基因信息的传递优秀课件

RNA 模板 DNA-RNA 杂化双链 单链DNA
双链DNA
试管内合成互补DNA（ cDNA）
以mRNA为模板，经反转录 合成的与mRNA碱基序列互补的 DNA链。
分子生物学研究可应用反转 录酶，作为获取基因工程目的基 因的重要方法之一，此法称为 cDNA法。
AAAA 逆转录酶
A AA A TTTT 碱水解 TTTT
亚基组成。
α2与DNA模板结合，酶的滑动及碱基识别有关
β核 全 催化心 酶 磷酶 （ 酸（ 二ho 酯clo 键o re 的en e 形zn y 成zm ym e） e）
双螺旋结构，稳定DNA解开的单链，保护单链的完整性。
2.引物酶
• DNA复制时，需要先合成一小段RNA引物，然后在引
物的3‘端逐个加上脱氧核苷酸合成DNA链，催化RNA引
物合成的酶称为引物酶。
3
引物
5 3
5 引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。
3.DNA聚合酶又称DNA指导的DNA聚合酶（DNA polyase）
旋松解方向转动松驰，然后将切口封闭，解开DNA的超 螺旋结构，使DNA呈松驰状态。
局部解链后 10
8
（2）解链酶 又称解螺旋酶 • 利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。
每解开一对碱基，需消耗2分子ATP。
Dna C
解链方向
Dna B
（3）单链结合蛋白质(SSB) SSB可与解开的单链牢固结合，防止链条单链再结合为
领头链
5
(leading strand)
解链方向• DNA聚合酶催化的反应都是在引物 3ˊ－OH上合成，使DNA链沿5＇
→3＇延长，但DNA两条链反向平
3
行，一条链走向为5＇→3＇，另一
条链为3＇→5＇。
随从链
(lagging strand)
另一股链复制方向与解链方向
相反，不能顺着解链方向连续延长，
补空缺，然后由连接酶连接两
DNA-pol Ⅰ
dNTP
个相邻的冈崎片段，形成完整
5
的长链，两条子链分别与两条 5
P
ATP
亲链重新形成双螺旋。
AMP+PPi
DNA连接酶
5
5
端粒酶(telomerase)
• 线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而 可能出现缩短。故需要在端粒酶（telomerase）的催化下， 进行延长反应。
CG CG AT CG TA GC GC
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
TA
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TA
GC
GC
GC
GC
子代DNA
复制的半不连续性 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。
3
顺解链方向生成的子链，复制为 连续进行，称为领头链。
ATP（NAD+） AMP
5’
O
3’
O P O-
O-
3’ 5’
3’ 5’
三、DNA复制过程
（一）DNA复制过程分三个阶段： 1.复制的起始 DNA复制是在特定起始部位开始。
• 当复制开始时，ToPoⅡ和解链酶与DNA的复制起始部位结合，使该 部位解螺旋，解链，从而解开双链。 SSB与解开的两条模板链牢固结 合，使其保持单链状态。此时复制起始点处形状像叉形，称复制叉。
以dNTP为原料，按碱基配对 原则，将dNTP逐个加在寡核 苷酸片段的3＇－OH上，形成 磷酸二酯键，从而使新合成的 DNA链沿5＇→ 3＇方向延长， 此即5＇→ 3＇聚合酶活性。
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
4.DNA连接酶
5’
O
3’
O P O- HO
O-
DNA连接酶
第一节 DNA的生物合成
一、DNA复制的方式——半保留半不连续复制
DNA复制形成的子代DNA，有一条链来自亲代，另一条 链是新合成的，子代DNA分子总保留一条来自亲代的DNA 链，故称为半保留复制。
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
亲代DNA
基因信息的传递
• 从细胞水平看，遗传的物质基础是染色体。 • DNA是遗传的主要物质基础，其中脱氧核苷酸残基的排列顺序就是
DNA分子中储存的遗传信息。 • 基因是具有遗传效应的DNA片段，是遗传的功能单位。 • 遗传信息的传递包括基因的传递与表达。
转录
翻译
复制
DNA
RNA
蛋白质
病毒RNA
复制
中心法则
称为随从链。
复制中不连续片段称为岡崎片段(okazaki 5
fragment)。
3'
5'
5'
DNA-pol
OH 3'
3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dATP dGTP
dCTP dTTP
半不连续复制动画
二、参与DNA复制的酶类和蛋白因子
1.参与DNA解螺旋和解链的酶及蛋白因子 （1）拓扑异构酶（ToPo） • 其在DNA一定部位将双链中的一条切开，使链末端沿螺
2.DNA片段的合成与延伸
• RNA引物合成以后，在模 板指导下，DNApoyⅢ催 化dNTP按碱基配对原则 逐个聚合，同时复制叉也 不断向前推进，新合成的 DNA链沿5＇→ 3＇方向不 断延伸。
3.复制的终止 5 5
• 复制终止时，核酸外切酶将引
RNA酶
5
物切除，由DNApolyⅠ催化填
5
OH P
DNA聚合酶Ⅰ
SI核酸酶
第二节 RNA的生物合成
一、转录的概念
• 转录（transcription） • 生物体以DNA为模板合成RNA的过程 。
DNA
转录
RNA
二、参与转录的酶类及蛋白因子
• 主要有即RNA聚合酶及与转录终止有关的ρ因子。 • 酶: RNA聚合酶（RNA polymerase, RNA-pol） • ρ因子：在E.Coli和噬菌体发现的一种蛋白因子与转录终
（二）DNA的反向转录合成
1.逆转录 又称反转录
• 是依赖RNA的DNA的合 成作用，以单链RNA为 模板，由dNTP聚合成双 链DNA分子。
• 此过程中，核酸合成 （RNA→DNA）与转录 (DNA→RNA)过程遗传 信息的流动方向相反。 是某些生物的特殊复制 方式。
逆转录酶 RNA酶 逆转录酶
止有关。
1.RNA聚合酶 又称DNA指导的RNA聚合酶
• 在原核和真核生物中广泛存在，以DNA为模板，NTP为 原料，催化RNA合成（5＇→3＇），反应还需Mn2+或Mg2+ 参与。
核心酶
全酶
• E.coli的RNA聚合酶是由四种亚基组成的六聚体（ 2 ）
E.Coli中的RNA聚合酶全酶分子量是450000D，由4种不同