核酸的生物合成与降解精选课件.ppt
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1、第一页,本课件共有60页一一.DNADNA的复制的复制复制部位:复制部位:真核生物:真核生物:细胞核细胞核原核生物:原核生物:细胞质的核质区细胞质的核质区第二页,本课件共有60页(一一)复制的反应复制的反应n1d ATPn2d CTPn3d GTPn4d TTPDNA聚合酶聚合酶DNA模板模板DNA+(n1+n2+n3+n4)PPiPPiPPi随即被焦磷酸酶水解,从而随即被焦磷酸酶水解,从而推动聚合反应的进行。推动聚合反应的进行。一一.DNADNA的复制的复制第三页,本课件共有60页(二二)复制的方式复制的方式 DNADNA复复制制时时,亲亲代代DNADNA的的双双螺螺旋旋先先解解旋旋并并分分
2、开开,然然后后以以每每条条链链为为模模板板,按按照照碱碱基基配配对对原原则则,各各形形成成一一条条互互补补链链。这这样样,从从亲亲代代的的一一个个DNADNA双双螺螺旋旋分分子子复复制制成成两两个个与与亲亲代代的的碱碱基基序序列列完完全全相相同同的的子子代代DNADNA分分子子。每每个个子子代代DNADNA分分子子中中,有有一一条条链链来来自自亲亲代代DNADNA,另另一一条条则则是是新新形形成成的的,这这样样的的复复制制方方式式叫叫做做半半保保留留复复制制(semiconservative replication)。半保留复制半保留复制一一.DNADNA的复制的复制第四页,本课件共有60页半
3、保留复制半保留复制(二二)复制的方式复制的方式一一.DNADNA的复制的复制第五页,本课件共有60页如何证明半保留复制如何证明半保留复制(二二)复制的方式复制的方式一一.DNADNA的复制的复制1958年,年,Meselson 证明:用,证明:用,15NH4Cl唯一氮源培唯一氮源培养大肠杆菌,之后,用养大肠杆菌,之后,用14NH4Cl培养,然后进行培养,然后进行CsCl2进行密度梯度离心。由于进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于密度大于14NH4Cl,因此,形成不同区带,经过若干代培养后,两个因此,形成不同区带,经过若干代培养后,两个14NH4Cl区带增多。区带增多。第六页,本课件共有
4、60页第七页,本课件共有60页(二二)复制的方式复制的方式一一.DNADNA的复制的复制半保留复制半保留复制全保留复制第八页,本课件共有60页(三三)复制反应复制反应注意点注意点DNA复制除入复制除入DNA聚合酶聚合酶,DNA模板模板,dNTP外外,还需要多种还需要多种蛋白质因子、引物、蛋白质因子、引物、Mg2+等等.一一.DNADNA的复制的复制特点:特点:A A 对利福平不敏感对利福平不敏感B B 核糖核酸代替脱氧核糖核酸核糖核酸代替脱氧核糖核酸第九页,本课件共有60页DNA聚合酶聚合酶催化活性催化活性功功 能能5353聚合聚合 35 35核酸外切核酸外切5353核酸外切核酸外切原原核核生
5、生物物DNADNA聚合聚合酶酶切去引物切去引物RNARNA,补上补上正确的正确的DNADNA片段片段DNADNA聚合聚合酶酶 与修复有关与修复有关(活性低活性低)DNADNA聚合聚合酶酶负责链的延长负责链的延长(活性高活性高)(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制1.DNA聚合酶(DNA polymease)第十页,本课件共有60页Morethan90%oftheDNApolymeraseactivityobservedinE.coliextractscanbeaccountedforbyDNApolymeraseI第十一页,本课件共有60页(四四)参与
6、复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制DNApolymeraseIIIismuchmorecomplexthanDNApolymeraseI,havingtentypesofsubunits第十二页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制第十三页,本课件共有60页DNA聚合酶聚合酶催化活性催化活性功功 能能5353聚合聚合3535核酸外切核酸外切5353核酸外切核酸外切真真核核生生物物DNADNA聚合聚合酶酶 切去引物切去引物RNARNA,补上补上正确的正确的DNADNA片段片段DNADNA聚合聚合酶酶 DNA
7、DNA聚合聚合酶酶g g 负责链的延长负责链的延长DNADNA聚合聚合酶酶d d负责先导链的延长负责先导链的延长(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制2.DNA聚合酶(DNA polymease)第十四页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制2.DNA聚合酶(DNA polymease)第十五页,本课件共有60页3535核酸外切核酸外切2.DNA聚合酶(DNA polymease)第十六页,本课件共有60页 Every cell contains several different nucleas
8、es(核核酸酸酶酶),belonging to two broad classes:exonucleases(核核酸酸外外切切酶酶)and endonucleases(核核酸酸内内切切酶酶).Exonucleases degrade nucleic acids from one end of the molecule.核核酸酸外外切切Exonucleasesdegrade nucleic acids from one end of the molecule.Many operate in only the 5 3 or the 35 direction,removing nucleotides
9、 only from the 5 or the 3 end,respectively,of one strand of a doublestranded nucleic acid or of a single-stranded DNA.(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制第十七页,本课件共有60页 Endonucleases can begin to degrade at specific internal sites in a nucleic acid strand or molecule,reducing it to smaller and sma
