第十二章-核酸的生物合成.ppt

第十二章核酸的生物合成一、DNA的生物合成（—）DNA的半保留复制（二）DNA复制的起始点和方向（三）原核细胞DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）（四）真核细胞DNA的复制（DNA指导下的DNA合成）（五）反转录作用（RNA指导下的DNA合成）（六）DNA的损伤与修复（七）细菌的限制—修饰系统（八）基因重组与DNA“克隆”（九）聚合酶链式反应（RCR）技术与RNA扩增二、RNA的生物合成（一）转录（DNA指寻下的RNA合成）（二）RNA复制（RNA指导的DNA合成）（三）多核苷酸磷酸化酶（无模板的RNA合成）一、DNA的生物合成现代生物学已证明：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（tripletcode）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；（一）DNA的半保留复制P246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；半保留复制：P246Watson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顺序决定另一条链上的核苷酸排列顺序。所以，DNA分子的每一条链都含有合成它的互补链所必需的全部遗传信息；阅读：DNA的半保留复制的证明——

DNA合成的同位素示踪实验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；见图示：示踪实验过程（2-1）（阅读）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与细胞其他成分相比要稳定得多，这和它的遗传功能相符，但这种稳定性是相对的：DNA在代谢上并不是完全惰性物质，在细胞内外各种物化和生物因子作用下，会发生损伤，需要修复；在复