第三章_遗传的分子基础3.ppt

1、DNA分子的结构 复制过程中，新加入的脱氧核苷三磷酸（dNTP）总是以它的5’位磷酸与DNA链上3’端的–OH-缩合脱去焦磷酸，形成了3’磷酸酯键。也就是说，DNA新链的延伸生长总是在3’端。那么复制方向总是5’→3’。 ? DNA 聚合酶（DNA polymerase）——负责使游离的核苷酸准确地与母链 DNA 上互补的碱基结合，并与早先形成的核苷酸新链连接，使新链延长。 ? DNA连接酶——DNA聚合酶虽能充填缺口，甚至聚合了很长的DNA互补链，但都无法使缺口接合，只有DNA连接酶可以完成这一任务。在当缺口的3′-OH和5′-P相邻并且各自的碱基处于配对状态时，DNA连接酶才能起作用 。 ? RNA聚合酶——主要是在DNA复制时，先由它产生一段RNA引物。进而才在DAN聚合酶的作用下合成DNA，真正进行DNA复制。 （4）复制的半不连续性 DNA复制时，在解旋酶的作用下，双链解开，每条单链都作为模板，合成新链。 一条新链可以按5’→3′方向进行连续复制。 但另条链的合成不能按3’→5’进行，必然仍5′→3′方向进行。 1968年，日本的遗传学家冈崎（Okazaki）利用3H胸腺嘧啶标记大肠杆菌，发现这条链的合成是不连续的。实际上，随着复制叉的延伸，双链DNA分段逐渐解开，其中一条链连续复制，另一条链也按5′→3′方向合成新链片段，即冈崎片段（Okazaki fragment），然后这些片段再由连接酶接成一完整的单链。那么，紧随复制叉进行复制的一条单链称为前导链，另一条先合成冈崎片段，再连接成的单链称为后随链或延迟链。 （5）DNA复制时需有RNA做引物 已知的DNA聚合酶都不能在复制时直接起始DNA新链或冈崎片段的合成，只能在已有引物的3′-OH上聚合核苷酸，延伸DNA链。因此，在合成冈崎片段时，必须先借助RNA聚合酶，以DNA为模板，合成一小段RNA（约含几十个核苷酸），叫做“引物RNA”。然后DNA聚合酶再合成DNA片段。当整条链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶I再把RNA引物去掉，替换上相应的DNA片段，最后由DNA连接酶把片段完整地连接起来。 原核细胞DNA的复制 DNA复制原点（origin）：碱基的甲基化修饰和与复制启动相关蛋白因子的结合来启动复制. DNA分子在解旋酶的作用下，把双链解开，这个过程叫做解旋。 通过拓扑异构酶的作用，解除DNA分子的紧旋状态。以解开的每段链为模板，引物酶合成一段RNA作为DNA合成primer. DNA聚合酶的作用下，在引物的下游进行延伸合成出与母链互补的子链（5?→3?端） 先导链（leading strand） 冈崎片断（Okazaki fragment） 延伸到靠近前一冈崎片段的引物位置时， 由DNA聚合酶I一边发挥5?-3?合成功能继续进行延伸合成，一边发挥5?-3?外切核酸酶活性对RNA引物进行水解，用DNA取代RNA引物。最后由DNA连接酶将两段DNA连起来。 DNA聚合酶与一些蛋白质因子组成复制体（replisome），由?因子形成一个环状的滑动夹子（sliding clamp）结构，可调动DNA聚合酶的3?-5?外切核酸酶的活性将错误的核苷酸除去，合成正确配对碱基的核苷酸。 在复制终止相关的蛋白质因子作用下完成DNA复制。 二、基因的表达过程 （一）转录 转录是指以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，在RNA聚合酶的作用下合成RNA的过程。 一个典型的基因由控制转录起始的启动子（promoter）、转录区和终止子（terminator）三部分组成 1.启动子 启动子是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。 在真核细胞的细胞核内，mRNA的最初转录产物是前体mRNA（hnRNA），它在核内存在的时间很短，经加工后进入细胞质。在加工时，前体mRNA的大部分（约90%）要被切掉。然后再拼接，才能成为成熟的mRNA。加工方式如下：1．戴帽（capping） 2．加尾（tailing） 3．剪接（splicing） 4．RNA的编辑（RNA editing） 5．RNA的修饰（RNA modifying） （三）转录后加工 2. 真核生物mRNA的转录后加工 核基因 AAAGCGGAGAGAAAAGAAA A G G C TTTAACTTCAGGTTGTTTATTACGAGTATATGG ↓ 转录 原始RNA AAAGCGGAGAGAAAAGAAA A G G C UUUAACUU