核酸生物合成新4.10.ppt

第十四章 核酸的生物合成 本章主要内容 DNA的生物合成 RNA的生物合成 第一节 DNA的生物合成 一、复制（replication） 半保留复制semiconservative replication 双向复制 半不连续复制（semidiscontinous replication) （二）参与DNA复制的主要酶类 DNA聚合酶 解旋、解链酶类 DNA拓扑异构酶 解链酶 单链结合蛋白 引物酶 DNA连接酶 １、DNA聚合酶（DNA polymerase) DNA聚合酶 DNA复制高保真性的机制 ２、解旋、解链酶类 ３、引物酶(primase) 4、DNA连接酶(DNA ligase) （三）DNA的复制过程 DNA复制示意图 二、DNA复制与端粒、端粒酶 *核酸的生物合成 *核酸的生物合成 nucleic acid biosynthesis 目的要求： 掌握：DNA生物合成的概念、基本过程及其 生物学意义；RNA生物合成过程与特 点。 了解：逆转录现象及其意义；DNA损伤（突 变）与修复；真核生物转录后的修 复。 复制 蛋白质 逆转录 DNA 复制 翻 译 RNA 中心法则（ central dogma） 遗传信息传递方向的规律 转录 基因表达： 是指将遗传信息由DNA转录为RNA、再 翻译成蛋白质的过程 半保留复制（semiconservative replication） 复制起始点（ori) 双向复制 半不连续复制 （一）DNA复制的基本特征 　　以亲代DNA分子为模板合成子代DNA、从而将 遗传信息准确传递到子代DNA分子的过程。 AGAACTTAG TCTTGAATC AGAACTTAG TCTTGAATC AGAACTTAG TCTTGAATC 亲代 子代 半保留复制的实验依据 从复制起始点向2个方向进行双向复制 冈崎片段 DNA聚合酶的作用特点： ⑴ 催化底物（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）聚合 需要模板(Template)的指导 需要有 3′-OH结构的引物存在 ⑵ 形成3′，5′磷酸二酯键 ⑶ 新链延长方向5 ′→3 ′ ⑷ 具核酸外切酶活性 ⑸ 具缺口充填能力 3′→5′外切酶活性，参与DNA修复校正 5′→3′外切酶、聚合酶活性， 切除引物并填补空隙 具有切口平移作用 ②pol Ⅱ： 无酶Ⅰ、Ⅱ时起作用，参与DNA修复 复制延长中真正起复制作用的酶 5′→3′核酸外切酶活性， ③pol Ⅲ： 聚合酶? /δ： 聚合酶 ?　 复制线粒体DNA ①polⅠ： 聚合酶β/ε： 　即时校读——DNA复制出现碱基配对错误时， 　　　　　　　DNA聚合酶利用外切酶活性（主 　　　　　　　要为3′→5′外切酶）清除错 　　　　　　　配碱基，并利用5′→3′聚合 　　　　　　　酶活性补回正确配对碱基， DNA模板指导 正确选择碱基配对 校读功能 解链酶(helicase) 解开DNA双链中氢键，消耗ATP 单链结合蛋白（single-stranded DNA-binding protein） 与单链DNA结合，保持模板处于单链状态， 保护复制中的DNA单链不被核酸酶降解。 DNA拓扑异构酶（topoisomerase) 复制前：松弛DNA超螺旋，克服扭结现象 复制后：TopoII作用下，重新引入超螺旋（需ATP供能） 解链酶 DNA拓朴异构酶 单链DNA结合蛋白 SSB 解开、理顺 DNA链、维持DNA单链状 DNA聚合酶合成新DNA时需要引物（一小段RNA） 引物RNA3 ′-OH末端作为DNA合成的起始点 引物酶与多种起始蛋白结合形成引发体 引物酶催化合成引物（primer) 通过3′，5′-磷酸二酯键连接互补链中DNA片段 不能连接单独存在的DNA或RNA单链。 模板DNA解旋与解链，形成复制叉； 形成引发体，合成RNA引物； 按A=T、G=C碱基配对规则，合成DNA； 切除引物、填补空隙、形成冈崎片段； DNA连接酶连接封口，形成长链DNA； 6. 在Tus蛋白参与下，终止复制。 (terminus utilization substance) 拓扑异构酶 解链酶 5′3′ 3′ 5′ 3′5′ DNA聚合酶Ⅲ 单链结合蛋白 DNA聚合酶Ⅰ 前导链 后随链 DNA连接酶 冈崎片段 引物酶 端粒: 是由蛋白质和DNA紧密结合的结构 端粒酶: 是一种自身携带模板RN