专题 核酸的生物合成及化学合成
生物化学第十二章核酸的生物合成
表观遗传学调控
05
CHAPTER
核酸合成的应用
通过分析基因序列,检测是否存在突变位点,对遗传性疾病进行诊断。
基因突变检测
利用核酸合成技术检测特定基因的表达水平,有助于了解疾病的发生机制和个体差异。
基因表达分析
通过对特定人群进行核酸合成检测,可以对遗传性疾病进行筛查,提前采取干预措施。
遗传病筛查
在遗传疾病诊断中的应用
DNA复制从特定的起始点开始,称为复制起始点或原点。
复制的起始
DNA复制过程中,两条母链各提供一条单链作为模板,合成两条新的子链,形成半保留复制。
半保留复制
DNA复制过程中,两条母链同时进行复制,形成双向复制。
双向复制
DNA复制到达终止点时,复制过程结束。
复制的终止
DNA的复制
当DNA复制过程中出现碱基错配时,细胞会启动错配修复机制,纠正错配的碱基。
合成生物学
通过设计并合成特定功能的核酸序列,构建人工生物系统,实现生物功能的定制化。
药物研发
利用核酸合成技术对药物靶点或相关基因进行研究和改造,开发新型药物或优化现有药物疗效。
在生物技术中的应用
THANKS
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在转录过程中,RNA聚合酶与DNA分子结合,并沿着DNA链移动,将DNA序列转录为互补的RNA序列。
转录过程中,DNA的碱基序列被忠实地转录到RNA中,但RNA中的碱基序列可能与DNA中的碱基序列不完全相同,这主要由于RNA编辑和剪接过程。
转录过程中,RNA聚合酶还负责启动子识别、转录起始、延伸和终止等过程,以确保转录的准确性和效率。
生物化学第十二章核酸的生物合成
目录
核酸的合成概述 DNA的合成 RNA的合成 核酸合成的调控 核酸合成的应用
基础生物化学 第十二章(1-3节)-核酸的合成与分解
+ H2 O
尿囊素
尿囊酸酶
+ H2 O
尿囊酸 4NH3
2CO2
尿酶
+2H2O
尿素
乙醛酸
二、嘧啶核苷酸的代谢1
1,尿嘧啶与胸腺嘧啶在哺乳动物体内分解时,先
还原成对应的二氢衍生物。
2,破开环状结构分别产生β-丙氨酸及β-氨基异
丁酸。
3,最后成为CO2和NH3
胞嘧啶具有氨基,所以要先在胞嘧啶脱氨酶的作
通过用同位素标记的化合物实验来 确定,即用标有同位素的各种营养物喂 鸽子,然后将其排出的尿酸进行分析。
(一)嘌呤环的元素来源2(图示)
天冬氨酸
N1
6C
CO2
甲酰FH4
C2
5C
N7
甘氨酸
C8 甲酰FH4 N3
谷氨酰胺
4C
N9
谷氨酰胺
(二)合成过程(总)
从头合成嘌呤的途径已于50年代被
Greenberg等基本搞清,此途径是在核糖- 5-磷酸的第一碳原子上逐步增加原子生 成次黄苷酸(肌苷酸) ,然后再由次黄 苷酸转变为腺苷酸和鸟苷酸。 反应分为两个阶段: 1,次黄苷酸的合成(11步反应) 2,腺苷、鸟苷的生成 (南大P480,图12-2)
途径称为补救途径。通过补救途径可以重新 利用核酸分解产生的嘌呤和嘧啶或它们的衍 生物。
从胸腺嘧啶或胸苷转变成胸苷酸的补救途径,
除真菌外,对所有细胞都是一样的,故常利 用放射性同位素标记胸腺嘧啶或胸苷参入DNA 的实验作为检查DNA合成的手段。
三、核苷酸合成的补救途径2
核苷 核糖-1-磷酸
激酶
核糖-5-磷酸
1.鸟嘌呤的分解
动物组织中广泛含有鸟嘌呤酶,可以催化 鸟嘌呤水解脱氨产生黄嘌呤,然后黄嘌呤在黄 嘌呤氧化酶的作用下氧化成尿酸。
生物化学试题库及其答案——核酸的生物合成
一、选择题1.如果一个完全具有放射性的双链DNA分子在无放射性标记溶液中经过两轮复制,产生的四个DNA分子的放射性情况是:A、其中一半没有放射性B、都有放射性C、半数分子的两条链都有放射性D、一个分子的两条链都有放射性E、四个分子都不含放射性2.关于DNA指导下的RNA合成的下列论述除了项外都是正确的。
