制叉；,带动全酶解开,DNA,双链,形成引发体，,促使转录起动；,合成,RNA,引物；,因子随之脱落下来；,3.按,A=T、G=C,碱基配对,在核心酶催化下,规则，合成,DNA；,使,RNA,链不断延长；,切除引物、填补空隙、,因子终止链延长。,形成冈崎片段；,DNA,连接酶连接封口，,形成长链,DNA；,6.,在,Tus,蛋白参与下，,终止复制,55,