基因信息传递

第三篇基因信息传递DNA的生物合成（复制）

RNA的生物合成（转录）

蛋白质的生物合成（翻译）复制转录翻译逆转录

DNA

RNA

蛋白质中心法则：（TheCentralDogma

）基因：是为生物活性产物编码的DNA功能片断,其产物主要是蛋白质及RNA。 复制（replication） 转录（transcription） 翻译（translation）基因表达：就是转录和翻译的过程。第十章DNA的生物合成（复制）

复制：遗传信息从亲代DNA传递到子代DNA分子上，称为复制。DNA的生物合成包括三种情况：

DNA复制

DNA修复 逆转录第一节复制的基本规律

半保留复制 双向复制 半不连续复制 高保真性半保留复制：复制时，母链的双链DNA解开成两股单链，各自作为模板指导子链合成新的互补链。两个子代DNA分别保留一条亲代DNA链，各自与新合成的互补链组成双螺旋分子。一、半保留复制的实验依据和意义DNA复制的几种可能的方式全保留式半保留式混合式半保留复制的试验依据15N14NMesselson和Stahl以试验证实了半保留复制。子一代子二代以15N合成的DNA为重链以14N合成的DNA为轻链Messelson和Stahl试验半保留复制的意义由于DNA分子中的碱基互补关系，一股链可以确定其互补链的碱基序列。按半保留复制的方式，子代保留了亲代DNA的全部遗传信息。AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCTCTTGAATCAGAACTTAG亲代DNA子代DNA母链母链子链子链通过半保留复制，子代和亲代的DNA是一致的。因而体现了遗传过程的相对保守性。二、双向复制双向复制：原核生物从一个固定的起始点（ori）开始，同时向两个方向进行复制，称为双向复制。由放射自显影在电镜下的图像揭示了复制的过程复制叉：复制时双链打开，分开成两股，新链沿着张开的模板生成，形成复制叉。真核生物的染色体有多个复制起始点。复制子：两个复制起始点之间的DNA片段称为复制子。真核原核三、复制的半不连续性冈崎片段（Okazakifragment）DNA复制中，一股链是可以连续进行的，成为领头链。其合成方向与复制叉的前进方向相同。另一股链是不连续复制，称为随从链。其合成方向与复制叉的前进方向相反。第二节DNA复制的酶学复制是在酶催化下的核苷酸聚合过程，需要：高能底物：dATP,dCTP,dGTP,dTTP总称dNTP聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-pol）。模板：解开成单链DNA的母链。引物：提供3’-OH末端，使dNTP可依次聚合。其他酶和蛋白因子。一、复制的化学反应DNA合成的总反应为：

dATP dCTP dGTP (dNMP)n dTTP分步反应可简写为：

(dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPinDNA+nPPi模板，引物酶，蛋白因子Mg++

等DNA聚合的反应底物为高能底物反应底物为脱氧三磷酸核苷dNTP。碱基： A C G T脱氧核苷： dA dC dG dT脱氧一磷酸核苷: dAMPdCMPdGMPdTMP脱氧三磷酸核苷: dATP dCTPdGTPdTTPDNA链的合成方向是5’→3’

核苷酸之间以磷酸二酯键结合

在DNA链的生成过程中，需要模板，引物

的参与，引物提供3’

末端的-OH基，在碱基

配对的原则下，由模板指导进行5’→3’

的延长。

DNA聚合反应1、dNTP与模板链的碱基互补配对。2、聚合链的3’末端的羟基攻击a-磷酸。3、a-磷酸与3’末端的羟基形成磷酸二酯键，释放焦磷酸。二、DNA聚合酶DNA聚合酶是依赖DNA的DNA聚合酶（DNA-dependentDNApolymerase)原核生物的DNA聚合酶 DNA-polⅠ DNA-polⅡ DNA-polⅢKlenow片段是原核生物DNA-polⅠ水解后得到的大片段，具有5’3’

聚合活性和3’5’

外切酶活性。5’3’外切酶活性3’5’外切酶活性5’3’聚合活性600001000聚合速率（核苷酸数/分/酶）2040400每个菌体中所含的酶分子数140000120000109000分子量--+++++++功能DNA-polⅢDNA-polⅡDNA-polⅠ原核生物真核生物的DNA聚合酶校读、修复、填补缺口DNA-polε延长领头链DNA-polδ参与线粒体DNA复制DNA-polγ可能是DNA修复酶DNA-polβ延长随从链DNA-polα3’5’外切酶活性可将复制过程中错配的碱基辨认及切除，再利用5’3’聚合活性补回正确的碱基，这种功能称为即时校读。三、复制的保真性三种机制确保DNA复制的保真性1、严格遵守碱基的配对原则。2、聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能。3、复制出错时有即时的校读功能。四、复制中解链和

DNA分子的拓扑学变化（一）解螺旋酶：将DNA双螺旋解开成为单链。（二）DNA拓扑异构酶：松弛调整超螺旋。（三）单链DNA结合蛋白（SSB）：维持复制中的DNA模板处于单链状态。解链是一种高速的反向旋转，需拓扑酶调整超螺旋。DNA拓扑异构酶：松弛调整超螺旋五、DNA连接酶连接酶连接双链DNA中的单链缺口。第三节DNA生物合成过程拓扑异构酶DNA单链结合蛋白DNA聚合酶Ⅲ解螺旋酶DNA生物合成示意图参与复制起始的蛋白因子依次有：DnaADnaB（解螺旋酶）DnaCSSB（单链DNA结合蛋白）DnaG（引物酶）一、复制的起始（一）DNA解成单链双向复制：原核生物从一个固定的起始点（ori）开始，同时向两个方向进行复制，称为双向复制。由放射自显影在电镜下的图像揭示了复制的过程（二）引发体的形成引物酶按照DNA模板的配对序列，催化聚合NTP形成RNA引物。引物长度为十几到几十的核苷酸，合成方向为5’→3’。引物酶和引发体引物酶：一种RNA聚合酶。引物：由引物酶催化聚合的短链RNA分子，为DNA聚合提供3’-OH。引发体：由引物酶和解螺旋酶等组成，将DNA双链打开，合成RNA引物，为DNA聚合创造条件。二、复制的延长DNA复制中，一股链是可以连续进行的，成为领头链。其合成方向与复制叉的前进方向相同。另一股链是不连续复制，称为随从链。其合成方向与复制叉的前进方向相反。（一）复制延长的生化过程RNA引物在复制过程中被DNA所取代三、复制的终止（一）原核生物的终止既不连续片段的连接。

RNA引物的切除 缺口的填补 缺口的连接（二）真核生物的端粒和端粒酶。大肠杆菌的基因图及与复制有关的基因真核生物的DNA复制真核生物的DNA生物合成在细胞周期的合成期（S期）。真核生物的复制起始复制叉：复制时双链打开，分开成两股，新链沿着张开的模板生成，形成复制叉。真核生物的染色体有多个复制起始点。复制子：两个复制起始点之间的DNA片段称为复制子。真核原核真核生物的复制终止和端粒酶端粒酶催化的爬行模型爬行模型作用机理第四节滚环复制D-环复制线粒体的复制形式。两条链各有一个复制起始点，位置不同。第四节DNA损伤（突变）与修复突变：指一个或多个脱氧核糖核苷酸的构成、复制或表性功能的异常变化。即遗传物质结构改变引起遗传信息的改变。损伤（突变）与修复一、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突变突变是某些疾病的发病基础二、引发突变的因