A、只有存在DNA时,RNA聚合酶才催化磷酸二酯键的生成B、在转录过程中RNA聚合酶需要一个引物C、链延长方向是5′→3′D、在多数情况下,只有一条DNA链作为模板E、合成的RNA链不是环形3.下列关于核不均一RNA(hnRNA)论述哪个是不正确的?A、它们的寿命比大多数RNA短B、在其3′端有一个多聚腺苷酸尾巴C、在其5′端有一个特殊帽子结构D、存在于细胞质中4.hnRNA是下列那种RNA的前体?A、tRNAB、rRNAC、mRNAD、SnRNA5.DNA复制时不需要下列那种酶:A、DNA指导的DNA聚合酶B、RNA引物酶C、DNA连接酶D、RNA指导的DNA聚合酶6.参与识别转录起点的是:A、ρ因子B、核心酶C、引物酶D、σ因子7.DNA半保留复制的实验根据是:A、放射性同位素14C示踪的密度梯度离心B、同位素15N标记的密度梯度离心C、同位素32P标记的密度梯度离心D、放射性同位素3H示踪的纸层析技术8.以下对大肠杆菌DNA连接酶的论述哪个是正确的?A、催化DNA双螺旋结构中的DNA片段间形成磷酸二酯键B、催化两条游离的单链DNA连接起来C、以NADP+作为能量来源D、以GTP作为能源9.下面关于单链结合蛋白(SSB)的描述哪个是不正确的?A、与单链DNA结合,防止碱基重新配对B、在复制中保护单链DNA不被核酸酶降解C、与单链区结合增加双链DNA的稳定性D、SSB与DNA解离后可重复利用10.有关转录的错误叙述是:A、RNA链按3′→5′方向延伸B、只有一条DNA链可作为模板C、以NTP为底物D、遵从碱基互补原则11.关于σ因子的描述那个是正确的?A、不属于RNA聚合酶B、可单独识别启动子部位而无需核心酶的存在C、转录始终需要σ亚基D、决定转录起始的专一性12.真核生物RNA聚合酶III的产物是:A、mRNAB、hnRNAC、rRNAD、srRNA和tRNA13.合成后无需进行转录后加工修饰就具有生物活性的RNA是:A、tRNAB、rRNAC、原核细胞mRNAD、真核细胞mRNA14.DNA聚合酶III的主要功能是:A、填补缺口B、连接冈崎片段C、聚合作用D、损伤修复15.DNA复制的底物是:A、dNTPB、NTPC、dNDPD、NMP16.下来哪一项不属于逆转录酶的功能:A、以RNA为模板合成DNAB、以DNA为模板合成DNAC、水解RNA-DNA杂交分子中的RNA链D、指导合成RNA二、填空题1.中心法则是于年提出的,其内容可概括为。
核酸的生物合成—RNA的生物合成(生物化学课件)
3’
5’
-35 -10
5’ 3’ 启动子
1.识别启动子
2.在启动子处 打开双链
3. 加入第一个 核苷三磷酸, 通常为GTP 或ATP
4.依次加入 与模板互补的
NTP NMP PPi
打开的双链区 域约为17bp
图10-20
RNA
RNA链的聚合方向: 5’→3’
5’ RNA
5.转录的终止
富含A 富含T
全酶
核心酶
提取全酶时与聚合 酶结合在一起,但 功能不清楚
核心酶:5' →3' 方向合成RNA
σ:辨认转录 的起始位点
RNA聚合酶: α2β β’ σ
(2)σ因子的机制:
辨认启动子,并使核心酶与启动子结合 的亲和力增加,而与其它序列的亲和力 下降。
(二)大肠杆菌的转录过程
5’
-10 -1 +1 +2 +100
(2)模板链
转录时作为RNA合成的模板,其碱基排 列顺序与生成的RNA链反向互补。
(3) 对每个基因来说,编码 链是不变的。
每次转录出相同的RNA分子。
5’
3’
3’
5’
3’
5’
5’ 3’
2.转录是有选择的
基因只占DNA全长的一小部分 (人:3%)
3.不对称转录
① DNA双链上的多个基因进行转录的模 板并不在同一条DNA链上,故又称为不 对称转录。
外显子:编码序列(先导序列L和编码氨基 酸的序列1~7)
内含子:位于外显子之间,没有表达活性的 序列。
3. tRNA前体的加工