10、ller fragments.A few exonucleases and endonucleases degrade only single-stranded DNA.There are a few important classes of endonucleases that cleave only at specific nucleotide sequences.(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制第十八页,本课件共有60页5353核酸外切核酸外切一一.DNADNA的复制的复制第十九页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋
11、白质一一.DNADNA的复制的复制DNA Replication Requires Many Enzymes and Protein Factors Replication in E.coli requires not just a single DNA polymerase but 20 or more different enzymes and proteins,each performing a specific task.The entire complex has been termed the DNA replicase system or replisome.The enzyma
12、tic complexity of replication reflects the constraints imposed by the structure of DNA and by the requirements for accuracy.第二十页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制DNA Replication Requires Many Enzymes and Protein Factors第二十一页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质合成合成RNARNA引物,又叫引物,又叫引物合成酶引物合成
13、酶、引发酶。、引发酶。2.引物酶(primer)它以单链它以单链DNADNA为模板,以为模板,以ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP为原为原料,从料,从5 5 33 方向合成出方向合成出RNARNA片段,即引物。片段,即引物。一一.DNADNA的复制的复制第二十二页,本课件共有60页 3.DNA连结酶(DNA ligase)催催化化DNA双双链链中中一一条条链链上上的的缺缺口口(3-OH 与与它它下下游游相相邻邻的的核核苷苷酸酸的的 5-磷磷酸酸之之间间)共共价价连连结结(形形成成磷磷酸二酯键)。酸二酯键)。连结过程需要能量,连结过程需要能量,E.coli 和某些和某些细菌中
14、由细菌中由NAD+提供;提供;动物细胞由动物细胞由ATP提供。提供。(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制第二十三页,本课件共有60页(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制 3.DNA连结酶(DNA ligase)第二十四页,本课件共有60页 4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质解螺旋酶解螺旋酶(helicase):将将DNA的的两两条条链链打打开开。每每解解开开一一对对碱碱基基需需要要水水解解2分分子子ATP。方方向向为为5-3,大大肠肠杆杆菌菌中中的的解解螺螺旋旋酶又叫酶又叫rep蛋白,但蛋白,但方向为方向为3-
15、5。(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制第二十五页,本课件共有60页单链结合蛋白单链结合蛋白(SSBP):与与解解链链后后的的DNA单单链链结结合合,阻阻止止其其再再次次形形成成双双螺螺旋旋。大大肠肠杆杆菌菌SSB为为177 aa多多肽肽,以以四四聚聚体体形形式式存存在在,与与32个个bp DNA区区相相结结合合,结结合合后后的的DNA 分分子子僵僵硬硬,不不易易弯弯曲曲,有有利利于于单单链链DNA分分子子的的稳稳定定,避避免免核核酸酸酶酶进进攻攻;同同时时降降低低了了Tm值值,进进一一步步促促进进DNA的解链。的解链。(四四)参与复制的酶和蛋白质参与
16、复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制 4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质第二十六页,本课件共有60页旋转酶旋转酶(gyrase,untwisting protein):催化催化DNADNA的拓扑连环数发生变化。的拓扑连环数发生变化。可分为可分为拓扑异构酶拓扑异构酶和拓扑异构酶和拓扑异构酶。型型酶酶可可减减少少负负超超螺螺旋旋;型型酶酶可可引引入入负负超超螺螺旋旋(此此时时需需要要ATPATP提提供供能能量量)。具具有有内内切切酶酶和和连连接接酶酶活活力力,参参与与DNADNA复复制制前前双双螺螺旋旋的的松松弛弛及及复复制制后后超超螺螺旋旋的的再恢复。再恢复。(四四)参与复制的酶和蛋白
17、质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制 4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质第二十七页,本课件共有60页dn蛋白蛋白(mobile promoter):功功能能:识识别别DNA的的合合成成的的起起始始位位置置,与与引引物物酶酶及及其其它一些蛋白组成复合体启动它一些蛋白组成复合体启动RNA引物链的合成。引物链的合成。(四四)参与复制的酶和蛋白质参与复制的酶和蛋白质一一.DNADNA的复制的复制 4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质第二十八页,本课件共有60页(五(五)复制的过程复制的过程 复制从特定的位点开始,这一位置叫复制从特定的位点开始,这一位置叫复制原点复制原点。原原核核生生物物
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