第一节DNA的生物合成
《第一节DNA的生物合成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一节DNA的生物合成（76页珍藏版）》请在文档大全上搜索。
1、第十二章第十二章 核酸的生物合成核酸的生物合成DNA的生物合成的生物合成RNA的生物合成的生物合成 现代生物学已充分证明，现代生物学已充分证明，核酸核酸是生物遗传的物质是生物遗传的物质基础。基础。 除少数除少数RNA病毒外，几乎所有的生物均以病毒外，几乎所有的生物均以DNA为为遗传信息的载体。遗传信息的载体。 1958年，年，Crick提出了遗传信息的提出了遗传信息的“中心法则中心法则”。DNA通通过过复制复制（replication）将遗传信息由亲代传递给子代；通）将遗传信息由亲代传递给子代；通过过转录转录（transcription）和）和翻译翻译（translation），合成），合成特
2、异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。代相似的遗传性状。DNA的复制、转录和翻译过程就构成的复制、转录和翻译过程就构成了分子生物学的了分子生物学的中心法则中心法则（central dogma）。）。 补充：补充：在某些情况下，在某些情况下，RNA也可以是遗传信息的基本携带也可以是遗传信息的基本携带者。如：者。如：RNA病毒能以自身病毒能以自身RNA分子为模板进行复制；分子为模板进行复制；致癌致癌RNA病毒还能通过逆转录的方式将遗传信息传递给病毒还能通过逆转录的方式将遗传信息传递给DNA。DNA复制复制转录转录翻译翻译
3、RNA逆转录逆转录蛋白质蛋白质复制（病毒）复制（病毒）第一节第一节 DNA的生物合成的生物合成 DNA的自我复制的自我复制 逆转录作用逆转录作用 DNA的损伤、修复和突变的损伤、修复和突变一、一、DNA的自我复制的自我复制（一）（一）半保留复制半保留复制（semiconservative replication）v 双螺旋双螺旋DNA的每一条的每一条DNA链作链作为模板复制一条新链，可产生为模板复制一条新链，可产生两个新的双螺旋两个新的双螺旋DNA分子，这分子，这两个子代两个子代DNA分子都含有一条分子都含有一条新链、一条旧链。新链、一条旧链。v 与之相对是与之相对是全保留复制全保留复制：由复
4、：由复制产生的新合成的制产生的新合成的DNA链组成链组成双螺旋分子，而亲本双链得以双螺旋分子，而亲本双链得以保留。保留。动画：动画：DNA replication 1958年年Meselson 和和Stahl 用用同位素示踪和密度梯度离心同位素示踪和密度梯度离心的方法证明了的方法证明了DNA的半保留的半保留复制复制。 该实验首先将大肠杆菌在含该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约的培养基中培养约12代，代，使其使其DNA中的碱基氮均转变中的碱基氮均转变为为15N。然后将大肠杆菌移至。然后将大肠杆菌移至只含只含14N的培养基中同步培养的培养基中同步培养一代、二代。分别提取一代、二代。分别
5、提取DNA，作密度梯度离心，将具有不作密度梯度离心，将具有不同密度的同密度的DNA分离开。分离开。DNA半保留复制的实验证明半保留复制的实验证明动画：动画：DNA半保留复制实验半保留复制实验 按半保留复制方式，子代按半保留复制方式，子代DNA与亲代与亲代DNA的的碱基碱基序列一致序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的体现了遗传的保守性保守性。 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不不是绝对是绝对的。的。半保留复制的意义半保留复制的意义模板模板 底物底物 解螺旋酶解螺旋酶 单链结合蛋白单链结合蛋白拓扑异构
