核酸的合成精选课件.ppt
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1、关于核酸的合成关于核酸的合成第一页,本课件共有60页1.1.光复活光复活2.1修复机制TTTT紫外线紫外线紫外线紫外线(260nm)(260nm)T(胸腺嘧啶)二聚体胸腺嘧啶)二聚体双键打开双键打开双键打开双键打开第二页,本课件共有60页紫外光紫外光紫外光紫外光T-TT-T二聚体二聚体二聚体二聚体可见光激活该可见光激活该可见光激活该可见光激活该酶酶酶酶只有高等哺乳动物该功能退化掉了。只有高等哺乳动物该功能退化掉了。例例对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。光复活酶结合于损伤部位光复活酶结合于损伤部位光复活酶结合于损伤部位光复活酶结合于损伤部位第三页,本课件
2、共有60页2.切除修复切除修复核酸酶核酸酶核酸酶核酸酶DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNADNA连接酶连接酶连接酶连接酶属于复制前的修复。属于复制前的修复。属于复制前的修复。属于复制前的修复。第四页,本课件共有60页复制同时的修复复制同时的修复3.重组修复*复制复制复制复制DNADNA聚合酶、连接酶补缺聚合酶、连接酶补缺聚合酶、连接酶补缺聚合酶、连接酶补缺提问:提问:提问:提问:原损伤部位没有修复,对后代影响大吗?原损伤部位没有修复,对后代影响大吗?原损伤部位没有修复,对后代影响大吗?原损伤部位没有修复,对后代影响大吗?在后代中只有一个个体含有该条在后代中只有一个个体含有该条DNA,后代
3、越多,后代越多,影响比例越小,等于消除影响。影响比例越小,等于消除影响。第五页,本课件共有60页(四)(四)SOS修复修复当当DNA损损伤伤广广泛泛难难以以继继续续复复制制时时,由由此此而而诱诱发出一系列复杂的反应。发出一系列复杂的反应。在在E.coli,各各种种与与修修复复有有关关的的基基因因,组组成成一一个个称称为为调调节节子子(regulon)的的网网络络式式调调控控系系统统。加加强强切切除除修复和重组修复的能力。修复和重组修复的能力。这这种种修修复复特特异异性性低低,对对碱碱基基的的识识别别、选选择择能能力力差差。通通过过SOS修修复复,复复制制如如能能继继续续,细细胞胞是是可可存存活
4、活的的。然然而而DNA保保留留的的错错误误较较多多,导导致致较较广广泛泛、长长期期的突变。的突变。第六页,本课件共有60页用用色色谱谱技技术术分分纯纯PCR聚合链式反应在很短的时间内将在很短的时间内将DNA样品呈样品呈2n大量复制大量复制第七页,本课件共有60页聚合链式反应(聚合链式反应(polymerase polymerase chain reactionchain reaction,PCRPCR)是一种)是一种体外模拟自然体外模拟自然DNA DNA 复制过程的核复制过程的核酸扩增技术,即无细胞分子克隆酸扩增技术,即无细胞分子克隆技术。技术。PCR聚合链式反应第八页,本课件共有60页PCR
5、 PCR 技术由技术由MullisMullis于于19851985年发明。它以年发明。它以待扩增的两条待扩增的两条DNADNA链为模板,由一对人工链为模板,由一对人工合成的寡聚核苷酸引物介导,通过合成的寡聚核苷酸引物介导,通过DNADNA聚聚合酶酶促反应,快速体外扩增特异的合酶酶促反应,快速体外扩增特异的DNADNA序列。序列。PCRPCR技术中每轮循环包括变性、复性和延技术中每轮循环包括变性、复性和延伸伸3 3个阶段,约经过个阶段,约经过3030轮循环就可迅速轮循环就可迅速将待扩增的将待扩增的DNADNA扩增数百万倍。扩增数百万倍。PCR 技术简介:第九页,本课件共有60页由于由于PCR P
