生化核酸的生物合成

关于生化核酸的生物合成

亲代子代第2页,共25页，2024年2月25日，星期天（一）DNA复制酶学1DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、ⅢAdNTP齐备(原料)B具引物(DNA或RNA)C具模板(单链DNA)三种DNA聚合酶比较DNA聚合酶Ⅲ

(主要)负责DNA链的延伸,单链模板方向3’→5’

链延伸方向5’→3’DNA聚合酶Ⅱ

功能尚不清DNA聚合酶Ⅰ

具切除引物、修复损伤、变异、填补空隙2DNA连接酶第3页,共25页，2024年2月25日，星期天第4页,共25页，2024年2月25日，星期天催化一个DNA链的5ˊ--磷酸基与另一个DNA链的3--OHˊ形成3ˊ，5ˊ--磷酸二酯键3拓扑异构酶Ⅱ该酶兼有内切酶和连接酶的活力，能迅速使DNA链断开又接上使DNA的松驰态与螺旋态之间发生转变4DNA解链酶能使DNA两条链之间的氢键解开，使复制叉前移5单链结合蛋白（SSB）防止解开的DNA单链重新结合成双链第5页,共25页，2024年2月25日，星期天（二）双链DNA复制的分子机制（要点）1拓扑异构酶引进活节产生负超螺旋2DNA解链酶将双链解开形成两条单链3SSB结合到单链上4引物酶催化合成RNA引物（引发过程）5DNA聚合酶Ⅲ

催化合成新DNA的前导链及冈崎片断，由于DNA聚合酶Ⅲ只能催化5ˊ→3ˊ的合成，故前导链是连续合成的，而滞后链则是不连续合成的，即先合成冈崎片断再连接6DNA聚合酶Ⅰ

除去引物，修补缺口7连接酶将冈崎片断连接起来，以完成滞后链的合成第6页,共25页，2024年2月25日，星期天第7页,共25页，2024年2月25日，星期天第8页,共25页，2024年2月25日，星期天（三）DNA聚合酶的校对作用四真核细胞DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）复制过程可能与原核生物类似，具体细节上有小差异：1真核生物DNA的复制远比大肠杆菌复杂2真核生物细胞中，现已发现三种

DNA聚合酶α、β、γ3真核细胞中也发现有冈崎片断、；连接酶、RNA引物和各种有关DNA双螺旋分子解旋的酶和蛋白质第9页,共25页，2024年2月25日，星期天

原核生物

冈崎片断长1000—2000核苷酸

真核生物

冈崎片断短100-----200核苷酸

原核生物复制叉的移动速度较快真核生物复制叉的移动速度较慢生物细胞DNA复制基本特点

具体总结为7点五DNA的损伤与修复无差错修复：

光复活修复

（高等哺乳动物中不存在）暗修复：（切除修复）（普遍存在）

第10页,共25页，2024年2月25日，星期天（一）光复活修复机制：可见光激活了光复活酶，使TT二聚体解聚（二）暗修复（切除修复）1特异的核酸内切酶在损伤部位5ˊ一端邻近的位置切断DNA单链2DNA聚合酶利用完整的互补链为模板在断口处进行局部的修复合成35ˊ→3ˊ核酸外切酶水解除去包括损伤部位在内一小段DNA单链4连接酶将新合成的DNA链与原来的DNA连接第11页,共25页，2024年2月25日，星期天

TTUVTT光复活酶

TT

第12页,共25页，2024年2月25日，星期天六反转录作用（RNA指导的DNA合成）逆转录由逆转录酶催化分两步进行第一步：以RNA为模板合成与RNA互补的DNA，形成RNA-DNA杂化双链

第二步:核糖核酸酶H水解杂化双链中的RNA链,以新合成的DNA链为模板,合成DNA双链病毒RNARNA-DNA杂交体病毒RNA转录的DNA链病毒双链DNA第13页,共25页，2024年2月25日，星期天第二节RNA的生物合成一转录(DNA指导下的RNA合成)1.概念:遗传信息由DNA传向RNA的过程转录以DNA双链中的一条链作为模板,起模板作用的DNA一条链称模板链(有义链)与之对应的另一条链称编码链(反义链)