6、酶拓扑异构酶 引物、引物酶引物、引物酶 DNA聚合酶聚合酶 DNA连接酶连接酶（二）（二）DNA复制的条件复制的条件 DNA复制是模板依赖性复制是模板依赖性的，必须要以的，必须要以亲代亲代DNA链作为模板链作为模板。亲代。亲代DNA的两股链解开后，可分的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。别作为模板进行复制。 1. 模板（模板（template） 以四种脱氧核苷三磷酸为底物，即以四种脱氧核苷三磷酸为底物，即dATP、dGTP、dCTP、dTTP。2. 底物（底物（substrate） dNMP和和dNTP代表任意一个脱氧核苷酸和脱代表任意一个脱氧核苷酸和脱氧核苷三磷酸。氧核苷三磷酸。 解螺旋
7、酶解螺旋酶（helicase），又称，又称解链酶解链酶，是用于，是用于解开解开DNA双链的酶蛋白。双链的酶蛋白。 大肠杆菌中的解螺旋酶：大肠杆菌中的解螺旋酶：DnaB蛋白、蛋白、Rep蛋白蛋白 每解开一对碱基，需消耗每解开一对碱基，需消耗2分子分子ATP，依靠水解，依靠水解ATP提供解链所需要的能量。提供解链所需要的能量。3. 解螺旋酶解螺旋酶 单链单链DNA结合蛋白（结合蛋白（single strand binding protein, SSB），），是一些能够与单链是一些能够与单链DNA结合的结合的蛋白质因子。蛋白质因子。4. 单链单链DNA结合蛋白结合蛋白 使解开双螺旋后的使解开双螺旋后
8、的DNA单链能够稳定存在，即单链能够稳定存在，即稳稳定单链定单链DNA，便于其作为模板复制子代，便于其作为模板复制子代DNA； 保护单链保护单链DNA，避免核酸酶的降解。，避免核酸酶的降解。5. DNA拓扑异构酶拓扑异构酶 引 起 拓 扑 异 构 反 应 的 酶 称 为引 起 拓 扑 异 构 反 应 的 酶 称 为 拓 扑 异 构 酶拓 扑 异 构 酶（topoisomerase）。）。DNA复制时模板复制时模板DNA超螺旋的松超螺旋的松弛和复制后超螺旋的再恢复都需要拓扑异构酶的参与。弛和复制后超螺旋的再恢复都需要拓扑异构酶的参与。解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成拓扑一词的含义
9、是指物体或图象做弹性移位而又保持物体不变的性质。拓扑一词的含义是指物体或图象做弹性移位而又保持物体不变的性质。 DNA 分子中存在打结，缠绕、连环的现象。分子中存在打结，缠绕、连环的现象。拓扑异拓扑异构酶构酶I I切断切断DNA双链中双链中一股一股链，使链，使DNA解链解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态变为松弛状态。反应反应不需不需ATP。拓扑异拓扑异构酶构酶II II切断切断DNA分子分子两股两股链，断端通过切口链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。旋转使超螺旋松弛。利用利用ATP供能，连接断端，供能，连接断端，DNA分子分子进入负超螺旋状态。
10、进入负超螺旋状态。 按照作用机制，拓扑异构酶可分为按照作用机制，拓扑异构酶可分为I、II两种类型：两种类型：动画：动画：拓扑异构酶拓扑异构酶 拓扑异构酶拓扑异构酶II也叫也叫旋转酶（旋转酶（gyrase），在有，在有ATP功能的功能的情况下，可情况下，可引入负超螺旋引入负超螺旋，可消除复制叉前进时产生的，可消除复制叉前进时产生的扭曲张力，它和拓扑异构酶扭曲张力，它和拓扑异构酶I一起共同控制着一起共同控制着DNA的拓的拓扑结构。扑结构。 引物酶引物酶（primase）本质上是一种依赖）本质上是一种依赖DNA的的RNA聚合聚合酶，该酶以酶，该酶以DNA为模板，聚合一段为模板，聚合一段RNA短链短链
11、引物引物（primer），以提供自由的），以提供自由的3-OH，使子代，使子代DNA链能够链能够开始聚合。开始聚合。 引物酶需组装成引物酶需组装成引发体引发体才能催化才能催化RNA引物的合成。引物的合成。6. 引物、引物酶引物、引物酶 在在E. coli中，含有中，含有DnaB蛋白、蛋白、DnaC蛋白、引物酶蛋白、引物酶（DnaG蛋白）和蛋白）和DNA复制起始区域的复合结构被称为复制起始区域的复合结构被称为引发体引发体（primosome） 。 许多与许多与DNA复制直接相关的基因被称为复制直接相关的基因被称为dna基基因；不过也有其他不同的名称。因；不过也有其他不同的名称。 与复制相关的基因
