《核酸生物合成》PPT课件

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1、第十章核酸的生物合成第一节DNA的生物合成生物体内的合成主要包括三个方面：1.在细胞周期的S期进行的DNA复制，亲代细胞通过DNA自身复制将遗传信息传给子代；2.当体内DNA受到某些损伤时，可以进行修复；3.在某些病毒中存在的以RNA为模板的DNA合成。一、参与DNA复制的酶及蛋白因子（一）DNA聚合酶（DNApolymerase）以dNTP为底物，以DNA为模板，需要一段引物，从引物的3-OH末端合成DNA新链。三种大肠杆菌DNA聚合酶1.DNA聚合酶I(1956,ArthurKornberg)外切酶活性：3′5′外切活性具有校正作用；5′3

2、′切除引物和DNA损伤的修复；聚合作用：合成速度较慢，每秒10个核苷酸，而且新链长20个核苷酸后，酶即脱离模板。枯草杆菌蛋白酶68kDa35kDa大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ（修复酶）大肠杆菌DNA聚合酶Ⅱ不具有5’-3’外切活性聚合酶Ⅰ补大缺口；聚合酶Ⅱ补小缺口2.DNA聚合酶Ⅱ外切酶活性：3′5′外切活性聚合作用：5′3′补小缺口（<100核苷酸）3.DNA聚合酶III大分子寡聚酶，10种亚基组成,含Zn2+，400kD,是大肠杆菌DNA复制的主要酶。Slidingclampsubunits聚合酶活性聚合酶活性3’5’外切活性γ复合物，促进β亚基

3、二聚体转移并结合于DNA双螺旋DNApolIII（复制酶）促进核心酶形成二聚体组装防止核心酶从模板DNA上滑落α亚基有5′3′外聚合活性ε亚基有3′5′外切活性θ亚基刺激ε外切活性组成核心酶酶作用DNA聚合酶Ⅰ5‘－3’聚合酶及外切酶作用，3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链，还可切除引物DNA聚合酶Ⅱ5‘－3’聚合酶及3‘－5’外切酶酶作用，可校正/修复DNA链DNA聚合酶Ⅲ与酶Ⅰ作用类似，酶活高，是主要的链延伸酶（聚合酶replicase）（二）DNA连接酶（DNAligase)DNA双螺旋中一条链有缺口，并且3’-OH与5’-P相

4、邻特异性不高，在DNA不连续复制、重组及损伤修复中起作用哺乳动物：ATP辅酶，大肠杆菌：NAD辅酶，都需要Mg2+连接方式：酶先与ATP或NAD形成酶—AMP，酶—AMP与5’-P形成焦磷酸而活化（三）与解除DNA高级结构有关的酶与蛋白因子1.解螺旋酶催化DNA双螺旋解链；依赖DNA单链存在，对单链亲和力强；依赖ATP水解提供能量向着双螺旋方向移动。（三）与解除DNA高级结构有关的酶与蛋白因子2.拓扑异构酶拓扑性质—物体或图像做弹性移动时保持物体图像不变的性质。DNA三级结构具有拓扑性质。Ⅰ型酶：使一定部位的一条链切口-封口反应Ⅱ型酶：DNA两

5、条链同时发生切口-封口反应Ⅱ型酶还可使DNA形成超螺旋解除超螺旋（三）与解除DNA高级结构有关的酶与蛋白因子3.单链结合蛋白（SSB）与解开的DNA单链结合后，两条DNA链就不能形成双螺旋；还可以防止核酸酶的降解；原核生物中SSB与DNA单链结合表现正协同效应。（三）与解除DNA高级结构有关的酶与蛋白因子4.引发酶（primase）所有DNA聚合酶都只能在模板链的指令下，在引物（通常RNA）3’-OH添加新核苷酸功能，没有从头合成活力；引发酶合成一小段引物，作为DNA合成的引物；必须与几种辅助蛋白组装成引发体，才有合成引物的活性。二、DNA的复

6、制1、半保留复制方式OldstrandNewstrandThehypothesisofsemiconservativereplicationproposedbyWatsonandCrickin1953.大肠杆菌培养在15N培养基中转到14N培养基中，经过一代（50分钟左右）第二代几代后14N越来越多，杂种分子的量保持不变通过DNA复制形成的新DNA分子,与原来的DNA分子完全相同。经过一个复制周期后，子代DNA分子的两条链中，一条来自亲代DNA分子，另一条是新合成的，所以又称为半保留复制。2.DNA半不连续复制至今发现的DNA聚合酶只能催化从模

7、板的3′端向5′端前进的反应。冈崎（1968）等人的实验：用噬菌体T4感染的大肠杆菌作为实验材料，以3H标记的胸苷合成DNA.短时间内测定同位素的掺入情况。实验结果：短时间（2S）标记出现在分子质量较小的片段，只有在标记时间长（30S以上）才出现在分子质量较大的片段。冈崎片段——DNA合成是不连续的，先合成一些DNA小片段，其大小约含1000-2000个核苷酸残基，然后再通过DNA连接酶将它连接起来。二、DNA的复制3、DNA的复制过程（1）合成起始a.辨认起始点DNA复制有固定的起始点。大肠杆菌：OriC含245bp,有两个区域起关键作用，4

8、个9核苷酸重复序列；3个13核苷酸重复序列（富含AT）。二、DNA的复制b.模板DNA解除高级结构dnaA蛋白与起始点形成复合物，促进其他dna蛋白也