生物化学基础 教学课件 作者 靳利娥 刘玉香 秦海峰 谢鲜梅 等编第9章2 核酸代谢.ppt

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1、第九章核酸代谢MetabolismofNucleotides第四节DNA的生物合成BiosynthesisofDNA重点内容DNA的半保留复制DNA的合成过程冈崎片段相关概念基本知识体系基因：合成有功能蛋白质多肽链或RNA所必需的全部核苷酸序列。一般是DNA序列或RNA（RNA病毒）基因组：一种生物体中的整套遗传信息，一般为一个受精卵或一个体细胞的细胞核中所有DNA分子的总和顺反子（cistron)与基因相通，通常一个顺反子即一个基因；定义为：编码单条多肽链的一个遗传功能单位，即转录单位。原核生物

2、多顺反子，一条mRNA链编码几种功能相关联的蛋白质；（相反真核生物单顺反子）内含子与外显子外显子(exon)：编码序列内合子(intron)：插入外显子之间非编码序列5'-端和3'-端非翻译区(UTR)一、DNA的半保留复制半保留复制提出的实验依据：Meselson和Stahl（1958）15NH4Cl标记EcoliDNA—同位素标记技术（15N14N）DNA的密度梯度离心技术Cairna(1963)利用放射性自显影，观察到Ecoli染色体DNA复制中间过程细菌培养技术DNA提取技术等Charga

3、ff（1950）提出DNA碱基组成的规律Watson和Crick（1953）提出DNA双螺旋结构模型，并推测DNA的半保留复制半保留复制提出的理论依据TheReplicationofDNAinEscherichiacoli.MatthewMeselson&FranklinStahlProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUSA.1958,44:671-682二、DNA半保留复制的定义定义：指遗传物质传代过程中，以母链DNA为模板，按碱基互补配对原

4、则指导DNA新链的合成，子链DNA碱基序列与亲代分子完全一样，但一条链来自亲代的DNA链，另一条链是新合成的链。相对的遗传保守绝对的遗传变异DNA半保留复制的特点亲代DNA两条链均可为模板方向：5'到3'的方向合成新链复制过程是双向进行速度：非常迅速需DNA或RNA引物合成过程是半不连续的DNA由拓扑异构酶催化局部解旋真核线性DNA末端（端粒）的复制需端粒酶参与三、DNA的复制酶之一聚合酶：以DNA为模板，催化新链3´,5´-磷酸二酯键的生成（1）原核生物DNA聚合酶有三类：DNA聚合酶I、聚合酶

5、II、聚合酶III（polI、II、III）1955年，Kornberg大肠肝菌中发现DNApolymeraseI，获诺贝尔奖。DNApolymeraseI功能5´-3´聚合酶、5´-3´外切酶、3´-5´外切酶DNA损伤的修复DNA复制过程中RNA引物切除后，空隙的填充结构单链多肽、球蛋白分子量103×103Da含锌原子DNApolII与聚合酶I相似，确切作用不详1970年，德国RolfKnippers发现DNApolIII结构：10种不同亚基组成，呈不对称二聚体分子量：900×103Da功能：

6、与DNA复制有关DNApolIV和polV（1999)DNA修复有关DNApolymerase家族聚合酶活性中心锌指模型DNAPolymeraseII蓝色区域DNApolymeraseIII的亚基DNAPolymeraseIIIα-SubunitDNAPolymeraseIIIDNAPolymeraseIII异二聚体结构三、DNA的复制酶之二——真核生物DNA聚合酶类别、细胞定位、性质及功能DNA聚合酶PolαPolβPolγPolδPolεPolξ、Polη与Polι相对分子量KD>25036～

7、38160～300170256细胞内定位细胞核细胞核线粒体细胞核细胞核相关酶活性5´→3´聚合酶有有有有有3´→5´外切酶无无有有有引发酶有无无无无功能引物合成碱基切除修复线粒体DNA合成DNA复制酶修复不清楚或损伤旁路修复三、DNA的复制酶之三——引物酶名称：引发酶（引物酶）功能：负责合成约10个核苷酸的RNA引物。底物：核苷三磷酸结构：引发酶与DNA聚合酶α形成复合体。能量：NTP三、DNA的复制酶之四——连接酶名称：连接酶（DNAligase）1967年发现功能：将双链DNA的单链切口形成3

8、´´-5磷酸二酯键能量：消耗细菌连接酶以NADH为供能者；高等动物和噬菌体以ATP为供能者名称：topoisomerase核酸拓扑原因：DNA复制过程，由于超螺旋的存在，结构紧密；解链过程，产生过度拧紧、打结、缠绕、连环等功能：松弛超螺旋、克服复制、合成过程中产生的扭曲张力类似核酸内切酶和连接酶的联合作用类型：Ⅰ型拓扑异构酶：切割DNA双链中的一股，并适时连接，不需ATP，不形成超螺旋，参与复制和转录Ⅱ型拓扑异构酶（解旋酶）：切割DNA双链，并适时连接，不需ATP时，松驰负超螺旋；