生化核酸的生物合成精选课件.ppt

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1、关于生化核酸的生物合成第一页，本课件共有25页 亲代亲代 子代子代第二页，本课件共有25页（一）（一）DNA复制酶学复制酶学1 DNA聚合酶聚合酶、A dNTP齐备齐备(原料原料)B 具引物具引物(DNA或或RNA)C 具模板具模板(单链单链DNA)三种三种DNA聚合酶比较聚合酶比较DNA聚合酶聚合酶(主要主要)负责负责DNA链的延伸链的延伸,单链模板方向单链模板方向35 链延伸方向链延伸方向53 DNA聚合酶聚合酶 功能尚不清功能尚不清DNA聚合酶聚合酶 具切除引物、修复损伤、变异、填补空隙具切除引物、修复损伤、变异、填补空隙2 DNA连接酶连接酶第三页，本课件共有25页第四页，本课件共有2

2、5页催化一个催化一个DNA链的链的5-磷酸基与另一个磷酸基与另一个DNA链的链的 3-OH形成形成3，5-磷酸二酯键磷酸二酯键3 拓扑异构酶拓扑异构酶 该酶兼有内切酶和连接酶的活力，能迅速使该酶兼有内切酶和连接酶的活力，能迅速使DNA链断开链断开又接上使又接上使DNA的松驰态与螺旋态之间发生转变的松驰态与螺旋态之间发生转变4 DNA解链酶解链酶能使能使DNA两条链之间的氢键解开，使复制叉前移两条链之间的氢键解开，使复制叉前移5 单链结合蛋白（单链结合蛋白（SSB）防止解开的防止解开的DNA单链重新结合成双链单链重新结合成双链第五页，本课件共有25页（二）双链（二）双链DNA复制的分子机制（要点

3、）复制的分子机制（要点）1 拓扑异构酶拓扑异构酶引进活节产生负超螺旋引进活节产生负超螺旋2 DNA解链酶解链酶将双链解开形成两条单链将双链解开形成两条单链3 SSB结合到单链上结合到单链上4 引物酶引物酶催化合成催化合成RNA引物（引发过程）引物（引发过程）5 DNA聚合酶聚合酶 催化合成新催化合成新 DNA的前导链及冈崎片断，由于的前导链及冈崎片断，由于DNA聚合酶聚合酶 只能催化只能催化5 3 的合成，故前导链是连续合的合成，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6 DNA聚合酶聚合酶 除去引物，修补缺口

4、除去引物，修补缺口7 连接酶连接酶 将冈崎片断连接起来，以完成滞后链的合成将冈崎片断连接起来，以完成滞后链的合成第六页，本课件共有25页第七页，本课件共有25页第八页，本课件共有25页（三）（三）DNA聚合酶的校对作用聚合酶的校对作用四四 真核细胞真核细胞DNA的复制（的复制（DNA指导下的指导下的DNA合成）合成）复制过程可能与原核生物复制过程可能与原核生物类似类似，具体细节上有小差异：，具体细节上有小差异：1 真核生物真核生物DNA的复制远比大肠杆菌复杂的复制远比大肠杆菌复杂2 真核生物细胞中，现已发现三种真核生物细胞中，现已发现三种 DNA聚合酶聚合酶、3 真核细胞中也发现有冈崎片断、；

5、连接酶、真核细胞中也发现有冈崎片断、；连接酶、RNA引物和引物和各种有关各种有关DNA双螺旋分子解旋的酶和蛋白质双螺旋分子解旋的酶和蛋白质 第九页，本课件共有25页 原核生物原核生物 冈崎片断长冈崎片断长 10002000 核苷酸核苷酸 真核生物真核生物 冈崎片断短冈崎片断短 100-200 核苷酸核苷酸 原核生物原核生物 复制叉的移动速度较快复制叉的移动速度较快 真核生物真核生物 复制叉的移动速度较慢复制叉的移动速度较慢生物细胞生物细胞DNA复制基本特点复制基本特点 具体总结为具体总结为7点点五五 DNA的损伤与修复的损伤与修复无差错修复：无差错修复：光复活修复光复活修复（高等哺乳动物中不存

