生物化学核酸生物合成
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作用：防止重新形成双 链和防止单链模板 被核酸酶水解,维持DNA单链状态和完整性.
教学ppt
11
4.引物酶(Primase)
DNA不能从无→有合成，需在一小 段RNA基础上合成DNA
RNA的合成：需引物酶，它是一种特殊 的RNA聚合酶。 5´ 3´
5´
3´ 5´
教学ppt
5´
12
5. DNA聚合酶（DNA polymerase, DNA pol）
引物：一小段RNA
能量（ATP）及教某学pp些t 无机离子
5
DNA的复制的方式------
DNA半保留复制
Watson 和Crick 提出的 DNA 双螺旋复制模型
1958,
Messelson and Stahl实验证实
教学ppt
6
含15N-DNA的细菌 培养于普 通培养液
第一代
普通DNA
普通DNA 重DNA
反转录酶, 又称为依赖RNA的DNA聚合酶
(RNA-dependent DNA polymerase, RDDP)
DNA
转录
RNA
RNA(教病学ppt毒)
22
.
.
.
RDDP
. .
引物, 4种
. .
dNTP .
.
.
RDDP RNase H
.
.
.
RDDP或DDDP
. .
. 4种dNTP .
.
.
.
病毒RNA RNA-DNA 杂化分子
即依赖于DNA的DNA聚合酶（DDDP）
原核生物（E.coli）迄今已知只有3种：
DNA polⅠ、 DNA polⅡ、 DNA polⅢ。
真核生物 亦发现有多种DDDP：
DDDP 、、、、 。
其性质与功能 见表12-1
P293
和表12-2
教学ppt
P297
13
3´
模板链
5´
5´
3´
DDDP 5´3´聚合作用示意图
9
2. 解链酶(又称解螺旋酶或螺旋酶,helicase)
作用：断裂互补碱基间的氢键,使DNA双 链分离形成“复制叉”。具有这种功能的是一 类酶[如复制蛋白(rep蛋白)、解链酶II等]。
解链酶
教学ppt
10
3.单链DNA结合蛋白(DNA结合蛋白)
(single stranded DNA-binding protein, SSB)
真核细胞:不需辅助因子NAD+,但需
耗能教学p(pt ATP)
15
参与DNA复制的酶及蛋白质
─────────────────────
酶或蛋白质
主要作用
───────────────────── 拓扑异构酶类 克服解链时打结及缠绕、松驰或引
进负超螺旋
解链酶类
解开DNA双链
单链DNA结合蛋白 维持已解开单链DNA的稳定
引物酶
合成RNA引物
DNA聚合酶Ⅲ DNA复制
DNA聚合酶Ⅰ 水解引物、填补空隙、修复作用 DNA连接酶 催化双链DNA中单链缺口的连接
───────────────教学─pp─t ────
16
DNA的复制过程
复制的起始
链的延长
复制的终止
教学ppt
17
复制的起始
1.在拓扑异构酶、解链酶及单链DNA 结合蛋白的共同作用下，DNA解旋、 解链，形成复制叉。
TopoⅠ的作用 不需耗能(ATP)，切割(断)双链DNA中的一
链，松解螺旋, 封闭切口。又称切割封口酶。
TopoⅡ(又称旋转酶)的作用 有ATP时：使带断口、松弛状的DNA分子旋紧
转变成负超螺旋结构，再连接断端。
无ATP时：作用相当于TopoⅠ,但切割的是
双链DNA某一部位(断双教学链ppt )。
第十二章 核酸的生物合成
Biosynthesis of nucleic acid
教学ppt
1
分子生物学(分子遗传学)中心法则
反映了从DNARNA蛋白质的遗传信 息主流，揭示了生物体内遗传信息的贮
存、传递和表达的规律。
复制
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
复制
反转录
RNA （病毒）
翻译
教学ppt
蛋白质 （病毒） 2
细菌的DNA双链 (黄线的代表含15N)
可排除全保留式
Why?
