核酸的生物合成与降解3幻灯片.ppt

第三节核酸的酶促降解,凡能水解核酸的酶均称为核酸酶（nucleases）。所有细胞都含有不同核酸酶。核酸酶催化的反应都是使磷酸二酯键水解，故核酸酶属磷酸二酯酶。由于多核苷酸链内部每个磷酸基涉及与两端的两个戊糖残基上C-3位和邻近戊糖残基C-5位的-OH形成磷酸二酯键，酯键可能是在磷酸基的3端或者5端被水解，因而产物的3端或5端含有磷酸基。,一.核酸酶,1.转录的反应,有些核酸酶的作用部位是位于多核苷酸链的内部，这样的核酸酶称为核酸内切酶（endonucleases）有些核酸酶是从核苷酸链的一端依次水解产生单核苷酸，这类酶称为核酸外切酶（exonucleases）,一.核酸酶,1.核酸酶的专一性,像大多数酶一样，核酸酶对它们所作用的底物具有不同的选择性。作用于DNA的酶称为DNA酶（DNases），而催化RNA水解的酶称作RNA酶（RNases）。有些核酸酶催化核苷酸链水解较广泛，即对戊糖和碱基识别能力差，它们既作用于DNA，又能作用于RNA，这类酶称为非专一性核酸酶。,1.核酸酶的专一性,有些核酸酶可能对多核苷酸链中的碱基具有不同的选择性，因而表示出不同的专一性。有的核酸酶只能识别特定的碱基序列，并在该序列内降解核酸。,2.非专一性核酸酶-脱氧核糖核酸酶,脱氧核糖核酸酶（DNases）能催化单股的或双股的多聚脱氧核苷酸链水解。从牛胰中分离的DNasesI是一种a型内切酶，其产物的5端含有磷酸基，并对嘧啶和嘌呤核苷酸之间的磷酸酯键表现出某种程度的优先。在低浓度下，这个酶能使dsDNA随机地在内部位置产生具有游离3-OH的缺口（nick）。DNase是一种b型内切酶，产物是3端含磷酸基的寡核苷酸片段。从动物的胸腺和脾脏中都可以分离到这种酶。,2.非专一性核酸酶-核糖核酸酶,核糖核酸酶催化RNA水解。胰核糖核酸酶A（RNaseA）是一种被详细研究和具有广泛应用的核酸内切酶。该酶催化核糖核苷酸链内嘧啶核苷酸C-3位磷酸基与相邻核苷酸C-5位-OH之间的酯键水解，产生3端含磷酸基的寡核苷酸片段。,3.专一性核酸酶-限制性内切酶,微生物中的修饰和限制现象是上世纪五十年代初发现的一种细菌自卫的方式。例如从大肠杆菌K株繁殖出来的噬菌体（K）只能感染大肠杆菌K株，不能感染大肠杆菌B株，反之亦然。这个现象称为“限制”现象。然而，被某菌株限制的噬菌体群体中也会有极少个体幸存下来，幸存者的子代可以在原来受限制的菌株中正常繁殖，这个现象称为“修饰”。修饰和限制的性质都是由宿主的基因所决定的，同噬菌体的基因无关。,(1)修饰,3.专一性核酸酶-限制性内切酶,进一步的研究发现细菌内有两种不同功能的酶，一种是核酸内切酶，它能识别并切开DNA分子上一个特定的碱基序列，这就是限制性内切酶；另一种酶是甲基化酶，它能识别限制性内切酶所识别的碱基顺序，并把其中某些碱基甲基化，这是修饰酶。,(1)修饰,被修饰酶甲基化了的DNA就不能被限制性内切酶降解了。细菌的DNA总是被自身的修饰酶修饰好了，因此不会被自身的限制酶所降解。异源的DNA由于没有被修饰过，它一旦侵入细菌就会被限制酶降解，因此这个系统可以保护细菌免受外来DNA的入侵。显然，限制性内切酶的这种性质是一种十分奇异的特性。,(1)修饰现象,3.限制性内切酶,3.限制性内切酶,限制性内切酶名称的第一个字母取自获得此内切酶的细菌属名的第一个字母，用大写名称的第二、三个字母取自该细菌种名的头二个字母，用小写字母如果该细菌还有不同的株系，则另加第四个代表株系的字母或数字；最后是用罗马字大写的数字，代表同一菌株中不同限制性内切酶的编号。,(2)限制内切酶的命名,3.限制性内切酶,如Hind代表从流感噬血杆菌d株（haemophilusinfluenzae）中分离到的第三种内切酶。,(2)限制内切酶的命名,3.限制性内切酶,用作工具酶的限制性内切酶，它们共同的特点是在DNA分子上是产生的切口位置是专一的。限制性内切酶的识别顺序通常只有46个碱基对。一个分子量不太大的DNA中所包含的内切酶识别位点是有限的，因此酶切后产生的片段大小和数目都是固定的。这些片段用凝胶电泳分离后的电泳图谱对每一种酶而言是具有特征性的。,(3)作用特点,(4)限制性图谱,Theend,中心法则：描述从一个基因到相应蛋白质的信息流的途径。遗传信息贮存在DNA中，DNA被复制传给子代细胞，信息被拷贝或由DNA转录成RNA，然后RNA翻译成多肽链。由于逆转录酶的发现，也可以以RNA为模板合成DNA。转录(transcription)：在由RNA聚合酶和辅助因子组成的转录复合物的催化下，从双链DNA分子中拷贝生物信息生成一条RNA链的过程。,六、名词解释,3.模板链(templatestrand)或反义链：可作为模板转录为RNA的那条链，该链与转录的RNA碱基互补(A-U，G-C)。在转录过程中，RNA聚合酶与模板链结合，并沿着模板链的35方向移动，按照53方向催化RNA的合成。4编码链(codingstrand)或有义链：双链DNA中，不能进行转录的那条DNA链，该链的核苷酸序列与转录生成的RNA的序列一致(在RNA中是以U取代了DNA中的T)。,六、名词解释,5.核心酶(core-enzyme)：大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5个亚基组成(a2)，没有亚基的酶叫核心酶。核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，但不具有起始合成RNA的能力，必须加入亚基才表现出全部聚合酶的活性。6.RNA聚合酶(RNApolymerase)：以一条DNA链或RNA为模板催化由核苷-5-三磷酸合成RNA的酶。,六、名词解释,7.启动子(promoter)：在DNA分子中，RNA聚合酶能够结合并导致转录起始的序列。8.内含子(intron)：在转录后的加工中，从最初的转录产物除去的内部的核苷酸序列。内含子也指编码相应RNA内含子的DNA中的区域。9外显子(extron)：既存在于最初的转录产物中，也存在于成熟的RNA分子中的核苷酸序列。外显子也指编码相应RNA外显子的DNA中的区域。,六、名词解释,10.RNA加工过程(RNAprocessing)：将一个RNA原初转录产物转换成成熟RNA