生化核酸的生物合成

生化核酸的生物合成第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

親代子代第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（一）DNA復(fù)制酶學(xué)1DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、ⅢAdNTP齊備(原料)B具引物(DNA或RNA)C具模板(單鏈DNA)三種DNA聚合酶比較DNA聚合酶Ⅲ

(主要)負(fù)責(zé)DNA鏈的延伸,單鏈模板方向3’→5’

鏈延伸方向5’→3’DNA聚合酶Ⅱ

功能尚不清DNA聚合酶Ⅰ

具切除引物、修復(fù)損傷、變異、填補空隙2DNA連接酶第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一催化一個DNA鏈的5ˊ--磷酸基與另一個DNA鏈的3--OHˊ形成3ˊ，5ˊ--磷酸二酯鍵3拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ該酶兼有內(nèi)切酶和連接酶的活力，能迅速使DNA鏈斷開又接上使DNA的松馳態(tài)與螺旋態(tài)之間發(fā)生轉(zhuǎn)變4DNA解鏈酶能使DNA兩條鏈之間的氫鍵解開，使復(fù)制叉前移5單鏈結(jié)合蛋白（SSB）防止解開的DNA單鏈重新結(jié)合成雙鏈第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（二）雙鏈DNA復(fù)制的分子機制（要點）1拓?fù)洚悩?gòu)酶引進(jìn)活節(jié)產(chǎn)生負(fù)超螺旋2DNA解鏈酶將雙鏈解開形成兩條單鏈3SSB結(jié)合到單鏈上4引物酶催化合成RNA引物（引發(fā)過程）5DNA聚合酶Ⅲ

催化合成新DNA的前導(dǎo)鏈及岡崎片斷，由于DNA聚合酶Ⅲ只能催化5ˊ→3ˊ的合成，故前導(dǎo)鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，而滯后鏈則是不連續(xù)合成的，即先合成岡崎片斷再連接6DNA聚合酶Ⅰ

除去引物，修補缺口7連接酶將岡崎片斷連接起來，以完成滯后鏈的合成第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（三）DNA聚合酶的校對作用四真核細(xì)胞DNA的復(fù)制（DNA指導(dǎo)下的DNA合成）復(fù)制過程可能與原核生物類似，具體細(xì)節(jié)上有小差異：1真核生物DNA的復(fù)制遠(yuǎn)比大腸桿菌復(fù)雜2真核生物細(xì)胞中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)三種

DNA聚合酶α、β、γ3真核細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)有岡崎片斷、；連接酶、RNA引物和各種有關(guān)DNA雙螺旋分子解旋的酶和蛋白質(zhì)第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

原核生物

岡崎片斷長1000—2000核苷酸

真核生物

岡崎片斷短100-----200核苷酸

原核生物復(fù)制叉的移動速度較快真核生物復(fù)制叉的移動速度較慢生物細(xì)胞DNA復(fù)制基本特點

具體總結(jié)為7點五DNA的損傷與修復(fù)無差錯修復(fù)：

光復(fù)活修復(fù)

（高等哺乳動物中不存在）暗修復(fù)：（切除修復(fù)）（普遍存在）

第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（一）光復(fù)活修復(fù)機制：可見光激活了光復(fù)活酶，使TT二聚體解聚（二）暗修復(fù)（切除修復(fù)）1特異的核酸內(nèi)切酶在損傷部位5ˊ一端鄰近的位置切斷DNA單鏈2DNA聚合酶利用完整的互補鏈為模板在斷口處進(jìn)行局部的修復(fù)合成35ˊ→3ˊ核酸外切酶水解除去包括損傷部位在內(nèi)一小段DNA單鏈4連接酶將新合成的DNA鏈與原來的DNA連接第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

TTUVTT光復(fù)活酶

TT

第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一六反轉(zhuǎn)錄作用（RNA指導(dǎo)的DNA合成）逆轉(zhuǎn)錄由逆轉(zhuǎn)錄酶催化分兩步進(jìn)行第一步：以RNA為模板合成與RNA互補的DNA，形成RNA-DNA雜化雙鏈

