核酸的生物合成.ppt
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1、第十四章核酸的生物合成第十四章核酸的生物合成第一节第一节DNA的生物合成的生物合成第二节第二节RNA的生物合成的生物合成1基因信息的传递基因信息的传递2基基 因(因(gene)l基因是基因是DNA分子的功能片段分子的功能片段l基因是为生物活性产物编码的基因是为生物活性产物编码的DNA功能片段,功能片段,这些产物主要是蛋白质或是各种这些产物主要是蛋白质或是各种RNA.lA gene is a sequence of DNA that codes for an RNA;in protein-coding gene,the RNA in turn codes for a protein.l编码序列、
2、非编码序列编码序列、非编码序列3单细胞真核生物单细胞真核生物50005000条基因条基因多细胞真核生物多细胞真核生物1300013000条基因条基因高等植物高等植物2500025000条基因条基因哺乳动物哺乳动物40000条基因条基因人与黑猩猩的基因仅有人与黑猩猩的基因仅有2差异差异4l细胞或生物体中全部细胞或生物体中全部DNAl包括全部基因和基因间隔区域包括全部基因和基因间隔区域l人类基因组:核基因组(人类基因组:核基因组(22条常染色体条常染色体和和X/Y性染色体)、线粒体基因组性染色体)、线粒体基因组 基因组基因组62001/2/152001/2/16人类基因组(人类基因组(24条染色体
3、)条染色体):3.3109bp基因数目:基因数目:3000035000条条基因序列仅占总序列的基因序列仅占总序列的5%7一、复制一、复制(replication)以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA,将遗传,将遗传信息准确地传递到子代信息准确地传递到子代DNA分子的过程。分子的过程。8(一一)DNA复制的基本特点复制的基本特点半保留复制半保留复制 子代子代DNA双链中的一条链来自母链,另双链中的一条链来自母链,另一条链重新合成。一条链重新合成。9AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGA
4、CAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+复制过程中复制过程中形成的复制叉形成的复制叉母链母链DNA子代子代DNA10复制叉:复制叉:DNA复制区复制区解链点解链点的结构呈的结构呈Y形形从起点从起点向两个方向解链向两个方向解链,形成两个复制叉,形成两个复制叉双向复制双向复制2个复制叉个复制叉单向复制单向复制1个复制叉个复制叉从复制起点双向复制从复制起点双向复制 11E.Coli 基因图基因图12oriter原核生物只有原核生物只有1 1个复制起点个复制起点13原核生物只有原核生物只有1 1个复制起
5、点个复制起点1453oriorioriori535533真核生物的染色体有多个复制起点真核生物的染色体有多个复制起点153.3.半不连续复制半不连续复制 3 5 3 5 353解链方向解链方向5163 5 3 5 35335解链方向解链方向53.3.半不连续复制半不连续复制 173 5 3 5 35335前导链前导链后随链后随链解链方向解链方向冈崎片段冈崎片段 新链的延长只可沿新链的延长只可沿5 5 3 3 方向进行方向进行随从链的合成方向与解链方向相反随从链的合成方向与解链方向相反53.3.半不连续复制半不连续复制 184.DNA复制必须有引物复制必须有引物5.DNA复制具有高保真性复制具有
6、高保真性 DNA复制的精确率极高,在细菌中其复制的精确率极高,在细菌中其误差率只有误差率只有10-810-1019参与参与DNA复制的主要物质复制的主要物质1.模板:解开成单链的模板:解开成单链的DNA母链母链2.底物:底物:dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)3.RNA引物引物4.酶和蛋白质因子酶和蛋白质因子20(二二)参与参与DNA复制的主要酶类复制的主要酶类1、解链、解旋酶类、解链、解旋酶类2、引物酶和引物、引物酶和引物3、DNA连接酶连接酶4、DNA聚合酶(聚合酶(DNA-pol)211 1、解链、解旋酶类解链、解旋酶类(1)解旋酶)解旋酶(helicase)(2)拓扑异
7、构酶()拓扑异构酶(topoisomerase I、II)(3)单链)单链DNA结合蛋白结合蛋白(SSB)22(1)解旋酶)解旋酶(helicase)解螺旋酶解螺旋酶ATP23(2)拓扑异构酶)拓扑异构酶(Topo I、II)负超螺旋负超螺旋正超螺旋正超螺旋DNA双螺旋双螺旋盘绕过分盘绕过分盘绕不足盘绕不足24 切割切割DNA双链双链切割双链切割双链DNA中的中的一链一链Topo:Topo:Topo酶:酶:切割切割DNA链,使其松弛后再连接链,使其松弛后再连接26(3)单链单链DNA结合蛋白结合蛋白(SSB)作用:防止单链作用:防止单链DNA重新形成双链,重新形成双链,防止单链防止单链DNA被
