《生物化学》课件-10.DNA生物合成

第十章DNA的生物合成研究内容生物化学人体的化学物质组成01020304生物分子的结构与功能物质代谢及调节基因信息传递与调控DNARNA蛋白质中心法则19571970DNA复制的特点参与复制的体系及功能重点思考40~60亿个细胞DNA生物合成的方式复制逆转录DNA的损伤修复概念以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程称为DNA复制DNA的复制DNA的复制真核生物DNA的复制：S期DNA的复制DNA的复制以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程称为DNA复制半保留复制固定起始点双向复制半不连续复制高保真性复制DNA复制的特点DNA复制的特点半保留复制TCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGG+复制叉子代DNAAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCTCCATGACAGGTACTGCCACTGGGGTGACCTCCATGACAGGTACTG亲代DNADNA复制的特点半保留复制子链继承母链遗传信息的几种可能方式

全保留式

半保留复制弥散复制DNA复制的规律半保留复制密度梯度实验

梯度离心结果含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液第二代

N15标记NH4CL半保留复制的实验依据半保留复制的实验依据含15N-DNA的细菌培养于普通培养液14NH4CL第一代继续培养于普通培养液14NH4CL第二代

15N标记NH4CL全保留？半保留？弥散？TestDNA以半保留方式进行复制，若一完全被标记的DNA分子置于无放射标记的溶液中复制两代，所产生的四个DNA分子的放射性状况是A.两个分子有放射性，两个分子无放射性B.均有放射性C.两条链中的半条具有放射性D.两条链中的一条具有放射性E.均无放射性固定的起始位点原核生物环状一个复制起始点Y字结构复制叉起点DNA复制的特点有特定的起始点原核生物5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’3’DNA复制的特点有特定的起始点真核生物DNA复制的特点双向复制双向复制3

5

3

5

3´5´3´5´解链方向领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)3´5´冈崎片段DNA复制的特点半不连续复制选择底物互补配对即时校读DNA复制的特点高保真性复制半保留复制固定起始点双向复制半不连续复制高保真性复制DNA复制的特点DNA复制的特点Test自然界中生物DNA复制采取的主要方式是A.半保留复制B.全保留复制C.滚环式复制D.混合式复制E.不均一复制关于真核生物DNA复制中生成的冈崎片段：A.是前导链上形成的短片段B.是滞后链上形成的短片段

C.是前导链的模板上行成的短片段D.是滞后链的模板上形成的短片段E.以上都不是DNA复制的体系原料模板酶引物dATP,dTTP,dCTP,dGTP亲代解开的两条单链DNARNA引物酶和蛋白因子解开螺旋防止再次形成双螺旋防止打结合成一个小引物合成新链水解引物修补缺口连接缺口DNA复制的体系酶和蛋白因子解螺旋酶利用ATP供能将DNA双螺旋间的氢键解开，使DNA局部形成两条单链DNA复制的体系酶和蛋白因子改变DNA分子的超螺旋状态理顺DNA链DNA复制的体系酶和蛋白因子DNA拓扑异构酶防止重新形成双链使单链不被水解DNA复制的体系酶和蛋白因子单链DNA结合蛋白3

5

3

5

引物3'HO5'引物酶DNA复制的体系酶和蛋白因子引物酶分类DNA聚合酶IDNA聚合酶IIDNA聚合酶III分子量(KD)109129250聚合速率(核苷酸/分)1000—600005ˊ→3ˊ聚合酶活性+++3ˊ→5ˊ外切酶活性+++5ˊ→3ˊ外切酶活性+——生物学功能切除引物延长冈崎片段校读作用DNA损伤修复DNA损伤修复延长子链校读作用DNA复制的体系酶和蛋白因子原核生物DNA聚合酶◆3

5

外切酶活性◆

5

3

外切酶活性5´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´?能辨认错配的碱基对，并将其水解，称校读功能。能切除引物并填补引物切除后留下的空隙。核酸外切酶活性亲代子代DNA复制的体系酶和蛋白因子分类DNA聚合酶IDNA聚合酶IIDNA聚合酶III分子量(KD)109129250聚合速率(核苷酸/分)1000—600005ˊ→3ˊ聚合酶活性+++3ˊ→5ˊ外切酶活性+++5ˊ→3ˊ外切酶活性+——生物学功能切除引物延长冈崎片段校读作用DNA损伤修复DNA损伤修复延长子链校读作用DNA复制的体系酶和蛋白因子原核生物DNA聚合酶DNA复制的体系酶和蛋白因子真核生物DNA聚合酶分类αβγδε分子量(KD)16.54.014.012.525.55ˊ→3ˊ聚合酶活性有有高高高3ˊ→5ˊ外切酶活性-++++生物学功能引物酶活性参与损伤与修复线粒体DNA复制延长子链的主要酶填补引物空隙，切除修复、重组只作用于双链中具有碱基互补的单链切口DNA复制的体系酶和蛋白因子连接酶解开螺旋防止再次形成双螺旋防止打结合成一个小引物合成新链水解引物修补缺口连接缺口解螺旋酶单链DNA结合蛋白DNA拓扑异构酶引物酶DNA聚合酶IIIDNA聚合酶IDNA聚合酶I连接酶DNA复制的体系酶和蛋白因子1、拓扑异构酶的作用是A.解开DNA双螺旋使其易于复制B.使DNA解链旋转时不致于缠结C.使DNA异构为RNA引物D.稳定解开的DNA单链E.使DNA形成超螺旋2、在DNA复制中，RNA引物的作用是A.引导DNA聚合酶与DNA模板结合B.提供5’-Pi末端C.诱导RNA的合成D.提供3’-OH末端，为合成新DNA的起点E.以上都不是DNA复制的体系Test历年真题在基因工程中，将目的基因与载体DNA连接的酶是（）A.DNA聚合酶ⅠB.DNA聚合酶ⅢC.限制性核酸内切酶D.DNA连接酶E.反转录酶(09年真题)起始解开双链，形成引发体，合成引物延长合成新链终止切除引物，补平缺口，链接冈崎片段DNA复制的过程DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶引物酶SSB3

