动物生化第九章核酸的生物学功能

不依赖光的修复（暗修复）
❖ 在高等动物体内暗修复代替了光修复。
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光修复
❖ 光修复也称光复活
它是由可见光（300-400nm）激活光复活酶，该酶能分 解胸腺嘧啶二聚体。
已从细菌和动物的细胞中分裂出一种光复活酶。
哺乳动物和人体内缺乏此酶。
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暗修复
➢ DNA合成的同位素示踪实验
➢1958，Meselson和Stahl
➢大肠杆菌 15NH4CI为唯一氮 源的培养液中生长若干代
➢被15N标记的大肠杆菌转入 14NH4CI为唯一氮源的培养液 中
➢完成第一代和第二代繁殖时， 分离DNA，密度梯度超速离心
➢被15N标记的亲代双链DNA （记作15N/15N）密度大，在下 部；14N/14N密度小，在上部； 15N/14N在15N/15N和14N/14N之间
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（二） DNA复制开始于特定的起点
❖ 复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这 一部位叫原点 （origin）
❖ 从原点开始同时向DNA链的两个方向进行， 结果形成一个分叉，称为复制叉（fork）
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原核生物与真核生物DNA合成区别
❖ 大肠杆菌只有一个 复制原点，Q形复 制，速率 1700bp/s
DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂，两条链分开 然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链 这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另
一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制
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半 保 留 复 制
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A=T G=C
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（一） DNA的半保留复制
❖ 在几亿年进化的过程中产生了对复制过程中偶然发 生的错误，进行校正的高效“校正”系统及由于客 观因素造成的DNA损伤进行修复的系统。
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（一） DNA的损伤
❖ 某些化学、物理的因素可引起细胞DNA的损伤 （化学结构发生改变）
化学因素种类繁多，机制也很复杂；
物理因素中紫外线的作用机制研究得比较清楚。例如形 成胸腺嘧啶二聚体。
此外，DNA的损伤还有碱基可能改变或丢失、骨架中的 磷酸二酯键可能断裂，螺旋链可能形成交联等。
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胸腺嘧啶二聚体
❖ 紫外线引起DNA分子中同一条链上相邻的两个嘧啶核苷酸以 共价键连接生成环丁烷结构，即嘧啶二聚体。
❖ 最易见的是胸腺嘧啶二聚体。此种二聚体不能容纳在双螺旋 结构中，它不能与互补链上的腺嘌呤形成氢键配对，影响 DNA的复制和基因表达。
❖ 了解PCR有选择扩增DNA的原理
❖ 了解RNA合成涉及的起始、延伸和终止三个过程
❖ 掌握核酶的概念
❖ 掌握蛋白质合成的一般过程
❖ 掌握乳糖操纵子模型
❖ 了解几种分子生物学技术过程及原理
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第一节 DNA的生物合成
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一、 DNA的复制
❖ Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型推测
O
C CH 3 HN C
O
CH 3 C C HN
OC C NH
C CO HN
R
R
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胸腺嘧啶二聚体
（二） 损伤修复系统
❖ 修复保护DNA的正常功能是非常重要的
❖ 不论物理因素或化学因素所造成的损伤，只要DNA结构发 生改变，就能被修复酶识别，而把不正常的部分切除
光诱导的修复（光修复）
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由DNA聚合酶催化的链延长反应
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2．引物酶
❖ 复制合成先导链或随后链冈崎片段的引物是 一段RNA（5-10个核苷酸）
❖ 这段RNA由一种特异的RNA聚合酶合成， 此酶称为引物酶（Primerase）。
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一百亿个碱基才可能出一个差错。
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3.DNA连接酶
DNA聚合酶能将脱氧核苷酸加到引物 RNA链上并延长，但不能催化两条DNA单链 连接起来或把单条DNA链闭合起来。
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二、DNA的损伤和修复
❖ 保证DNA分子的完整性对于生物是至关重要的
❖ 高等生物有多个复 制点，速率只有 50bp/s
Байду номын сангаас完整版课件ppt
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（三） DNA复制中一股链是不连续合成
➢ DNA的复制总是由5`向3 ` 方向进行
➢ 前导链(leading strand) ➢以3‘→5’方向的母链为 模板，连续复制合成的 一条5‘→3’方向的链
➢ 随后链 ➢另一条母链DNA是 5‘→3’方向，它作为模板 时，复制合成许多条不 连续的5‘→3’方向的短链
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引物及引物酶的作用
❖ 已知DNA聚合酶具有3’→5’的外切作用以校对复制中的错误核苷 酸。这就决定了它不能从头开始合成。
❖ 因此先合成一段低忠实性的多核苷酸来开始DNA的合成，并以核 糖核苷酸来标记是“暂时”的。
❖ 这种高度精确的安排增加了DNA复制的复杂性，却保证了复制的 忠实性。
❖ 已知复制的误差率仅为十亿分之一至百亿分之一，即复制十亿到
dTTP和dCTP）
❖ DNA聚合酶Ⅰ 需要引物
DNA聚合酶Ⅰ只能将脱氧核苷酸加于已存在的DNA或RNA链 的3’-羟基上，缺少则不能合成
❖ DNA聚合酶还具有水解作用
DNA聚合酶I是一个3’→5’核酸外切酶，又是5’→3’核酸外切酶。
这两种酶活性对DNA的完复整制版课都件是pp十t 分重要的
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第九章 核酸的生物学功能
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讲授内容
第一节 DNA的生物合成 第二节 RNA的生物合成 第三节 RNA催化活性的发现 第四节 蛋白质的生物合成
第五节 蛋白质的到位
第六节 中心法则
第七节 基因表达的调控
第八节 分子生物学技术
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教学目标
❖ 了解DNA复制的一般过程，以及原核细胞和真核细胞 DNA合成的异同
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DNA复制的过程
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（四） DNA复制相关的酶和蛋白质
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（1） DNA聚合酶
❖ DNA聚合酶I是一个模板指导酶
需要打开的DNA单链作为模板才能合成子链 此酶催化的底物必须是脱氧的核苷5’-三磷酸（dATP、dGTP、