不对称转录转录特点:方向5’→3’;

不需要引物;第14页,共25页，2024年2月25日，星期天

连续合成;

催化转录的酶是RNA聚合酶;

原料:NTP二.RNA聚合酶和蛋白因子以大肠杆菌为例:

RNA聚合酶

=核心酶(α2β

β’ω)+σ(全酶)各亚基在转录中作用:α:决定哪些基因被转录β:参与转录全过程,催化形成磷酸二酯键β’:与模板DNA结合ω:功能不详σ:识别转录起始位点(因其在转录过程中起启动作用,又称启动因子)第15页,共25页，2024年2月25日，星期天三控制转录起始的DNA序列----启动子启动子是转录开始时模板DNA分子与RNA聚合酶结合的部位.

起始部位:是DNA分子上开始转录的作用位点启动子

结合部位:是DNA分子与RNA聚合酶核心酶的结合部位.

识别部位:是RNA聚合酶σ亚基识别的部位.结合部位:富含TATAAT识别部位:富含TTGAGA

核心酶

σTTGAGATATAATAACTCTATATTA

识别部位结合部位起始部位第16页,共25页，2024年2月25日，星期天四.转录过程:分为:起始、延长、终止三个阶段（一）转录的起始1σ因子识别转录起始位点；2全酶与模板DNA链结合，并使DNA双链解开3按照碱基互补原则合成第一个核苷三磷酸（GTP）4第二个核苷三磷酸进入模板，两个核苷酸之间形成磷酸二酯键5RNA新链的合成沿5’→3’延伸（二）转录的延伸1第一个磷酸二酯键形成后，σ因子脱落2RNA新链按碱基互补配对原则由5’→3’延伸不断延伸

注：核心酶滑过后，转录过的DNA链重新形成双螺旋第17页,共25页，2024年2月25日，星期天（三）转录的终止模板DNA链5’有终止信号序列，即终止子，当核心酶沿模板3’→5’方向滑动至终止子时，转录便终止。终止子有两种类型：1依赖ρ因子的终止ρ因子为蛋白质辅助因子2不依赖ρ因子的终止在DNA终止区域富含GC碱基电镜下RNA合成情况：真核细胞转录的机理未完全清楚原核细胞是边转录边翻译第18页,共25页，2024年2月25日，星期天第19页,共25页，2024年2月25日，星期天第20页,共25页，2024年2月25日，星期天五转录过程的选择性抑制1抗菌素-放线菌素D

RNA聚合酶的专一抑制剂2利福平

与原核RNA聚合酶的β亚基结合，阻止原核生物RNA合成3α-鹅膏蕈碱真核生物RNA合成的专一抑制剂六转录产物的“加工”

（真核生物特有，原核生物没有）

DNA模板链转录

新合成的RNA

（前体RNA）加工处理成熟RNA

第21页,共25页，2024年2月25日，星期天1mRNA转录后的处理（1）5’–端帽结构的形成由于转录后的产物第一个核苷酸以鸟苷酸多见，再通过鸟苷酸转移酶催化在5’–端接上1个新的鸟苷酸，并在鸟嘌呤N7-甲基鸟嘌呤核苷酸称为帽子结构。帽子结构为核糖体识别mRNA提供了信号，增加了mRNA的稳定性（2）3’–端多聚腺苷酸（polyA）尾的生成大多数的真核mRNA都具有

3’末端的多聚腺苷酸尾巴，一般为200个核苷酸左右，它不是由DNA编码的，是由RNA末端腺苷酸转移酶催化，以ATP为原料，在mRNA的3’–OH上逐个加上腺苷酸形成polyA结构。第22页,共25页，2024年2月25日，星期天（3）mRNA的拼接----去除内含子，拼接外显子

DNA

转录5‘3’