6、在）（高等哺乳动物中不存在）暗修复：暗修复：（切除修复）（切除修复）（普遍存在）普遍存在）第十页，本课件共有25页（一）光复活修复（一）光复活修复机制：可见光激活了光复活酶，使机制：可见光激活了光复活酶，使TT二聚体解聚二聚体解聚（二）暗修复（切除修复）（二）暗修复（切除修复）1 特异的核酸内切酶在损伤部位特异的核酸内切酶在损伤部位5一端邻近的位置切断一端邻近的位置切断DNA单链单链2 DNA聚合酶利用完整的互补链为模板在断口处进行局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部的修复合成3 5 3核酸外切酶水解除去包括损伤部位在内一小核酸外切酶水解除去包括损伤部位在内一小段段DNA

7、单链单链4 连接酶将新合成的连接酶将新合成的DNA链与原来的链与原来的DNA连接连接第十一页，本课件共有25页 T T UV T T 光复活酶光复活酶 T T 第十二页，本课件共有25页六六 反转录作用反转录作用（RNA指导的指导的DNA合成）合成）逆转录由逆转录酶催化逆转录由逆转录酶催化分两步进行分两步进行第一步：第一步：以以RNA为模板合成与为模板合成与RNA互补的互补的DNA，形成，形成RNA-DNA杂化双链杂化双链 第二步第二步:核糖核酸酶核糖核酸酶H水解杂化双链中的水解杂化双链中的RNA链链,以新合成的以新合成的DNA链为模板链为模板,合成合成DNA双链双链病毒病毒RNA RNA-D

8、NA 杂交体杂交体 病毒病毒RNA转录的转录的DNA链链 病毒双链病毒双链DNA第十三页，本课件共有25页第二节第二节 RNA的生物合成的生物合成 一一 转录转录(DNA指导下的指导下的RNA合成合成)1.概念概念:遗传信息由遗传信息由DNA传向传向RNA的过程的过程转录以转录以DNA双链中的一条链作为模板双链中的一条链作为模板,起模板作用的起模板作用的DNA一条一条链称链称模板链模板链(有义链有义链)与之对应的另一条链称与之对应的另一条链称编码链编码链(反义链反义链)不对称转录不对称转录转录特点转录特点:方向方向 53;不需要引物不需要引物;第十四页，本课件共有25页 连续合成连续合成;催化

9、转录的酶是催化转录的酶是RNA聚合酶聚合酶;原料原料:NTP二二.RNA聚合酶和蛋白因子聚合酶和蛋白因子以大肠杆菌为例以大肠杆菌为例:RNA聚合酶聚合酶=核心酶核心酶(2 )+(全酶全酶)各亚基在转录中作用各亚基在转录中作用:决定哪些基因被转录决定哪些基因被转录 :参与转录全过程参与转录全过程,催化形成磷酸二酯键催化形成磷酸二酯键:与模板与模板DNA结合结合:功能不详功能不详:识别转录起始位点识别转录起始位点(因其在转录过程中起启动作用因其在转录过程中起启动作用,又称启动因子又称启动因子)第十五页，本课件共有25页三控制转录起始的三控制转录起始的DNA序列序列-启动子启动子启动子启动子是转录开

10、始时模板是转录开始时模板DNA分子与分子与RNA聚合酶结合的部位聚合酶结合的部位.起始部位起始部位:是是DNA分子上开始转录的作用位点分子上开始转录的作用位点 启动子启动子 结合部位结合部位:是是DNA分子与分子与RNA聚合酶核心酶的结合部位聚合酶核心酶的结合部位.识别部位识别部位:是是RNA聚合酶聚合酶亚基识别的部位亚基识别的部位.结合部位结合部位:富含富含TATAAT 识别部位识别部位:富含富含TTGAGA 核心酶核心酶 TTGAGA TATAAT AACTCT ATATTA 识别部位识别部位 结合部位结合部位 起始部位起始部位 第十六页，本课件共有25页四四.转录过程转录过程:分为分为:

