生物化学--第十二章核酸的生物合成

生物化学--第十二章核酸的生物合成

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1、第十二章核酸的生物合成核苷酸磷酸戊糖(核糖、脱氧核糖)碱基(A、G、C、T/U)核酸(DNA和RNA)是一种线性多聚核苷酸,它的基本结构单元是核苷酸。DNA是基因遗传与表达的载体,是生物的主要遗传物质。DNA的一级结构是指脱氧核苷酸之间的连接方式和排列顺序。连接方式:3’,5’-磷酸二酯键。DNA的二级结构1953年,Watson和Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型。RNA是DNA的局部转录产物,RNA为单链分子,以3’,5’-磷酸二酯键相连。根据RNA的功能,可以分为mRNA、tRNA和rRNA三种。mRNA:编码氨基酸tRNA:转运氨基酸rRNA:构成蛋白质合成场

2、所(核糖体)复制转录翻译逆转录复制1958年Crick提出中心法则(centraldogma),1971年完善。中心法则揭示了生物体内遗传信息的传递方向。遗传信息的传递包括:1.复制(replication):以原DNA分子为模板,合成出相同DNA分子的过程。2.转录(transcription):生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程。3.翻译(translation):根据mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程。核酸的生物合成包括:DNA的生物合成:DNA复制和逆转录RNA的生物合成:转录和RNA复制第一节DNA的生物合成1953年,Watson和Crick在提出DNA

3、双螺旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。一、DNA的复制㈠、DNA的半保留复制半保留复制(semiconservativereplication)在复制过程中,首先亲代双链解开,然后每条链作为模板,在其上合成互补的子代链,结果新形成的两个子代DNA与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样,而且每个子代DNA分子中有一条链完全来自亲代DNA,另一条是新合成的。1958年,Meselson和Stahl用15N标记E.coli.DNA,用密度梯度离心试验证明了DNA的复制是半保留复制。半保留复制具有重要的生物学意义,DNA分子以半保留方式进行复制,亲代DNA分子中的一条链保

4、留在子代DNA分子中,可使遗传信息准确的传递给子代细胞,保持其相对稳定性而不致发生进化上不能忍受的变化。⑴DNA聚合酶⑵DNA模板(反转录时用RNA模板)⑶引物(DNA或RNA,提供游离3’-OH)⑷4种dNTP⑸Mg2+㈡、大肠杆菌DNA聚合酶及其它复制相关的蛋白1.DNA聚合发生的条件目前已发现30多种酶及蛋白质因子参与DNA复制,DNA生物合成方向为5’→3’。n1dATP+n2dGTP+n3dCTP+n4dTTPDNA+(n1+n2+n3+n4)PPi模板DNAMg2+DNA聚合酶2.原核生物DNA聚合酶的种类⑴DNA聚合酶Ⅰ①5,→3,聚合酶活性:只能将脱氧核苷酸加于已存在

5、的DNA或RNA链的3´-OH上,不是主要的聚合酶。②3,→5,外切酶活性:只对单链,起校对功能。③5,→3,外切酶活性:对双链,损伤修复作用,及切除RNA引物并填补其留下的缺口。单体酶,分子量109Kd,含一个Zn2+,催化活性:①5’→3’聚合酶模板链新生链C(unabletopairwithA)Cremoved②3’→5’外切酶活性③5,→3,外切酶活性ArthurKornbergwonthe1959NobelPrizeinMedicineforhisdiscoveryofthemechanisminthebiologicalsynthesisofdeoxyribonuclei

6、cacid(beforeWatsonandCrickwontheirs!)⑵DNA聚合酶Ⅱ(含量很少,忽略不计)单体酶,分子量120Kd。催化活性:①5’→3’聚合(活性很低);②3’→5’外切。寡聚酶,全酶由10种共22个亚基组成,α、ε和θ三种亚基组成核心酶。催化活性:①5’→3’聚合酶活性:是主要的聚合酶②3’→5’外切酶活性③5’→3’外切酶活性⑶DNA聚合酶Ⅲ(主要作用的聚合酶)原核生物DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ功能5´→3´聚合活性+++3´→5´外切酶活性+++5´→3´外切酶活性+-+分子量109000120000140000每个菌体中所含的酶

7、分子数4004020聚合速率(核苷酸数/分/酶)1000600003.其它主要蛋白⑴DNA旋转酶(gyrase)(剪断一小段再连接起来)又称拓扑异构酶,有内切酶和连接酶活力,使DNA正超螺旋的紧张状态变为松弛状态。⑵解链酶(helicase)(解开氢键,)使DNA双螺旋结构变成单链⑶单链结合蛋白(SSB)结合在单链上,防止解开的单链DNA重新形成双链。⑷引物酶(primerase)以DNA为模板,以4种核糖核苷酸(NTP)为底物,合成一

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