巫－第9章核酸的生物合成

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1、第十二章核酸的生物合成现代生物学已充分证明，核酸是生物遗传的物质基础。除少数RNA病毒外，几乎所有的生物均以DNA为遗传信息的载体。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

2、，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:构成蛋白质合成场所（核糖体）1958年Crick提出中心法则(centraldogma)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。复

3、制转录翻译逆转录复制见动画1-中心法则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（一）、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D

4、NA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。15N-15N0generation1generation2generations3generations4generations0and2mixed0and4mixed15N-14N15N-15N14N-14NBottomTop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的一条链保留在子代DNA分子中使遗传信息

5、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（RNA，提供游离3´-OH）⑷4种dNTP（高能底物）⑸Mg2+（二）、大肠杆菌DNA聚合酶及其它复制相关的蛋白1.DNA聚合酶发生活性的条件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´。2DNA复制的条件高能的底物：dATP、dGTP、dCTPdTTP。酶：DNA聚合酶、解旋酶、拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、DNA连接酶等。模板：以DNA两条链为模

6、板合成新DNA链。引物：由引物酶催化一小段RNA(游离3´-OH)的合成作为引物。方向：5´3´Mg2+n1dATP+n2dGTP+n3dCTP+n4dTTPDNA+（n1+n2+n3+n4）PPi模板DNA引物RNAMg2+DNA聚合酶2.原核生物DNA聚合酶的种类⑴DNA聚合酶Ⅰ单体酶，分子量109Kd，含一个Zn2+，催化活性：①具有5´→3´聚合酶活性：不是主要的聚合酶②具有3´→5´外切酶活性：只对单链，起校对功能。③具有5´→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。①5´

7、→3´聚合酶模板链新生链C(unabletopairwithA)Cremoved②3´→5´外切酶活性单链③5´→3´外切酶活性双链ArthurKornbergwonthe1959NobelPrizeinMedicineforhisdiscoveryofthemechanisminthebiologicalsynthesisofdeoxyribonucleicacid(beforeWatsonandCrickwontheirs!)StructureoftheKlenowfragmentofDNApolymeaseITh

8、epolymerasedomainThe3`to5`exonucleasedomain⑵DNA聚合酶Ⅱ单体酶，分子量120Kd。酶的催化活性：①具有5´→3´聚合酶活性(活性很低)②具有3´→5´外切酶活性③无5´→3´外切酶活性⑶DNA聚合酶Ⅲ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：①具有