生物化学第13章 DNA的生物合成.ppt

第13章 DNA的生物合成 13.1 DNA复制的概况 13.1.1 DNA的半保留复制 13.1.2 DNA复制的起始点和方向 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核生物DNA复制的酶和蛋白质 13.2.2 大肠杆菌DNA复制的起始 13.2.3 DNA链的延伸 13.2.4 复制的终止 13.3 真核细胞DNA的复制 13.3.1 参与真核生物DNA复制的酶和蛋白质 13.3.2 真核生物DNA复制的过程 13.3.3 真核生物DNA复制的特点 13.4 逆转录作用 13.5 DNA的损伤与修复 13.5.1 DNA损伤的产生 13.5.2 DNA损伤的修复 13.6 DNA重组和 克隆 13.6.1 DNA的重组 13.6.2 DNA的 克隆 13.1 DNA复制的概况 现代生物学已证明：DNA是生物遗传的主要物质基础； 生物机体的遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA的复制（replication）由亲代传递给子代； 在后代的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录（transcription）给mRNA，然后翻译（translation）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； 模板： 能提供合成一条互补链所需精确信息的核酸链； 复制： 指以原来DNA分子为模板(template)合成出相同分子的过程； 转录： 在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程； 复制和转录是核酸生物合成的两种途径； 概 念（2-2） 转（翻）译： 在RNA的控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码（triplet code）规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链过程； 在某些情况下，RNA也可以是遗传息的基本携带者； 例如：RNA病毒能以自身核酸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合成过程中有许多措施（或机制）保证遗传的稳定性 13.1.1 DNA的半保留复制 P335 自我复制（seif - replication） ： DNA是遗传信息的载体，在合成DNA时决定其结构特异性的遗传信息只能来自其本身，因此必须由原来存在的分子为模板合成新的分子，即自我复制； DNA的半保留复制（自我复制）是生物保持遗传稳定性的重要措施之一！ 半保留复制： Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时推测：在复制过程中，碱基间氢健需破裂，并使双链解旋和分开，然后每条链可作为模板，在其上合成新的互补链，结果由一条链可以形成互补的两条链； 这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样； 每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种方式称半保留复制； DNA的半保留复制的证明 —— DNA合成的同位素示踪实验 P335 1958年，Meselson和Stahl利用N同位素15N标记大肠杆菌DNA，首先证明了DNA的半保留复制； 见图13-1： 示踪实验过程（2-1） 1. 让大肠杆菌在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中生长，经过连续培养12代，使所有DNA分子标记上15N ,15N-DNA的密度比普通14N-DNA的密度大，在氯化铯密度梯度离心时，这两种DNA形成位置不同的区带（相关知识参考“核酸的超速离心”）； 2. 将15N标记的大肠杆菌转移到普通培养基（含14N的氮源）中培养，经过一代之后,所有DNA的密度都介于15N-DNA和14N-DNA之间，形成DNA分子的一半含15N，另一半含14N的杂合分子； 示踪实验过程（2-2） 3. 两代后，14N分子和14N-15N杂合分子等量出现； 4. 再继续培养， 14N-DNA分子增多； 5. 当把14N-15N杂合分子加热时，它们分开成14N链和15N链： 这充分证明：在DNA复制时，原来的DNA分子可被分成两个亚单位，分别构成子代分子的一半，这些亚单位经过许多代复制仍然保持完整性； DNA的半保留复制机制可以说明DNA在代谢上的稳定性。经过许多代的复制，DNA的多核苷酸链仍可保持完整,并存在于后代而不被分解掉； DNA的半保留复制确保遗传信息由亲代完整正的传给子代 DNA的双链结构对于维持遗传物质的稳定性和复制的准确性极为重要。细胞内存在极为复杂的系统以确保DNA复制的正确进行，并纠正可能出现的误差； DNA的两条链是互补的，一条链上的核苷酸排列