第二步:核糖核酸酶H水解雜化雙鏈中的RNA鏈,以新合成的DNA鏈為模板,合成DNA雙鏈病毒RNARNA-DNA雜交體病毒RNA轉(zhuǎn)錄的DNA鏈病毒雙鏈DNA第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)RNA的生物合成一轉(zhuǎn)錄(DNA指導(dǎo)下的RNA合成)1.概念:遺傳信息由DNA傳向RNA的過程轉(zhuǎn)錄以DNA雙鏈中的一條鏈作為模板,起模板作用的DNA一條鏈稱模板鏈(有義鏈)與之對應(yīng)的另一條鏈稱編碼鏈(反義鏈)

不對稱轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄特點:方向5’→3’;

不需要引物;第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

連續(xù)合成;

催化轉(zhuǎn)錄的酶是RNA聚合酶;

原料:NTP二.RNA聚合酶和蛋白因子以大腸桿菌為例:

RNA聚合酶

=核心酶(α2β

β’ω)+σ(全酶)各亞基在轉(zhuǎn)錄中作用:α:決定哪些基因被轉(zhuǎn)錄β:參與轉(zhuǎn)錄全過程,催化形成磷酸二酯鍵β’:與模板DNA結(jié)合ω:功能不詳σ:識別轉(zhuǎn)錄起始位點(因其在轉(zhuǎn)錄過程中起啟動作用,又稱啟動因子)第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一三控制轉(zhuǎn)錄起始的DNA序列----啟動子啟動子是轉(zhuǎn)錄開始時模板DNA分子與RNA聚合酶結(jié)合的部位.

起始部位:是DNA分子上開始轉(zhuǎn)錄的作用位點啟動子

結(jié)合部位:是DNA分子與RNA聚合酶核心酶的結(jié)合部位.

識別部位:是RNA聚合酶σ亞基識別的部位.結(jié)合部位:富含TATAAT識別部位:富含TTGAGA

核心酶

σTTGAGATATAATAACTCTATATTA

識別部位結(jié)合部位起始部位第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一四.轉(zhuǎn)錄過程:分為:起始、延長、終止三個階段（一）轉(zhuǎn)錄的起始1σ因子識別轉(zhuǎn)錄起始位點；2全酶與模板DNA鏈結(jié)合，并使DNA雙鏈解開3按照堿基互補原則合成第一個核苷三磷酸（GTP）4第二個核苷三磷酸進(jìn)入模板，兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵5RNA新鏈的合成沿5’→3’延伸（二）轉(zhuǎn)錄的延伸1第一個磷酸二酯鍵形成后，σ因子脫落2RNA新鏈按堿基互補配對原則由5’→3’延伸不斷延伸

注：核心酶滑過后，轉(zhuǎn)錄過的DNA鏈重新形成雙螺旋第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一（三）轉(zhuǎn)錄的終止模板DNA鏈5’有終止信號序列，即終止子，當(dāng)核心酶沿模板3’→5’方向滑動至終止子時，轉(zhuǎn)錄便終止。終止子有兩種類型：1依賴ρ因子的終止ρ因子為蛋白質(zhì)輔助因子2不依賴ρ因子的終止在DNA終止區(qū)域富含GC堿基電鏡下RNA合成情況：真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄的機理未完全清楚原核細(xì)胞是邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一五轉(zhuǎn)錄過程的選擇性抑制1抗菌素-放線菌素D

RNA聚合酶的專一抑制劑2利福平

與原核RNA聚合酶的β亞基結(jié)合，阻止原核生物RNA合成3α-鵝膏蕈堿真核生物RNA合成的專一抑制劑六轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的“加工”

（真核生物特有，原核生物沒有）

DNA模板鏈轉(zhuǎn)錄

新合成的RNA

（前體RNA）加工處理成熟RNA

第21頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1mRNA轉(zhuǎn)錄后的處理（1）5’–端帽結(jié)構(gòu)的形成由于轉(zhuǎn)錄后的產(chǎn)物第一個核苷酸以鳥苷酸多見，再通過鳥苷酸轉(zhuǎn)移酶催化在5’–端接上1個新的鳥苷酸，并在鳥嘌呤N7