DNA半保留复制的证据
教学ppt
7
普通DNA 重DNA
母链
培养第一代结果 普通DNA 重DNA
排除全保留式
全保留式
半保留式
混合式
教学ppt
8
参与DNA复制的酶类与 蛋白质因子及其主要作用
1. 拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）
2.依赖于单链模板，由引物酶催化按
碱基配对规律合成一小段RNA引物(原
核细胞引物长50-100个碱基，真核约
10个碱基)。
教学ppt
18
复制起始阶段的特点
真核细胞：具有多个 起始位点
原核细胞：仅有一个复制起始位点，但往往是双向复制
教学ppt
19
链的延长
引物合成后，由DNA polⅢ（真核细胞为DNA聚 合酶或)催化，在引物3'-OH末端逐一添加与 模板链对应互补的脱氧核苷磷酸,使新合成的链 不断延长。
领头链: 链的延长方向(5'3')与解链方向(复 制叉移动方向)相同, 为连续合成。 随从链: 链的延长方向(5'3')与解链方向(复 制叉移动方向)相反，为不连续合成。
分段合成的DNA片段, 最初被命名为冈崎片段
教学ppt
20
复制的终止
1.水解引物及填补空隙
冈崎片段合成后，由DNA polⅠ(真核细胞 可能是DNA聚合酶)水解去除RNA引物，并填补 留下的空隙(5' 3')聚合。
2.完整双链DNA分子的形成
填补空隙后，DNA片段与片段之间还有一
个缺口(一个3',5'-磷酸二酯键的长度), 由
DNA连接酶催化连接成完整的链，从而产生完
整的双链DNA分子。 教学ppt
21
二、反转录
(reverse transcription)
概念
以RNA为模板，dNTP为原料，反转录酶 催化，按碱基配对规律合成DNA的过程。
教学ppt
14
6. DNA连接酶(DNA Ligase)
作用：在有模板指导的条件下，催化2个 DNA片段(两片段间的距离为1个3', 5'-磷酸二酯键的键长)的连接。
原理：在一个DNA片段的3'-OH末端和另
一个DNA片段的5'-P末端形成3',
5'-磷酸二酯键，从而实现连接。 特点：原核细胞:需辅助因子NAD+
ATGC
第一节 DNA来自百度文库生物合成
Biosynthesis of DNA
两种方式
DNA→DNA DNA复制
RNA→DNA 反转录
教学ppt
4
一、DNA的复制
基本概念 以参与反应的
要素进行定义
必须具备的基本条件
模板：母链DNA 原料：dNTP (包括dATP、dGTP、
dCTP、dTTP) 酶和蛋白质因子：
教学ppt
11
4.引物酶(Primase)
DNA不能从无→有合成，需在一小 段RNA基础上合成DNA
RNA的合成：需引物酶，它是一种特殊 的RNA聚合酶。 5´ 3´
5´
3´ 5´
教学ppt
5´
12
5. DNA聚合酶（DNA polymerase, DNA pol）
引物：一小段RNA
能量（ATP）及教某学pp些t 无机离子
5
DNA的复制的方式------
DNA半保留复制
Watson 和Crick 提出的 DNA 双螺旋复制模型
1958,
Messelson and Stahl实验证实
教学ppt
6
含15N-DNA的细菌 培养于普 通培养液
第一代
普通DNA
普通DNA 重DNA
反转录酶, 又称为依赖RNA的DNA聚合酶
(RNA-dependent DNA polymerase, RDDP)
DNA
转录
RNA
RNA(教病学ppt毒)
22
.
.
.
RDDP
. .
引物, 4种
. .
dNTP .
.
.
RDDP RNase H
.
.
.
RDDP或DDDP
. .
. 4种dNTP .
.
.
.
