生物化学CAI课件.ppt

生物化学CAI课件 盛德乔 第三篇基因信息的传递 中心法则 基因 gene 是为生物活性产物编码的DNA功能片段 这些产物主要是蛋白质或是各种RNA 第十一章DNA的生物合成 复制 复制的要点1半保留复制2有起始点 终止点和方向3半不连续复制 第一节半保留复制 半保留复制 semiconservativereplication 当细胞分裂 DNA进行复制时 双螺旋结构解开而成为单链 用于合成新的互补链 子代细胞出现新的DNA双链 其中一股单链是从亲代完整地接受过来的 另一股单链完全重新合成 且按碱基配对原则互补 DNA半保留复制的证据 第二节DNA复制的酶学 1 底物dNTP dATP dGTP dCTP dTTP 2 聚合酶DNA聚合酶 DNA依赖的DNA聚合酶 DNA pol3 模板单链的DNA母链4 引物寡核苷酸引物 RNA 5 其他酶和蛋白质因子解链酶 解旋酶 单链结合蛋白 连接酶 DNA聚合酶的活性 5 至3 的聚合活性5 3 方向核酸外切酶活性5 3 外切酶活性3 5 外切酶活性 一 复制的化学反应 5 至3 的聚合活性 5 3 核酸外切酶活性3 5 外切酶活性5 3 外切酶活性 二 DAN聚合酶 DNApolymerase 一 原核生物 pol 与校读 修复有关小片段5 3 核酸外切酶活性大片段 Klenow片段 聚合活性 3 5 外切活性常用的工具酶pol pol 真正起复制作用的酶由10种亚基组成的不对称二聚体 组成核心酶聚合活性 3 5 外切活性 二 真核生物 DNA pol 与随从链的合成有关 核酸外切酶活性与修复有关 存在于线粒体 与领头链的合成有关 与校读 修复和填补缺口有关 三 DNA聚合酶的核酸外切酶活性和复制的保真性 核酸外切酶活性和即时校读DNA pol 的3 5 外切酶活性复制的保真性和碱基选择pol 的 亚基先形成氢键 再生成磷酸二酯键依赖三种机理1遵守严格的碱基互补配对规律2聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能3复制中出错时有即时校读功能 三 复制中解链和DNA分子的拓扑学变化 一 解螺旋酶领头链rep蛋白DnaB随从链解链酶 二 DNA拓扑异构酶 解旋酶 既能水解 又能连接磷酸二酯键拓扑酶 切断DNA双链中的一股拓扑酶 切断DNA双链 三 单链DNA结合蛋白 SSB 维持模板处于单链状态保护单链的完整四 引物酶和引发体引物酶RNA聚合酶DnaG RNA聚合酶 引发体DnaA辨认复制启始点 再结合DnaB DnaC及其他复制因子形成复合体 五 DNA连接酶 ligase 催化两段DNA之间的连接 第三节DNA生物合成过程 一复制的起始 一 DNA解成单链原核生物从一个固定的起始点开始 同时向两个方向进行的 称为双向复制 复制 真核细胞染色体比较复杂 可能有多个复制起点 同时形成多个复制单位复制叉 复制开始后由于DNA双链解开 在两股单链上进行复制 形成在显微镜下可看到的叉状结构 称为复制叉E coli复制起始点oriC跨度为245bp 包含有三组串联重复序列和两对反向重复序列 二 引发体的生成复制过程需要引物 短链RNA引物酶合成RNA引物 十个bp左右 方向为5 到3 引物酶进入 加上解螺旋酶 DnaC蛋白 引物酶 DnaG蛋白 和DNA的起始复制区域形成引发体 DNA聚合酶 由其 亚单位辨认引物 新链的第一个脱氧核苷酸与引物的3 OH形成磷酸二酯键 开始复制拓扑异构酶松弛螺旋 复制过程中各酶和蛋白质因子的作用 二复制的延长原核生物为pol 真核生物为DNA聚合酶 和 其中 与随从链的合成有关 与领头链的合成有关 一 复制延长的生化过程原核生物复制延长的速度很快 真核生物复制有多个复制起点 二 复制的半不连续性和冈崎片段领头链是连续合成的 而随从链则是不连续合成 冈崎片段冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一些不连续片段 这些不连续片段只存在与DNA复制叉上其中的一股 后来就把这些不连续的片段称为冈崎片段 三 滚环复制低等生物如质粒 复制时采用滚环复制 环状DNA双链一股先开一个缺口 5 端向外伸展 两股链均直接作为模板 不需要另外合成引物 滚环复制 三复制的终止 一 原核生物复制终止及不连续片段连接复制有终止点ter领头链是不间断延长的 随从链是生成一个个的冈崎片段 最后连接成一条完整的DNA链 pol 5 3 外切酶活性水解引物pol 聚合活性填补空隙DNA连接酶连接缺口 pol 二 真核生物的端粒和端粒酶端粒 telomere 是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构富含GC的重复序列人 TTAGGG n端粒酶 telomerase RNA 蛋白质复合物既有模板 又有逆转录酶以自身的RNA为模板延长DNA单链 然后反折为双链 爬行模式端粒酶与生物体的衰老 肿瘤的发生有关 复制的过程 第四节DNA的损伤修复 突变 DNA分子上碱基的改变自发突变 人工诱变一突变的意义突变是进化 分化的分子基础只有基因型改变的突变致死性的突变突变是某些疾病的发病基础 二 引发突变的因素 诱变因素及突变类型 三 突变分子改变的类型错配 点突变 一个碱基改变缺失 插入和框移突变片段插入或缺失重排较大片段重组或重排 四 损伤的修复 损伤 复制过程中发生的DNA突变光修复切除修复重组修复SOS修复 一 光修复紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体光修复酶可使二聚体解聚为单体状态 DNA完全恢复正常 光修复酶的激活需300 600 m波长的光 二 切除修复参与的酶有核酸内切酶 pol DNA连接酶 三 重组修复重组蛋白RecA pol 连接酶参与损伤会保留下去 四 SOS修复DNA损伤面太大 复制难以继续 复制 修复的酶 重组蛋白RecA 调控蛋白LexA等组成一个庞大的调控网络 特异性很低着色性干皮病患者缺乏特异的核酸内切酶 紫外光照射后易患皮肤癌 第五节逆转录现象和逆转录酶 RNA病毒逆转录酶 reversetranscriptase RT 逆转录活性RNaseH活性DNA聚合酶活性 本章要点 1 掌握生物学中心法则 2 掌握DNA聚合酶催化的反应 复制保真性依赖的机理 3 掌握DNA点突变 缺失 插入 倒位的概念 损伤的修复方式 4 掌握半保留复制 不连续复制的概念 5 熟悉解链酶 拓扑异构酶 引物酶及DNA连接酶催化的反应 复习思考题 1 DNA复制时不需要下列哪一种酶 ADNA指导的DNA聚合酶BRNA指导的DNA聚合酶CDNA指导的RNA聚合酶D连接酶E拓扑异构酶2下列过程中不需要DNA连接酶参与的是ADNA复制BDN