分子生物学基础分析.ppt

核酸的分类 核酸的分子组成 DNA的生物合成 复制(replication)： 以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。 DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。 一、DNA复制的基本规律 半保留复制 固定的起始点 双向复制 半不连续复制 DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。 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。 遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。 DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点(origin) 。 在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。 三、双向复制 原核生物： ? 基因组是环状DNA ? 只有一个复制起始点 复制时，DNA从起始点(ori)向两个方向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为双向复制。 复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的结构称为复制叉(replication fork) 。 真核生物： ? 染色体DNA有多个复制起始点。 ? 从一个DNA复制起始点起始的DNA复制区域称为复制子(replicon)。 ? 复制子是独立完成复制的功能单位。 复制起始点、复制子与复制叉（动画演示） DNA聚合酶只能以5→3方向聚合子代DNA链。 由于DNA分子中两条链的走向相反，因此当分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时，子代链的聚合方向也是不同的。 以3’→5’方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5’→3’，这一条链被称为前导链。 以5’→3’方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是5’→3’，这条链被称为随从链。 前导链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，随从链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段。 冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。 二、DNA复制的体系 底物: dNTP (dATP、dGTP 、dCTP 、dTTP) 聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-pol) 模板: 解开成单链的DNA母链 引物: 提供3-OH末端的寡核苷酸 其他酶和蛋白质因子: 拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、连接酶 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。 引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物，以提供自由的3’-OH，使子代DNA链能够开始聚合。 四、酶和蛋白因子 DNA聚合酶 解螺旋酶 单链DNA结合蛋白 DNA拓扑异构酶 引物酶 DNA连接酶 1、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DDDP ) 简称：DNA-pol 活性：1. 5??3? 的聚合酶活性 2. 核酸外切酶活性 聚合反应的特点 DNA 新链生成需引物和模板； 新链的延长只可沿5? → 3?方向进行 。 原核生物中的三种DNA聚合酶? 解螺旋酶(helicase) ，又称解链酶，是用于解开DNA双链的酶蛋白。 3、单链DNA结合蛋白 (SSB) 在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整性。 SSB的生理作用 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。 4、DNA拓扑异构酶 5、引物酶 引物酶是复制起始时催化生成小分子RNA引物（原核）或RNA和DNA引物（真核）的酶。 大肠杆菌引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶。 DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。 DNA连接酶催化的条件是： ① 需一段DNA片段具有3-OH，而另一段DNA片段具有5-Pi基； ② 未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的；