病毒RNA RNA-DNA 杂化分子
即依赖于DNA的DNA聚合酶（DDDP）
原核生物（E.coli）迄今已知只有3种：
DNA polⅠ、 DNA polⅡ、 DNA polⅢ。
真核生物 亦发现有多种DDDP：
DDDP 、、、、 。
其性质与功能 见表12-1
P293
和表12-2
教学ppt
P297
13
3´
模板链
5´
5´
3´
DDDP 5´3´聚合作用示意图
9
2. 解链酶(又称解螺旋酶或螺旋酶,helicase)
作用：断裂互补碱基间的氢键,使DNA双 链分离形成“复制叉”。具有这种功能的是一 类酶[如复制蛋白(rep蛋白)、解链酶II等]。
解链酶
教学ppt
10
3.单链DNA结合蛋白(DNA结合蛋白)
(single stranded DNA-binding protein, SSB)
真核细胞:不需辅助因子NAD+,但需
耗能教学p(pt ATP)
15
参与DNA复制的酶及蛋白质
─────────────────────
酶或蛋白质
主要作用
───────────────────── 拓扑异构酶类 克服解链时打结及缠绕、松驰或引
进负超螺旋
解链酶类
解开DNA双链
单链DNA结合蛋白 维持已解开单链DNA的稳定
引物酶
合成RNA引物
DNA聚合酶Ⅲ DNA复制
DNA聚合酶Ⅰ 水解引物、填补空隙、修复作用 DNA连接酶 催化双链DNA中单链缺口的连接
───────────────教学─pp─t ────
16
DNA的复制过程
复制的起始
链的延长
复制的终止
教学ppt
17
复制的起始
1.在拓扑异构酶、解链酶及单链DNA 结合蛋白的共同作用下，DNA解旋、 解链，形成复制叉。
TopoⅠ的作用 不需耗能(ATP)，切割(断)双链DNA中的一
链，松解螺旋, 封闭切口。又称切割封口酶。
TopoⅡ(又称旋转酶)的作用 有ATP时：使带断口、松弛状的DNA分子旋紧
转变成负超螺旋结构，再连接断端。
无ATP时：作用相当于TopoⅠ,但切割的是
双链DNA某一部位(断双教学链ppt )。
第十二章 核酸的生物合成
Biosynthesis of nucleic acid
教学ppt
1
分子生物学(分子遗传学)中心法则
反映了从DNARNA蛋白质的遗传信 息主流，揭示了生物体内遗传信息的贮
存、传递和表达的规律。
复制
DNA
转录
RNA
翻译
蛋白质
复制
反转录
RNA （病毒）
翻译
教学ppt
蛋白质 （病毒） 2
细菌的DNA双链 (黄线的代表含15N)
可排除全保留式
Why?
DNA半保留复制的证据
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7
普通DNA 重DNA
母链
培养第一代结果 普通DNA 重DNA
排除全保留式
全保留式
半保留式
混合式
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8
参与DNA复制的酶类与 蛋白质因子及其主要作用
1. 拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）
2.依赖于单链模板，由引物酶催化按
碱基配对规律合成一小段RNA引物(原
核细胞引物长50-100个碱基，真核约
10个碱基)。
教学ppt
18
复制起始阶段的特点
真核细胞：具有多个 起始位点
原核细胞：仅有一个复制起始位点，但往往是双向复制
教学ppt
19
链的延长
引物合成后，由DNA polⅢ（真核细胞为DNA聚 合酶或)催化，在引物3'-OH末端逐一添加与 模板链对应互补的脱氧核苷磷酸,使新合成的链 不断延长。
领头链: 链的延长方向(5'3')与解链方向(复 制叉移动方向)相同, 为连续合成。 随从链: 链的延长方向(5'3')与解链方向(复 制叉移动方向)相反，为不连续合成。
分段合成的DNA片段, 最初被命名为冈崎片段
教学ppt
20
复制的终止
1.水解引物及填补空隙
冈崎片段合成后，由DNA polⅠ(真核细胞 可能是DNA聚合酶)水解去除RNA引物，并填补 留下的空隙(5' 3')聚合。
2.完整双链DNA分子的形成
填补空隙后，DNA片段与片段之间还有一
个缺口(一个3',5'-磷酸二酯键的长度), 由
DNA连接酶催化连接成完整的链，从而产生完
整的双链DNA分子。 教学ppt
21
二、反转录
(reverse transcription)
概念
以RNA为模板，dNTP为原料，反转录酶 催化，按碱基配对规律合成DNA的过程。
教学ppt
14
6. DNA连接酶(DNA Ligase)
作用：在有模板指导的条件下，催化2个 DNA片段(两片段间的距离为1个3', 5'-磷酸二酯键的键长)的连接。
原理：在一个DNA片段的3'-OH末端和另
一个DNA片段的5'-P末端形成3',
5'-磷酸二酯键，从而实现连接。 特点：原核细胞:需辅助因子NAD+
ATGC
第一节 DNA来自百度文库生物合成
Biosynthesis of DNA
两种方式
DNA→DNA DNA复制
RNA→DNA 反转录
教学ppt
4
一、DNA的复制
基本概念 以参与反应的
要素进行定义
必须具备的基本条件
模板：母链DNA 原料：dNTP (包括dATP、dGTP、
dCTP、dTTP) 酶和蛋白质因子：