6、CR 技术具有操作简单、快速、特异技术具有操作简单、快速、特异和灵敏的特点,被认为是本世纪核酸分子和灵敏的特点,被认为是本世纪核酸分子生物学研究领域的最重要的发明之一。生物学研究领域的最重要的发明之一。目前,目前,PCRPCR技术已广泛应用于生物学的各技术已广泛应用于生物学的各个领域,如基因工程、个领域,如基因工程、DNADNA测序、任遗传测序、任遗传病的分类鉴定和诊断、肿瘤发生、诊断病的分类鉴定和诊断、肿瘤发生、诊断和治疗以及翻译学等。和治疗以及翻译学等。PCR 技术简介:第十页,本课件共有60页转录转录以以DNADNA为模板,按碱基配对原则为模板,按碱基配对原则(dAdA-U-U、dTdT
7、-A-A、dGdG-C-C、dCdC-G)-G)合成合成RNARNA链。链。4.14.1过程过程第四节 RNA的生物合成DNADNA复复复复制制制制RNARNA转录转录转录转录第十一页,本课件共有60页两条链都是模板链吗?两条链都是模板链吗?两条链都是模板链吗?两条链都是模板链吗?第十二页,本课件共有60页特点:特点:特点:特点:1.1.不对称转录不对称转录不对称转录不对称转录-我们将用作我们将用作RNA合成的模板的链叫做合成的模板的链叫做反义链反义链;另一条不做模板的链叫;另一条不做模板的链叫有义链有义链。RNA为全为全保留保留转录转录.如果如果DNA的两条链均作为的两条链均作为RNA模板,
8、则每个基因必将产生模板,则每个基因必将产生两条互补的两条互补的RNA。而遗传学证明每个基因只合成了一条。而遗传学证明每个基因只合成了一条RNA链。即使合成两条链。即使合成两条RNA链,其中也只有一条有功能。事链,其中也只有一条有功能。事实上,在活体内实上,在活体内只存在这两条只存在这两条RNA链中的一条链中的一条。如将双链如将双链DNA加热使之变性,再加入以此加热使之变性,再加入以此DNA为模板所合为模板所合成的单链成的单链RNA,进行退火。结果除复性的,进行退火。结果除复性的DNA双螺旋外,还双螺旋外,还形成了形成了DNA-RNA杂种分子杂种分子。结果表明。结果表明只有一条只有一条DNA链被
9、转链被转录录。2.2.转录的方式转录的方式一一.概论概论第十三页,本课件共有60页转录开始转录开始不需要引物,链的延长方向也是不需要引物,链的延长方向也是 5 5 33RNARNA聚合酶对利福平敏感聚合酶对利福平敏感第十四页,本课件共有60页2.2.转录的方式转录的方式一一.概论概论第十五页,本课件共有60页1.1.转录的酶转录的酶亚基组成:亚基组成:a a2 2bbbbws ws=a a2 2bbbbw w+s s 全酶全酶 核心酶核心酶 RNA RNA聚合酶聚合酶a a亚基亚基 解开前方的解开前方的DNADNA双螺旋、恢复后面双螺旋、恢复后面的的DNADNA双螺旋双螺旋b b亚基亚基 催化
10、磷酸二酯键的形成催化磷酸二酯键的形成b b亚基亚基 与与DNADNA的非模板链结合的非模板链结合二二.原核生物转录原核生物转录第十六页,本课件共有60页亚基组成:亚基组成:a a2 2bbbbws ws=a a2 2bbbbw w+s s 全酶全酶 核心酶核心酶核心酶:核心酶:解开前方的解开前方的DNADNA双螺旋、双螺旋、RNARNA链的延伸、恢复链的延伸、恢复后面的后面的DNADNA双螺旋双螺旋s s亚基:亚基:识别启动子,起始转录。识别启动子,起始转录。亚基和其他亚基和其他肽链的结合不很牢固,易脱离全酶。肽链的结合不很牢固,易脱离全酶。此外,每个此外,每个RNARNA聚合酶还含有聚合酶还
11、含有2 2个个ZnZn离子。离子。1.1.转录的酶转录的酶二二.原核生物转录原核生物转录第十七页,本课件共有60页第十八页,本课件共有60页 DNADNA上存在着转录的起始信号,它是特殊的核苷上存在着转录的起始信号,它是特殊的核苷酸序列,称为酸序列,称为启动子(启动子(promoterpromoter)。转录是由。转录是由RNARNA聚合酶全酶结合于启动子而被启动的。聚合酶全酶结合于启动子而被启动的。2.2.转录过程转录过程-转录启动转录启动二二.原核生物转录原核生物转录第十九页,本课件共有60页ThenucleotidesequencesofrepresentativeE.colipromo
