核酸的合成 (2)讲稿.ppt
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1、关于核酸的合成(2)第一页,讲稿共九十六页哦基因基因:表达蛋白质和:表达蛋白质和RNA的的DNA功能片段功能片段,以及该片以及该片段相关的非编码调控序列。段相关的非编码调控序列。RNA蛋白质蛋白质编码序列编码序列 非编码序列非编码序列 非编码序列非编码序列 第二页,讲稿共九十六页哦中心法则第三页,讲稿共九十六页哦目目 录录第一节第一节DNA的生物合成的生物合成DNA Biosynthesis第四页,讲稿共九十六页哦(一)(一)DNA复制的基本原则复制的基本原则 1、半保留复制、半保留复制 概念概念:DNADNADNADNA复制时,亲代复制时,亲代复制时,亲代复制时,亲代DNADNADNADNA
2、双链解开做为模板,按照碱基双链解开做为模板,按照碱基双链解开做为模板,按照碱基双链解开做为模板,按照碱基互补配对原则指导合成一股新的互补链,得到与亲代互补配对原则指导合成一股新的互补链,得到与亲代互补配对原则指导合成一股新的互补链,得到与亲代互补配对原则指导合成一股新的互补链,得到与亲代DNADNADNADNA序列序列序列序列一致的两个子代一致的两个子代一致的两个子代一致的两个子代DNADNADNADNA分子,每个子代分子,每个子代分子,每个子代分子,每个子代DNADNADNADNA分子都含有一股分子都含有一股分子都含有一股分子都含有一股亲代亲代亲代亲代DNADNADNADNA链和一股新生链和
3、一股新生链和一股新生链和一股新生DNADNADNADNA链。链。链。链。实验依据实验依据:密度梯度实验:密度梯度实验 生物学意义生物学意义:(1 1)保证遗传信息传递的稳定性)保证遗传信息传递的稳定性 (2 2)实现遗传的准确性)实现遗传的准确性 一、复制一、复制第五页,讲稿共九十六页哦密度梯度实验密度梯度实验 实验结果支持实验结果支持半保留复制半保留复制的设想。的设想。含重氮含重氮-DNA的细菌的细菌培养于普培养于普通培养液通培养液 第一代第一代继续培养于继续培养于普通培养液普通培养液 第二代第二代梯度离心结果梯度离心结果第六页,讲稿共九十六页哦 真核生物多个真核生物多个复制起点模式复制起点
4、模式第七页,讲稿共九十六页哦双向复制模式双向复制模式 复制叉复制叉 复制叉复制叉第八页,讲稿共九十六页哦第九页,讲稿共九十六页哦第十页,讲稿共九十六页哦3 5 3 5 解链方向解链方向(3 5)35335领头链领头链(leading strand)随从链随从链(lagging strand)2、半不连续复制、半不连续复制(semi-discontinuous replication)复制叉复制叉复制方向复制方向(5 3)第十一页,讲稿共九十六页哦顺着解链方向生成的子链,复制是连续进行的,顺着解链方向生成的子链,复制是连续进行的,这股链称为这股链称为领头链领头链。另一股链因为复制的方向与解链方向
5、相反,不另一股链因为复制的方向与解链方向相反,不能顺着解链方向连续延长,这股不连续复制的能顺着解链方向连续延长,这股不连续复制的链称为链称为随从链随从链。复制中的不连续片段称为。复制中的不连续片段称为岡崎岡崎片段片段(okazaki fragment)。领头链连续复制而随从链不连续复制,就是复制领头链连续复制而随从链不连续复制,就是复制的的半不连续性半不连续性。第十二页,讲稿共九十六页哦全不连续复制全不连续复制第十三页,讲稿共九十六页哦(二)参与(二)参与DNA复制的主要酶类复制的主要酶类 1、解旋解旋、解链、解链酶酶类类 解开、理顺解开、理顺DNA双链,维持双链,维持DNA解链状态解链状态(
