第十三章-DNA的生物合成-复制.ppt

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1、核酸的生物合成DNA的生物合成RNA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。1958年，Crick提出了遗传信息的“中心法则”。DNA通过复制（replication）将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录（transcription）和翻译（translation），合成特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了分子生物学的中心法则（centraldogma）。补充：在某些情况下，RNA也可以是遗传信息的基本

2、携带者。如：RNA病毒能以自身RNA分子为模板进行复制；致癌RNA病毒还能通过逆转录的方式将遗传信息传递给DNA。DNA复制转录翻译RNA逆转录蛋白质复制（病毒）第一节DNA的生物合成DNA的自我复制逆转录作用DNA的损伤、修复和突变一、DNA的自我复制（一）半保留复制（semiconservativereplication）双螺旋DNA的每一条DNA链作为模板复制一条新链，可产生两个新的双螺旋DNA分子，这两个子代DNA分子都含有一条新链、一条旧链。与之相对是全保留复制：由复制产生的新合成的DNA链组成双螺旋分子，而亲本双链得以保留。动画：DNA

3、replication1958年Meselson和Stahl用同位素示踪和密度梯度离心的方法证明了DNA的半保留复制。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约15代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。然后将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代。分别提取DNA，作密度梯度离心，将具有不同密度的DNA分离开。DNA半保留复制的实验证明动画：DNA半保留复制实验按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义模板底物解螺旋酶单链结合蛋白拓扑异构酶引物、引物酶

4、DNA聚合酶DNA连接酶（二）DNA复制的条件DNA复制是模板依赖性的，必须要以亲代DNA链作为模板。亲代DNA的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。1.模板（template）以四种脱氧核苷三磷酸为底物，即dATP、dGTP、dCTP、dTTP。2.底物（substrate）dNMP和dNTP代表任意一个脱氧核苷酸和脱氧核苷三磷酸。解螺旋酶（helicase），又称解链酶，是用于解开DNA双链的酶蛋白。大肠杆菌有4中解螺旋酶，即解螺旋酶I、II、III和Rep蛋白，其中Rep蛋白是最主要的解螺旋酶。每解开一对碱基，需消耗2分子ATP，依靠水解A

5、TP提供解链所需要的能量。3.解螺旋酶单链DNA结合蛋白（singlestrandbindingprotein,SSB），是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。4.单链DNA结合蛋白使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于其作为模板复制子代DNA；保护单链DNA，避免核酸酶的降解。5.DNA拓扑异构酶引起拓扑异构反应的酶称为拓扑异构酶（topoisomerase）。DNA复制时模板DNA超螺旋的松弛和复制后超螺旋的再恢复都需要拓扑异构酶的参与。解链过程中正超螺旋的形成拓扑一词的含义是指物体或图象做弹性移位而又保持物体不变的性

6、质。DNA分子中存在打结，缠绕、连环的现象。拓扑异构酶I切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。拓扑异构酶II切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。按照作用机制，拓扑异构酶可分为I、II两种类型。动画：拓扑异构酶拓扑异构酶II也叫旋转酶（gyrase），在有ATP功能的情况下，可引入负超螺旋，可消除复制叉前进时产生的扭曲张力，它和拓扑异构酶I一起共同控制着DNA的拓扑结构。引物酶（primase）本质上是一种依赖DNA

7、的RNA聚合酶，该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物（primer），以提供自由的3’-OH，使子代DNA链能够开始聚合。引物酶需组装成引发体才能催化RNA引物的合成。6.引物、引物酶在E.coli中，含有DnaB蛋白、DnaC蛋白、引物酶（DnaG蛋白）和DNA复制起始区域的复合结构被称为引发体（primosome）。许多与DNA复制直接相关的基因被称为dna基因；不过也有其他不同的名称。与复制相关的基因：dnaA、dnaB、…dnaX相应的基因产物：DnaA、DnaB…DnaXDnaA：辨认复制起始点oriC（originC）；DnaB：

8、引发体的组分，具有解螺旋酶的活性；DnaC：引发体组分，帮助DnaB结合于起点；DnaG：引物酶，合成前体片段的引物。引物