12、ters 2.2.转录过程转录过程-转录启动转录启动二二.原核生物转录原核生物转录第二十页,本课件共有60页-35序列是RNA聚合酶全酶的识别位点,对全酶有很高的亲和性。如果-35序列发生突变或缺失,将大大降低对全酶的亲和性,即降低RNA聚合酶与启动子的结合速度,但不影响转录起始位点附近DNA 双链的解开。第二十一页,本课件共有60页-10序列又称为Pribnow盒,或TATA盒,是 RNA聚合酶全酶的紧密结合位点。-10序列的突变不影响RNA聚合酶与启动子结合的速度,但会降低双链解开的速度。TATA盒决定着转录的方向。第二十二页,本课件共有60页 聚合酶全酶上的聚合酶全酶上的s s因子能识别
13、启动子,因子能识别启动子,并识别有义链,从而使全酶定位到启动并识别有义链,从而使全酶定位到启动子部位。子部位。二二.原核生物转录原核生物转录2.2.转录过程转录过程-转录启动转录启动第二十三页,本课件共有60页可见,-35序列提供RNA聚合酶识别的信号,-10序列则有助于DNA局部双链的解开,两者共同决定了启动子的强度,也调控了转录的速度和RNA分子数。因此,-10和-35序列都很重要。同时有研究表明:离开共同顺序较远的启动子的活性亦较弱;破坏启动子功能的突变中有75%都是改变了共同顺序中的碱基,其余25%亦为离共同顺序较近顺序中的碱基的改变。第二十四页,本课件共有60页原核生物启动子的序列长
14、约20200bp不等。E.coli典型的启动子结构(80bp)如下:原核生物亦有少数启动子缺乏这两个序列(-35和-10)之一。在这种情况下,RNA聚合酶往往不能单独识别这种启动子,而需要有辅助蛋白质的帮助。结合位点结合位点TGTTGACATATAAT起始位点起始位点1018bp58bp-35序列序列-10序列序列CAP-cAMP第二十五页,本课件共有60页不对称转录不对称转录不对称转录不对称转录只能以双链中只能以双链中只能以双链中只能以双链中固定的一条链固定的一条链固定的一条链固定的一条链(模板链)(模板链)(模板链)(模板链)为为为为模板转录模板转录模板转录模板转录RNARNA开始开始1.
15、RNA聚合酶延聚合酶延DNA链移动,识别转录起点链移动,识别转录起点(启动子)(启动子)(启动子启动子启动子启动子)打开螺旋,打开螺旋,形成聚合酶形成聚合酶-DNA-RNA复合体。复合体。第二十六页,本课件共有60页2.2.复合体甩掉复合体甩掉亚基,随亚基,随RNARNA聚合酶聚合酶移动移动连续连续5353转录转录RNARNA链。链。17bp17bp螺旋解开长度螺旋解开长度12bp12bpDNA-RNA复合体长度复合体长度3.DNA3.DNA螺旋螺旋螺旋螺旋前开前开前开前开、后合后合后合后合,RNA,RNA长长,不断脱离长长,不断脱离长长,不断脱离长长,不断脱离DNADNA。(终止子终止子终止
16、子终止子)4.4.4.4.识别终止信号(终止子),结束转录,各自分离。识别终止信号(终止子),结束转录,各自分离。识别终止信号(终止子),结束转录,各自分离。识别终止信号(终止子),结束转录,各自分离。第二十七页,本课件共有60页 由由全全酶酶在在启启动动子子附附近近将将DNADNA局局部部解解链链,约约解解开开1717个个碱碱基基对对。(酶酶与与启启动动子子结结合合的的部部位位是是ATAT富富集集区,有利于解链)区,有利于解链)第第一一个个核核苷苷三三磷磷酸酸(常常常常是是GTPGTP或或ATP)ATP)结结合合到到全全酶酶上上,形形成成“启启动动子子-全全酶酶-核核苷苷三三磷磷酸酸”三三元
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