第八章核酸的生物合成学习教案

1、会计学1第八章核酸第八章核酸(h sun)的生物合成的生物合成第一页，共65页。蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA第1页/共65页第二页，共65页。第一节 DNA的生物(shngw)合成第二节 RNA的生物(shngw)合成第2页/共65页第三页，共65页。一、DNA的复制（DNA指导(zhdo)下的DNA合成）二、逆转录作用(zuyng)（RNA指导下的DNA的合成）第3页/共65页第四页，共65页。1、概念和实验(shyn)依据 2、原核(yun h)生物DNA聚合反应有关的酶类 3、原核(yun h)细胞DNA的复制4、真核细胞DNA的复制第4页/共65页第五页，共65页。 由亲代

2、DNA生成(shn chn)子代DNA时，每个新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的.一、DNA的半保留(boli)复制第5页/共65页第六页，共65页。 1958年Meselson & stahl用同位素示踪标记加密度梯度离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行(jnxng)复制.15N DNA14N- 15N DNA14N DNA14N- 15N DNA第6页/共65页第七页，共65页。2. 原核(yun h)生物DNA聚合反应有关的酶类第7页/共65页第八页，共65页。参与(cny)DNA复制的物质 底物(substrate): dATP, d

3、GTP, dCTP, dTTP聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶模板(template) : 解开成单链的DNA母链引物(primer): 提供(tgng)3-OH末端使dNTP可以依次聚合 其他的酶和蛋白质因子第8页/共65页第九页，共65页。(dNMP)n + dNTP (dNMP)n+1 + PPi 第9页/共65页第十页，共65页。活性：1. 53 的聚合活性2. 核酸(h sun)外切酶活性第10页/共65页第十一页，共65页。5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | |3 T C G A A G T C

4、C T A G C G A C 5 3 5外切(wi qi)酶活性 5 3外切(wi qi)酶活性?能切除突变(tbin)的 DNA片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。 核酸外切酶活性 第11页/共65页第十二页，共65页。原核(yun h)生物的DNA聚合酶DNA-pol :对复制中的错误(cuw)进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。DNA-pol :参与DNA损伤的应急状态修复。 DNA-pol :是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。第12页/共65页第十三页，共65页。1. 遵守严格的碱基配对规律；2. 聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；3. 复制出错(ch cu)时DN

5、A-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少(zhsho)要依赖三种机制 第13页/共65页第十四页，共65页。（三）复制中的分子(fnz)解链及DNA 分子(fnz) 拓扑学变化 DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有(zhyu)把DNA解成单链，它才能起模板作用。 第14页/共65页第十五页，共65页。1.解螺旋酶、引物酶和单链DNA结合(jih)蛋白第15页/共65页第十六页，共65页。连接(linji)DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接(linji)成一条完整的链。 DNA连接酶(DNA ligase)作用(zuyng)方

6、式第16页/共65页第十七页，共65页。Mg2+连接酶ATP或NADPPi或NMNATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPPOHTGGATCGPTTPPPAACCTGAPACPPPTGGP缺口(quku)33555533模板(mbn)链模板链第17页/共65页第十八页，共65页。 DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。 也是基因工程的重要(zhngyo)工具酶之一。功能(gngnng)第18页/共65页第十九页，共65页。3.原核细胞DNA的复制(fzh)原核生物的DNA生物合成（一）复制的起始(q sh)（二）复制的延长（三）复制的终止

7、第19页/共65页第二十页，共65页。（一）复制的起始 1.辨认(binrn)起始点，形成单链： 2.合成引发体： 3.合成引物： 第20页/共65页第二十一页，共65页。GATCTNTTNTTT成串排列的三个13bp序列共有序列共有序列TTATCCACA DnaA蛋白结合位点四个9bp序列DnaADnaB(解螺旋酶)SSB大肠杆菌DNA复制起点在起始阶段的结构模型DNA复制(fzh)原点的识别：由DnaA蛋白完成第21页/共65页第二十二页，共65页。环状 DNA复制时所形成的结构起始点复制叉的推进复制(fzh)叉起始点起始点起始点复制叉复制(fzh)叉未复制DNA单向复制双向复制第22页/

