生物化学遗传信息的传递优秀课件

DNA连接酶(DNA ligase)
• 连接DNA的3’-OH和另一DNA链的5’-磷酸形成 3/，5/-磷酸二酯键
（三）DNA的复制过程
1、起始阶段
形成复制叉 引物酶催化合成RNA引物
5/ 3/
DNA复制示意图
拓扑异构酶
解链酶
单链DNA结合蛋白
引物酶
5’
RNA引物
3’
3’
3’ 5’
5’
（三）DNA的复制过程
反转 录酶
-------------------- --------------------
病毒RNA
RNA-cDNA 杂交体
cDNA 双股cDNA
cDNA整合
+
----------------------------------------
入宿主细 胞DNA分子 中
宿主细胞 DNA分子
------------------------------------------------------------------------
3/
3/
5/
不对称转录： 1、DNA分子上只有一条链可转录 2、模板链并非永远在同一条单链上
RNA合成方向：5/→3/
底物
RNA聚合酶的底物（RNA合成的原料）： ATP、GTP、CTP、UTP
RNA聚合酶
全酶=核心酶+σ因子
二、转录过程 （原核生物）
1. 转录起始 2、转录延长 3、转录终止
1. 转录起始(transcription initiation)
① σ因子识别、结合启动子
启 -10核苷酸——TATAAT（Pribnow 盒）富含AT 动 子 -35核苷酸——TTGACA
②催化形成第一个3 / ，5/-磷酸二酯键
（第一个核苷酸总是GTP或ATP）
2、转录延长(transcription elongation)
3´…… C C T C A T G T A C A G …5´（模板链，-，）
↓（转录）
5´…… G G A G U A C A U G U C ……3´ mRNA
↓（翻译）
N…… Ala …Val… His… Val … C
多肽
不对称转录（asymmetric transcription）
5/
生物化学遗传信息 的传递
基因（ gene） DNA分子上为生物活性物质编码 的功能片段
中心法则（ central dogma）
遗传信息传递方向的规律
第1节 DNA的生物合成
DNA的复制、反转录、修复
一、DNA 的复制
（一）DNA复制的方式
在新合成的子代DNA分子中一条链来自 亲代，而另一条链则是新合成的产物，
❖移码突变(frameshift mutation)
▪ 缺失或插入1个或几个核苷酸
❖二聚体形成
（二）DNA损伤的修复
➢光修复 ➢切除修复 ➢重组修复 ➢SOS修复
光修复
紫外辐射 DNA链上两个胸腺嘧 啶残基间形成二聚体
光修复酶
切除修复
主要修复方式
核酸内切酶
DNApol Ⅰ，DNA ligase
引物酶(primase)
➢DNA复制时需要合成一小段RNA作为引物（primer) ➢引物酶催化合成引物 ➢合成原料：ATP、GTP、CTP、UTP ➢合成方向5’ →3’
DNA聚合酶（DNA polymerase)
DNA聚合酶的作用特点： 按碱基互补规律，以5 / →3 /方向延伸DNA链
原核DNA聚合酶
解旋、解链酶类
•拓扑异构酶（topoisomerase)
复制前：松弛DNA超螺旋，克服扭结现象 复制后：形成超螺旋（需ATP供能）
• 解链酶(helicase)
解开DNA双链中氢键，消耗ATP
• 单链DNA结合蛋白（single-stranded DNA-binding protein）
与DNA单链结合，维持复制中模板的单链状态 防止核酸酶对DNA单链进行水解，保护单链完整
重组修复
见于DNA损伤 范围较大时
第2节 RNA的生物合成
转录
生物体以DNA为模板合成RNA的过程
一、参与转录的主要物质
❖模板 ❖底物 ❖RNA聚合酶 ❖终止因子
转录模板
❖转录的模板：某条DNA单链中的某一区段 ❖模板链：DNA双链中被转录的那条链 ❖编码链：与模板链对应的另一条链
DNA 5´……G G A G T A C A T G T C …3´（编码链，+, ）
•意义： 扩充了中心法则 基因工程重要的工具酶
整合了cDNA的宿主 细胞DNA分子
三、DNA的修复合成
（一）DNA损伤的类型
❖点突变(point mutation) （ 碱基错配）
▪ 转换(transition) ：A G 或 C T ▪ 颠换 (transversion)：嘌呤碱 嘧啶碱
这种复制方式称为半保留复制
半保留复制
A
G
semiconservative
replication
A A
C
T
T
A
G
T C T
T 亲代
G A A T C
A
T
G
C
A
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T
A
T
C
G
T
A
T
A
A
T
G
C
子代
A
T
G
C
A
T
A
T
C
G
T
A
T
A
A
T
G
C
（二）参与DNA复制的物质
1. 模板 亲代DNA的两条单链 2. 底物 dATP 、dGTP 、dCTP 、dTTP 3. DNA聚合酶 4. 解旋、解链酶类 5. 引物酶 6. DNA连接酶
①polⅠ： • 3′→5′外切酶活性，参与DNA修复校正 • 5′→3′外切酶、聚合酶活性，
②pol Ⅱ： 功能尚不清楚，聚合酶Ⅰ、III缺失时暂时起作用 •复制时起主要作用的酶
③pol Ⅲ： •具3/-5/核酸外切酶活性，校正作用
真核DNA聚合酶
α、β、γ、δ、ε五种 5′→3′聚合活性 α兼有引物酶的作用
2、延长阶段
A--T、G--C碱基配对规则 领头链和随从链 冈崎片段
5/ 3/
DNA复制示意图
拓扑异构酶
解链酶 DNA聚合酶Ⅲ
单链DNA结合蛋白 引物酶
RNA引物
冈崎片段
DNA聚合酶Ⅰ
DNA连接酶
3/ 5/ 领头链
随从链 3/ 5/
（三）DNA的复制过程
3、终止阶段
水解引物 DNA连接酶连接缺口
二、反转录(reverse transcription)
•概念：以RNA为模板合成DNA的过程 •酶：反转录酶
• 以RNA为模板合成DNA • 水解RNA-DNA杂交链 • 以DNA为模板合成DNA
• 反转录过程
反转录酶 -------------------- -------------------- RNaseH