11、起始、延长、终止三个阶段起始、延长、终止三个阶段（一）转录的起始（一）转录的起始1 因子识别转录起始位点；因子识别转录起始位点；2 全酶与模板全酶与模板DNA链结合，并使链结合，并使DNA双链解开双链解开3 按照碱基互补原则合成第一个核苷三磷酸（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5 RNA新链的合成沿新链的合成沿53 延伸延伸（二）转录的延伸（二）转录的延伸1 第一个磷酸二酯键形成后，第一个磷酸二酯键形成后，因子脱落因子脱落2 RNA新链按碱基互补配对原则由新链按碱基互补

12、配对原则由53 延伸不断延伸延伸不断延伸 注：核心酶滑过后，转录过的注：核心酶滑过后，转录过的DNA链重新形成双螺旋链重新形成双螺旋第十七页，本课件共有25页（三）转录的终止（三）转录的终止模板模板DNA链链5有终止信号序列，即终止子，当核心酶沿模板有终止信号序列，即终止子，当核心酶沿模板35 方向滑动至终止子时，转录便终止。方向滑动至终止子时，转录便终止。终止子有两种类型：终止子有两种类型：1 依赖依赖因子的终止因子的终止 因子因子为为 蛋白质辅助因子蛋白质辅助因子2 不依赖不依赖因子的终止因子的终止 在在DNA终止区域富含终止区域富含GC碱基碱基电镜下电镜下RNA合成情况：合成情况：真核细

13、胞转录的机理未完全清楚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原核细胞是边转录边翻译第十八页，本课件共有25页第十九页，本课件共有25页第二十页，本课件共有25页五五 转录过程的选择性抑制转录过程的选择性抑制1 抗菌素抗菌素-放线菌素放线菌素D RNA聚合酶的专一抑制剂聚合酶的专一抑制剂2 利福平利福平 与原核与原核RNA聚合酶的聚合酶的亚基结合，阻止原核生物亚基结合，阻止原核生物RNARNA合成合成3 3-鹅膏蕈碱鹅膏蕈碱 真核生物真核生物RNA合成的专一抑制剂合成的专一抑制剂六六 转录产物的转录产物的“加工加工”（真核生物特有，原核生物没有）（真核生物特有，原核生物没有）DNA模

14、板链模板链 转录转录 新合成的新合成的 RNA （前体（前体RNA）加工处理加工处理 成熟成熟RNA 第二十一页，本课件共有25页1 mRNA转录后的处理转录后的处理（1）5 端帽结构的形成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转移酶催化在5 端接上端接上1个新的鸟苷酸，并在鸟嘌呤个新的鸟苷酸，并在鸟嘌呤N7-甲基甲基鸟嘌呤核苷酸称为鸟嘌呤核苷酸称为帽子结构。帽子结构。帽子结构为核糖体识别帽子结构为核糖体识别mRNA提供了信号，增加了提供了信号，增加了mRNA的稳定性的稳定性（2）3 端多聚腺苷酸（

15、端多聚腺苷酸（polyA）尾的生成）尾的生成大多数的真核大多数的真核mRNA都具有都具有 3 末端的多聚腺苷酸尾巴，一般为末端的多聚腺苷酸尾巴，一般为200个核苷酸左右，它不是由个核苷酸左右，它不是由DNA编码的，是由编码的，是由RNA末端腺苷酸转末端腺苷酸转移酶催化，以移酶催化，以ATP为原料，在为原料，在mRNA的的3 OH上逐个加上腺苷上逐个加上腺苷酸形成酸形成polyA结构。结构。第二十二页，本课件共有25页（3）mRNA的拼接的拼接-去除内含子，拼接外显子去除内含子，拼接外显子 DNA 转录转录5 3 前体前体RNA 剪接剪接 5 3 成熟成熟Mrna 翻译翻译 蛋白质蛋白质第二十三页，本课件共有25页第二十四页，本课件共有25页感感谢谢大大家家观观看看第二十五页，本课件共有25页