8、共65页第二十三页，共65页。 Dna A Dna B、 Dna CDNA拓扑(tu p)异构酶引物酶SSB3535引发体的形成(xngchng)和引物的合成含有(hn yu)解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA 复制起始区域的复合结构称为引发体。 第23页/共65页第二十四页，共65页。3535引物是由引物酶催化合成(hchng)的短链RNA分子。 引物3 HO5引物酶第24页/共65页第二十五页，共65页。（二）DNA链的延伸 前导(qindo)链：以一条链（3 5）为模板时，子代链的合成方向是5 3，合成是连续的，合成速度较快。 滞后链；以另一条亲代链（5 3）为模板时，子代链的合成方

9、向不能按照3 5方向进行，形成冈崎片段。第25页/共65页第二十六页，共65页。DNA复制(fzh)起始的过程拓扑(tu p)异构酶解链酶单链结合(jih)蛋白DNA聚合酶引物酶及引发体DNA连接酶引物DNA双链 5 3 5 3第26页/共65页第二十七页，共65页。拓扑(tu p)异构酶解链酶单链结合(jih)蛋白DNA聚合酶引物酶及引发(yn f)体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程拓扑异构酶与DNA双链结合，解开超螺旋。 5 3 5 3第27页/共65页第二十八页，共65页。拓扑(tu p)异构酶解链酶单链结合(jih)蛋白DNA聚合酶引物酶及引发(yn f)体DNA连接酶引物DNA复

10、制起始的过程解链酶解开DNA双螺旋 5 3 5 3第28页/共65页第二十九页，共65页。拓扑(tu p)异构酶解链酶单链结合(jih)蛋白DNA聚合酶引物酶及引发(yn f)体DNA连接酶引物单链结合蛋白防止复螺旋 5 3 5 3DNA复制起始的过程第29页/共65页第三十页，共65页。拓扑(tu p)异构酶解链酶单链结合(jih)蛋白DNA聚合酶引物酶及引发(yn f)体DNA连接酶引物DNA复制起始的过程引物酶合成引物 5 3 5 3第30页/共65页第三十一页，共65页。1. DNA聚合酶把新生(xnshng)链的第一个脱氧核苷酸加到引物的3-OH上，开始新生(xnshng)链的合成过

11、程。AG T AC T A A T DNA 聚合酶ACGACGTT引物第31页/共65页第三十二页，共65页。AG T AC T A A T AGCGACGGTTT T 组成(z chn) DNA 的脱氧核糖核苷酸一个个连接起来3,5-磷酸二酯键引物第32页/共65页第三十三页，共65页。AG T AC T A A T GCGACGGTTTTA引物第33页/共65页第三十四页，共65页。AG T AC T A A T GCGACGTTGTTA引物第34页/共65页第三十五页，共65页。AG T AC T A A T GCGACGTGTTAA引物第35页/共65页第三十六页，共65页。AG T

12、AC T A A T GCGACGGTTAA T引物第36页/共65页第三十七页，共65页。AG T AC T A A T GCGACGGTTAA TA引物第37页/共65页第三十八页，共65页。AG T AC T A A T GCGCGGTTAA TA T引物第38页/共65页第三十九页，共65页。AG T AC T A A T GGCGGTTAA TA T C引物第39页/共65页第四十页，共65页。AG T AC T A A T GGCGGT TAA TA T CDNA模板链DNA新链引物第40页/共65页第四十一页，共65页。（三）终止 有终止子位点（22bp），有一种蛋白质称为(ch