6、1)解链酶)解链酶(helicase)/解旋酶解旋酶:从复制起点双向解开从复制起点双向解开DNA双链双链第十四页,讲稿共九十六页哦解旋酶解旋酶 DnaB DnaA 辨认起始位点辨认起始位点 DnaC 协助协助DnaB第十五页,讲稿共九十六页哦1010 8 8 局部解链后局部解链后(2)DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase)第十六页,讲稿共九十六页哦第十七页,讲稿共九十六页哦(2)DNA拓扑异构酶拓扑异构酶(DNA topoisomerase)通过切断并连接通过切断并连接通过切断并连接通过切断并连接DNADNA双链中的一股或双股,改变双链中的一股或双股,改变双链中的一股
7、或双股,改变双链中的一股或双股,改变DNADNA分分分分子拓扑构象,避免子拓扑构象,避免子拓扑构象,避免子拓扑构象,避免DNADNA分子打结、缠绕、连环。分子打结、缠绕、连环。分子打结、缠绕、连环。分子打结、缠绕、连环。类型:类型:类型:类型:拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶I I 切断切断切断切断DNADNA双链中一股并再连接断双链中一股并再连接断双链中一股并再连接断双链中一股并再连接断端,反应不需端,反应不需端,反应不需端,反应不需ATPATP供能,供能,供能,供能,参与参与参与参与RNARNA合成合成合成合成;拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶拓扑异构酶II II 使使使使DNADN
8、A双链同时发生断裂和再连接,双链同时发生断裂和再连接,双链同时发生断裂和再连接,双链同时发生断裂和再连接,不需不需不需不需ATPATP,参与参与参与参与DNADNA合成合成合成合成。第十八页,讲稿共九十六页哦(3)DNA单链结合蛋白(单链结合蛋白(single chain binding protein-SSB)可以维持模板的可以维持模板的单链状态单链状态并保护模板不受核并保护模板不受核酸酶的降解。随着酸酶的降解。随着DNA双链的不断解开,双链的不断解开,SSB能不能不断的与之结合、解离。断的与之结合、解离。第十九页,讲稿共九十六页哦 2、引物酶、引物酶(primase):是一种是一种RNA聚
9、合酶聚合酶,在复制的起始点处以,在复制的起始点处以DNA为模板,为模板,催化合成一小段互补的催化合成一小段互补的RNA。作用:提供作用:提供3-OH便于后续便于后续DNA链合成。链合成。第二十页,讲稿共九十六页哦 3、DNA聚合酶聚合酶 简称:简称:DNA-pol 活性:多功能酶活性:多功能酶 5 3 的聚合酶活性:聚合的聚合酶活性:聚合 5 3 核酸外切酶活性核酸外切酶活性:校读:校读 3 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性:校读纠错功能:校读纠错功能第二十一页,讲稿共九十六页哦5 3 的聚合的聚合酶活性:聚合酶活性:聚合第二十二页,讲稿共九十六页哦条件:条件:ATP 模板模板 引物引物第二十
10、三页,讲稿共九十六页哦第二十四页,讲稿共九十六页哦 3 5 外切酶活性外切酶活性 纠正错配的碱基对纠正错配的碱基对第二十五页,讲稿共九十六页哦 5 3 外切酶活性外切酶活性能切除能切除DNA/RNA片段片段(如如RNA引物)引物)第二十六页,讲稿共九十六页哦切口平移切口平移 替换引物替换引物 DNA修复修复第二十七页,讲稿共九十六页哦 (1)原核生物的)原核生物的DNA聚合酶聚合酶合成合成应急修复应急修复DNA修复修复替换引物替换引物功能功能2040400分子数分子数/细胞细胞791.588103分子量分子量KD-+5 外切酶活性外切酶活性+5 外切酶活性外切酶活性+5 聚合酶活性聚合酶活性p
11、ol IIIpol IIpol I第二十八页,讲稿共九十六页哦 (2)真核生物的真核生物的DNA聚合酶聚合酶DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol DNA-pol 复制延长的主要酶复制延长的主要酶复制线粒体复制线粒体DNA主要酶主要酶损伤修复主要酶损伤修复主要酶引物酶引物酶第二十九页,讲稿共九十六页哦 4、DNA连接酶连接酶 DNA(ligase);连接连接DNA链链3-OH末端和相邻末端和相邻DNA链链5-P末端,使二者生成末端,使二者生成磷酸二酯键磷酸二酯键,从而把,从而把两段相邻的两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。链连接成一条完整的链。第三十页,讲稿共九十六页