5

3

5

含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。

引发体DNA拓扑异构酶引物酶SSB3

5

3

5

DNA复制起始区域。解螺旋酶、拓扑异构酶、SSB等蛋白质因子引物酶

解螺旋酶引发体DNA复制的过程起始OH3'3'

5'

3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPDNA-pol复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

延长方向5→3

。DNA复制的过程延长DNA复制的过程延长领头链的合成引物酶合成引物DNA聚合酶III后接引物合成新链形成多个冈崎片段DNA聚合酶I水解引物并补平缺口连接酶封闭缺口领头链是连续延长的；随从链是生成一个个的冈崎片段，需要连接成一条完整的DNA链。后随链的合成DNApolⅠ

切除引物并填补空缺。DNA连接酶

连接切口。切除引物填补空缺连接切口DNA复制的过程终止阶段原核生物真核生物复制起始单个复制起始点多复制起始点延长阶段DNA聚合酶III引物和冈崎片段较长DNA聚合酶δ引物和冈崎片段较短终止冈崎片段连接冈崎片段与复制子连接端粒原核与真核生物DNA复制差异DNA复制时，由于受DNA聚合酶特性限制，子代DNA链的最后一个片断去除引物后，无法填补空隙，易造成子代DNA链的缩短。真核生物染色体线性DNA分子末端的结构，在维持染色体的稳定性和复制完整性上起着重要的作用。端粒DNA复制的过程终止端粒酶是一种自身携带RNA模板的逆转录酶，可以催化合成端粒DNA（TTAGGG重复序列）。DNA的损伤与修复DNA损伤(DNAdamage)是指DNA分子中碱基序列的改变，又称为突变(Mutation)。引发突变的原因自发因素（复制错误）诱发因素物理（紫外线、电离辐射，TT二聚体）化学（化学诱变剂或致癌剂）生物（逆转录病毒）DNA损伤CTCGAGCACGTG10-9DNA复制错误不明原因的碱基损伤DNA损伤自发因素TT二聚体DNA损伤物理因素紫外线DNA损伤物理因素电离辐射3，4-苯并芘（煤焦油、沥青、粗石蜡）染料（偶氮染料、乙苯胺、联苯胺）亚硝胺（是消化系统癌症的重要致癌物质）霉菌毒素（黄曲霉毒素）无机物（砷、铬、镍等及其化合物）DNA损伤化学因素化学诱变剂或致癌剂DNA损伤化学因素塑料制品它的安全性跟食物酸碱度、是否含油、温度等有很大关系。国家规定发泡餐具应在80℃以下使用。当温度超过90度时，会释放有毒物质，损害人的肝脏肾脏。一次性发泡塑料餐具DNA损伤化学因素这类餐盒一般是用硫酸盐漂白过的木浆纸为原料制成的，表面刷上防水类的化学物质。这类餐盒污染小，安全。但是成本比较高。纸板型餐盒DNA损伤化学因素透明的塑料餐盒是使用纯聚丙烯(PP)生产的，安全系数比较高；颜色鲜艳的餐盒，有可能使用了废塑料，因此颜色越深越不安全。透明的塑料餐盒DNA损伤化学因素点突变缺失突变插入突变框移突变重排突变DNA损伤类型5′….UCACGACAUAUG….3′5′….UCAGCGACAUAUG….3′丝精组蛋丝丙苏酪5′….UCAGACAUAUG….3′丝天异亮框移突变：指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。

缺失插入正常DNA损伤类型①突变是进化的分子基础②基因多态性：只有基因型改变的突变（表型不改变）GCU、GCC、GCA、GCG丙氨酸③突变是某些疾病的发病基础如遗传性疾病，高血压，糖尿病，肿瘤等等。④致死性的突变DNA损伤后果直接修复切除修复***重组修复SOS修复DNA损伤的修复方式紫外线光修复酶DNA损伤的修复直接修复直接修复又称光修复DNA损伤的修复切除修复切