13、n wi)终止利用基质与终止位点结合，抑制解螺旋酶的活性，阻止复制子通过终止位点。 第41页/共65页第四十二页，共65页。 pol 5 3外切酶活性水解引物 pol聚合活性填补空隙(kngx) DNA连接酶连接缺口。第42页/共65页第四十三页，共65页。555RNA酶OHP5DNA-pol dNTP55PATP ADP+Pi55DNA连接酶 滞后(zh hu)链上不连续性片段的连接第43页/共65页第四十四页，共65页。 多个(du )起点复制起点起点起点起点起点起点第44页/共65页第四十五页，共65页。2.真核生物(shngw)的DNA聚合酶延长(ynchng)子链的主要酶，有解螺旋酶

14、活性。DNA-pol 起始引发，有引物酶活性。参与低保真度的复制 在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 第45页/共65页第四十六页，共65页。第46页/共65页第四十七页，共65页。1、概念(ginin)2、逆转录酶3、病毒(bngd)逆转录过程4、逆转录的生物学意义(yy)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三种功能依赖DNA指导下的DNA聚合酶活力依赖RNA的DNA聚合酶活力核糖核酸酶H活力以RNA为模板合成DNA，这与通常转录

15、过程中遗传信息从DNA到RNA的方向相反，故称为逆转录作用。第47页/共65页第四十八页，共65页。依赖RNA的DNA聚合酶核糖核酸酶H活力依赖DNA的DNA聚合酶第48页/共65页第四十九页，共65页。RNA衣壳被膜逆转录酶转录(zhun l)转译(zhun y)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RNARNAcDNA衣壳蛋白被膜蛋白逆转录酶第49页/共65页第五十页，共65页。第50页/共65页第五十一页，共65页。1、概念(ginin)及DNA的有义链和反义链2、RNA聚合酶及催化反应3、RNA合成(hchng)过程4、RNA转录后的加工5、真核生物的RNA合成第51

16、页/共65页第五十二页，共65页。 转录是在 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(h b)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。 启动子（promoter) 终止子(terminator)模板(mbn)链（templatte strand） 反意义链(antisense strand)有意义链(sense strand)非信息区5533第52页/共65页第五十三页，共65页。不对称(duchn)转录(asymmetric transcription) 在DNA分子双

17、链上某一区段，一股链用作模板(mbn)指引转录，另一股链不转录 ； 模板(mbn)链并非永远在同一条单链上。第53页/共65页第五十四页，共65页。核心(hxn)酶(2)起始(q sh)因子和模板DNA结合起始和催化聚合反应？全酶( )第54页/共65页第五十五页，共65页。ACGACGUU模板(mbn)DNA5353新合成(hchng)RNA第55页/共65页第五十六页，共65页。起始(q sh)双链DNA局部(jb)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53RNA 启动子（promoter) 终止子(terminator)5RNA聚合酶5353553离开第56页/共65页第五

18、十七页，共65页。33RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位第57页/共65页第五十八页，共65页。4.转录后加工修饰(xish)方式1. 剪接(jinji)(splicing)2. 剪切(cleavage)3. 修饰(xish)(modification)4. 添加(addition)第58页/共65页第五十九页，共65页。甲基化作用专一(zhuny)核酸内切酶30S前体17StRNA25S专一(zhuny)核酸外切酶16S rRNAtRNA23S rRNA5S rRNA专一核酸外切酶第59页/共65页第六十页，共65页。a、切除tRNA前体两端(lin dun)多余的序列： 5端切除几到10个核苷酸。b、末端添加(tin ji)：3-端添加(tin ji)CCA序列。c、修饰：形成稀有碱基如DH2 。RNAasePRNAaseFRNAasePRNAaseFRNAaseDRNAaseDACC表示核酸内切酶的作用 表示核苷酸转移酶的作用 表示核酸外切酶的作用 表示异构化酶的作用 第60页/共65页第六十一页，共65页。5 “帽子(mo zi)”PolyA 3 顺反子(cistron ) m7G-5ppp-N-3 pAAAAAAA-OH 5端接上一个(y )“