8、核酸酶水解。被核酸酶水解。272 2、引物酶、引物酶 5 5 RNA引物引物5 35 3283、DNA连接酶连接酶(DNA ligase)DNA连接酶连接酶ATP切口切口切口切口:双链:双链DNA一股上的一股上的 3,5-磷酸二酯键被水解磷酸二酯键被水解304、DNA聚合酶(聚合酶(DNA-pol)即依赖即依赖DNA的的DNA聚合酶聚合酶真核生物有多种:真核生物有多种:DNA-DNA-polpol 、原核生物至少有原核生物至少有3 3种:种:DNA-DNA-polpol、3155端端3端端CGAH底物:底物:dNTP32复制的化学反应复制的化学反应33DNA-pol 53聚合作用最强聚合作用最
9、强3 5 5 3 3 5 DNA-pol5 3 OHP 53聚合作用聚合作用3435外切外切 5 3外切外切5 3 内切酶内切酶 5 3 35外切外切 5 3外切外切核酸外切酶与内切酶核酸外切酶与内切酶 35外切酶活性外切酶活性35DNA-pol 35外切酶活性与即时校读外切酶活性与即时校读37 DNA-pol I 5 3外切酶活性外切酶活性切除引物;切除突变片段切除引物;切除突变片段5 3 385 35 3外切酶活性外切酶活性聚合活性填补空隙聚合活性填补空隙DNA连接酶连接切口连接酶连接切口切切口口平平移移39大肠杆菌中大肠杆菌中DNADNA聚合酶聚合酶 DNA-pol 性质性质 5 3 聚
10、合功能聚合功能 有有 有有 有有 5 3 聚合速度聚合速度 16-20 40 250-10005 3 外切酶活性外切酶活性 有有 无无 无无3 5 外切酶活性外切酶活性 有有 有有 有有 主要功能主要功能 校读校读,修复修复 修复修复 复制复制 切除引物切除引物 40 (三)(三)DNA复制过程复制过程1.1.起始起始2.2.延长延长3.3.终止终止41 DNA解成单链解成单链 特定蛋白质识别复制起点特定蛋白质识别复制起点解旋酶、解旋酶、Topo酶及酶及SSBDNA解链,解旋,形成复制叉解链,解旋,形成复制叉 倒倒Y1 1、复制的起始、复制的起始42(2)合成)合成 RNA引物引物 5 5 R
11、NA引物引物5 35 3433 5 3 5 引物是由引物酶催化合成的短链引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。分子。引物引物3 HO5PrimasePrimase44 5 5 3 35 5dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH 33 3DNA-pol2 2、复制的延长、复制的延长465475 35 3外切酶活性水解引物外切酶活性水解引物聚合活性填补空隙聚合活性填补空隙DNA连接酶连接切口连接酶连接切口冈崎片段引物的消除和连接冈崎片段引物的消除和连接切口平移切口平移49原核生物复制原核生物复制有终止区:有终止区:和和Tus蛋白结合,蛋白结合,阻止解链酶发挥作用阻止
12、解链酶发挥作用拓扑酶向拓扑酶向DNA分子引入超螺旋结构,进一分子引入超螺旋结构,进一步装配步装配3 3、复制的终止、复制的终止50E.Coli 基因图基因图51G1 SG2MG0 Growth and preparation forcell divisionQuiescent cellsphasephasephasephase哺乳动物的细胞周期哺乳动物的细胞周期DNA合成前期合成前期DNA合成期合成期 8hDNA合成后期合成后期有丝分裂期有丝分裂期52DAVID BALTIMORE,RENATO DULBECCO and HOWARD MARTIN TEMIN for their discov
13、eries concerning the interaction between tumour viruses and the genetic material of the cell.改写中心法则改写中心法则 逆转录酶的发现逆转录酶的发现1975 Nobel二、逆转录二、逆转录54逆转录逆转录RNA 模板模板逆转录酶(逆转录酶(逆转录活性)逆转录活性)DNA-RNA 杂化双链杂化双链单链单链DNA逆转录酶(逆转录酶(DNA pol活性)活性)双链双链DNA逆转录酶(逆转录酶(RNase H活性)活性)逆转录酶没有逆转录酶没有35DNA外切酶活性,外切酶活性,没有校读功能,变异大没有校读功能,
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