DNA、RNA的生物合成

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1、核酸的合成分子生物学(分子遗传学)中心法则反映了从DNARNA蛋白质的遗传信息主流，揭示了生物体内遗传信息的贮存、传递和表达的规律。转录RNA翻译蛋白质DNARNA（病毒）复制复制翻译蛋白质（病毒）反转录第一节DNA的生物合成DNA→DNADNA复制RNA→DNA反转录两种方式复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。一、DNA的复制复制的方式DNA的半保留复制一、DNA的半保留复制2.半保留复制的实验证据:1.定义：1

2、958年Meselson和Stahl用同位素15N标记大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的半保留复制。以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子代DNA，这样新形成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。第十二章DNA复制与修复DNA半保留复制DNA的复制的方式------1958,MesselsonandStahl实验证实细菌的DNA双链(蓝线的代表含15N)含15N-DNA的细菌培养于普通培养液第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留复制的证

3、据混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除混合式复制方式培养第一代结果重DNA普通DNA母链全保留式半保留式混合式重DNA普通DNA排除全保留式细菌的DNA双链(蓝线的代表含15N)(红线的代表含14N)含15N-DNA的细菌培养于普通培养液继续培养于普通培养液第二代重DNA第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留复制的证据排除混合式Why?DNA的半保留复制的生物学意义：DNA在代谢上的稳定性并非指DNA是一种惰性物质。DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，是保

4、证亲代的遗传信息稳定地传递给后代必要措施。必须具备的基本条件模板：母链DNA原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP)酶和蛋白质因子：引物：一小段RNA能量（ATP）及某些无机离子参与DNA复制的酶类与蛋白质因子及其主要作用1.拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）无ATP时：作用相当于TopoⅠ,但切割的是双链DNA某一部位(断双链)。有ATP时：使带断口、松弛状的DNA分子旋紧转变成负超螺旋结构，再连接断端。不需耗能(ATP)，切割(断)双链DNA中的一链，松解螺

5、旋,封闭切口。又称切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又称旋转酶)的作用拓扑异构酶II+ATP拓扑异构酶IDNA的松弛状态与超螺旋2.解链酶(又称解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解链酶作用：断裂互补碱基间的氢键,使DNA双链分离形成“复制叉”。3.单链DNA结合蛋白(DNA结合蛋白)(singlestrandedDNA-bindingprotein,SSB)作用：防止重新形成双链和防止单链模板被核酸酶水解,维持DNA单链状态和完整性4.引物酶(Primase)5´3´5´RNA引物5´5´

6、RNA引物3´RNA的合成：需引物酶，它是一种特殊的RNA聚合酶。DNA不能从无→有合成，需在一小段RNA基础上合成DNA5.DNA聚合酶（DNApolymerase,DNApol）即依赖于DNA的DNA聚合酶（DDDP）原核生物（E.coli）迄今已知只有3种：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物亦发现有多种DDDP：DDDP、、、、。其性质与功能原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTPdCTPdTTP)需要模板：以DNA为模板链，合成子代DNA，模板可以是双链

7、，也可以是单链DNA。合成产物与模板互补。需要引物：一小段RNA(或DNA）为引物，在大肠杆菌中，DNA的合成需要一段RNA链作为引物，引物含3’-OH.合成方向：53(一)DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大肠杆菌中首先发现DNA聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广泛存在。该酶的催化性质如下：大肠杆菌中DNA聚合酶某些性质────────────────────────DNA聚合酶性质-------------------------------------------------

8、---ⅠⅡⅢ────────────────────────酶分子/细胞4004020酶分子量(kd)109901405'→3'聚合功能有有有5'→3'外切酶活性有有无3'→5'外切酶活性有有有聚合核苷酸数/分钟/分子(37℃)10005015000主要功能修复等修复作用复制────────────────────────表13-2真核细胞中DNA聚合酶的性质─────────────────────DNA聚合酶性质---------------------------------