12、哦HO5335DNA连接酶连接酶ATPADP5353第三十一页,讲稿共九十六页哦(三)(三)DNA的复制过程的复制过程第三十二页,讲稿共九十六页哦原核生物原核生物DNA生物合成生物合成 1 1、起始起始 2 2、DNADNA链的延长链的延长 3 3、终止、终止 第三十三页,讲稿共九十六页哦1、起始、起始DnaA蛋白识别复制起始点并结合于蛋白识别复制起始点并结合于AT区区第三十四页,讲稿共九十六页哦 Dna A Dna B、Dna CDNA拓扑异构酶拓扑异构酶引物引物酶酶SSB3 5 3 5 2 2、延长、延长含含DnaB、DnaC蛋白、引物酶和蛋白、引物酶和DNA复制起复制起始区域的复合结构称
13、为始区域的复合结构称为引发体引发体,合成引物,合成引物 第三十五页,讲稿共九十六页哦3 5 3 5 引物引物是由引物酶催化合成的短链是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5引引物物酶酶第三十六页,讲稿共九十六页哦复制的延长指在复制的延长指在复制的延长指在复制的延长指在DNA-polDNA-pol催化下,催化下,催化下,催化下,dNTPdNTP以以以以dNMPdNMP的方的方的方的方式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是式逐个加入引物或延长中的子链上,其化学本质是磷酸二磷酸二磷酸二磷
14、酸二酯键酯键酯键酯键的不断生成。冈崎片段的合成无需引发体生成的不断生成。冈崎片段的合成无需引发体生成的不断生成。冈崎片段的合成无需引发体生成的不断生成。冈崎片段的合成无需引发体生成(dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPi 第三十七页,讲稿共九十六页哦第三十八页,讲稿共九十六页哦复复制制过过程程简简图图第三十九页,讲稿共九十六页哦5 5 5 OHP5 DNA-pol dNTP5 5 PATP ADP+Pi5 5 DNA连接酶连接酶 随从链上不连续性片段的连接随从链上不连续性片段的连接DNA-pol I第四十页,讲稿共九十六页哦3、终止阶段、终止阶段(终止区)终止区)原核生物基因是环状
15、原核生物基因是环状原核生物基因是环状原核生物基因是环状DNADNA,双向复制的复制片,双向复制的复制片,双向复制的复制片,双向复制的复制片段在复制的终止区段在复制的终止区段在复制的终止区段在复制的终止区(terter序列序列序列序列)汇合,汇合,汇合,汇合,terter序列可与序列可与序列可与序列可与TusTus蛋蛋蛋蛋白结合,阻止解链酶发挥作用,终止复制。白结合,阻止解链酶发挥作用,终止复制。白结合,阻止解链酶发挥作用,终止复制。白结合,阻止解链酶发挥作用,终止复制。terter序列:序列:序列:序列:GTGTGGTGTGTGTGGTGToriter E.coli8232 ori terSV
16、40500第四十一页,讲稿共九十六页哦二、逆转录二、逆转录(reverse transcription)第四十二页,讲稿共九十六页哦(一)概念(一)概念 逆转录指遗传信息从逆转录指遗传信息从RNA流向流向DNA,是是RNA指导下的指导下的DNA合成过程,即以合成过程,即以RNA为为模板,四种模板,四种dNTP为原料,合成与为原料,合成与RNA互补的互补的DNA。逆转录逆转录酶酶第四十三页,讲稿共九十六页哦(二)逆转录酶(二)逆转录酶(reverse transcriptase)催化逆转录过程的酶称逆转录酶,催化逆转录过程的酶称逆转录酶,RNA病毒中都含有此酶。病毒中都含有此酶。具有三种酶活性:
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