DNA和RNA的生物合成

HO
5’
O-
DNA ATP 连接酶 ADP
5’
O
3’
3’
O P O-
5’
O-
（三）DNA复制的过程
1.复制的起始 2.复制的延长 3.复制的终止
1.复制的起始
DNA拓扑异构酶和解旋酶在DNA复制起始部位解 开DNA超螺旋结构，使DNA双链形成局部的DNA 单链，然后形成复制叉。当两股单链暴露出足够数 量碱基对时，引物酶识别起始部位，并以解开的一 段DNA链为模板，按碱基配对规律，从5 →3 方 向合成引物RNA片段，引物的生成标志着复制的正 式开始。
3、RNA转录终止方式
了 1、RNA的转录过程 解 2、反转录酶
导入情景
19世纪40年代，英国亚历山大·德丽那·维多利 亚女王生下了四男五女共9个孩子，其中有3个男孩 患有血友病，好在五个女儿都健康。而五个女儿嫁 到欧洲的其它王室后，她们的小王子却有很多都患 上了血友病。
试问：血友病是从维多利亚女王是如何传给她的 儿子以及外孙的？
分子生物学(分子遗传学)中心法则
反映了从DNA-RNA-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
蛋白质 （病毒）
第一节
DNA的生物合成
DNA Biosynthesis
第一节 DNA的生物合成
复制的特点 复制体系 复制过程 DNA损伤（突变）与修
2.复制的延长 催化酶：DNA聚合酶 原料：dNTP 模板：DNA的两条链 方向：5 →3 方式：半不连续复制
半不连续复制
• DNA的两条链反向平行，而DNA聚合酶的合成方向都是 5→3。
• 3 →5 走向的模板链，其上的DNA合成与解链方向相同， 可以连续合成，称为前导链。 • 另一条5 →3 走向的模板链，其上合成DNA链与解链方 向正好相反，故不能连续进行，称为随从链。 • 随从链上形成许多不连续片段，称为冈崎片段。
+
+
+
+
3→5外切酶活性 -
-
+
+
+
细胞内定位
核
核 线粒体
核
核
功能
引发 修复
（引物酶， DNA聚合酶）
复制
复制
（链的延伸 填补空隙）
修复
(5)DNA连接酶
连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端， 使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA 链连接成一条完整的链。
5’
O
3’
3’
O P O-
DNA拓扑异构酶：理顺DNA链，改变超螺旋状态的酶 分为I型和II型。
①拓扑异构酶Ⅰ 切断DNA双链中一股链，使DNA 解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛 状态。反应不需ATP。
②拓扑异构酶Ⅱ 切断DNA分子两股链，断端通过切 口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能连接断端， DNA分子 进入负超螺旋状态。
按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA 的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗 传信息，体现了遗传的保守性。
遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础， 但不是绝对的。
2. DNA的半不连续复制
DNA复制中一条链是连 续合成的，而另一条链是不 连续的合成的，这种复制方 式叫做半不连续复制 。
➢ 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的 ，这股链称为领头链(leading strand) 。
使dNTP可以依次聚合
5. 酶类及蛋白因子
（1）解旋解链酶类 （2）引物酶 （3）SSB （4） DNA聚合酶 （5）DNA连接酶
(1)解螺旋酶与拓扑异构酶 解螺旋酶：利用ATP供能，打开氢键，使DNA
双 链解开成为 两条单链。
(2)引物酶 复制起始时催化生成RNA引物的酶。
(3)单链DNA结合蛋白(SSB) 维持模板处于单链状态并保护单链的完整。
②DNA-pol Ⅱ DNA-pol II基因发生突变，细菌依然能存活。它参 与DNA损伤的应急状态修复。
③DNA-pol Ⅲ 功能：是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。
真核生物DNA聚合酶
DNA --pol
αβ γ
δ
ε
分子大小（x 103) 300
36~38 160~300 170
250
5→3聚合活性 +
局部解链后
10 8
(4)DNA聚合酶
全称为依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase)，简称DNA-pol。
•原核生物的DNA聚合酶
DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ
•真核生物的DNA聚合酶五种：α、β、γ、δ、ε
大肠杆菌E.coli中的三种DNA聚合酶
复 反转录
一、DNA复制
复制定义 复制(replication) 是指遗传物质的传代，
以亲代DNA为模板，按照碱基互补配对原则 合成子代DNA的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
一、DNA复制
（一）DNA复制特点
1. DNA的半保留复制：
DNA复制中，每个子 代分子的一条链来自亲代 DNA，而另一条链则是新 合成的，这种复制的方式 称为半保留复制。
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
母链DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
G
C
G
C
复制过程中形 成的复制叉
AT
AT
GC
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC + GC
CG
CG
CG
CG
AT
AT
CG
CG
来自百度文库
TA
TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
半保留复制的意义:
➢ 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不 能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的 链称为随从链(lagging strand) 。复制中的不 连续片段称为岡崎片段(okazaki fragment)。
➢ 领头链连续复制 ， 而随从链不连续复制，就是 复制的半不连续性。
1. 模板 亲代DNA分子 2. 底物 四种三磷酸脱氧核苷酸（dNTP） 3. 能量 ATP 4. 引物 为DNA聚合酶提供3 ’ -OH末端的短片段RNA，
目录
第一节 DNA的生物合成 一、DNA复制 二、 DNA的损伤与修复 三、反转录
第二节 RNA的生物合成 一、不对称转录 二、RNA转录的体系 三、RNA转录的过程 四、转录后加工
学习 目标
本章节学习目标
掌 1、DNA复制特点、体系
握
2、RNA转录特点、体系 3、反转录概念
熟 1、DNA复制过程 悉 2、DNA的损伤与修复