RNA形成发夹结 构,转录终止
(四) RNA转录后的“加工”:
东北师范大学生物化学第十二章 核酸的生物合成1
限制性 内切酶
3′—C—A—A—T—T
G—5′
粘性末端(该末端能与具有互补碱基的目的基 因的DNA片段连结 )
限制性内切酶:
识别DNA特定核苷酸序列 回文序列 限制性内切酶和核酸修饰酶共同作用, 保护自身的DNA 重要的生物化学工具酶
(八) 基因重组与DNA“克隆”
(九) 聚合酶链式反应(PCR)技术 与DNA扩增
不对称转录(以DNA的一条链位模板)
2 依赖DNA的RNA聚合酶
(1)以DNA为模板
(2)以四种核糖核苷三磷酸为底物 (3)链的生长方向是5′→3′(聚合酶) (4)不需要引物,也无校正功能
(5)产物第一个核苷酸带有3个磷酸基。
(1)大肠杆菌RNA聚合酶
全酶
α2 β β/ σ ω
核心酶(催化磷酸二酯键的形成) 识别起始位点
SSB防止双链 DNA形成
DNA旋转酶 (拓扑异构酶)
冈崎片段的RNA引物
冈崎片段需要引物,RNA引物的合成 “引发”:
引物合成酶:RNA聚合酶,催化合成约10个核苷酸
引物体
(催化合成 引物) 几种蛋白质
引物RNA在复制过程中暂时存在,最后通过PolⅠ的 5′→3′外切酶活力水解。
(3)DNA链的延长
5′→3′ 3′→5′ 5′→3′ 核酸外切酶 核酸外切酶 聚合酶
Klenow fragment
该酶由一条多肽链组成,分子量为109KD。
1. DNA聚合酶Ⅰ
5′→3′聚合酶活性
催化DNA链的延长
3′→5′外切酶活性
校对功能
5′→3′外切酶活性
切除RNA引物 DNA损伤修复
DNA聚合酶Ⅰ 分子量 每个细胞中的分子数
(1)大肠杆菌RNA聚合酶
生物化学:第七章 核酸的生物合成
第七章核酸的生物合成(一)DNA的生物合成1. DNA的生物合成:指以亲代DNA的两条链为模板,以4种脱氧核苷三磷酸为底物,在DNA 聚合酶催化下进行的脱氧核苷酸聚合反应。
基因(顺反子):泛指被转录的一个DNA片段。
在某些情况下,基因常用来指编码一个功能蛋白或DNA分子的DNA片段。
2.复制 (Replication):以亲代DNA分子的双链为模板,按照碱基配对的原则,合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过程。
3.转录(Transcription):以DNA分子中一条链的部分片段为模板,按照碱基配对原则,合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程。
4.翻译(Translation):把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质中特定的氨基酸序列的过程。
5.半保留复制:双链DNA 的复制方式,其中亲代链分离,每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。
基因组中能独立进行复制的单位叫复制子。
6.DNA聚合酶反应的特点:以四种脱氧核苷三磷酸为底物;反应需要接受模板的指导;反应要有引物3’-OH的存在;需Mg2+激活;DNA链的生长方向为5’→3’;产物与模板的性质相同。
7. DNA聚合酶:DNA聚合酶I主要负责RNA引物的切除和校对;DNA聚合酶II主要负责修复;DNA聚合酶III主要负责复制。
8.DNA复制体:蛋白质和酶合理、精巧地分布在复制叉上,既可解离聚合,又彼此协调,形成一个高效、高精度复制的完整实体复合物。
包括解螺旋酶、单链结合蛋白(SSB)、拓扑异构酶、引发体、连接酶等。
9.复制叉:复制DNA 分子的Y 形区域,在此区域发生链的分离及新链的合成。
10.原核生物DNA的复制复制的启动:原核生物的DNA上一般只有一个复制原点,真核生物则有多个复制原点,可以同时启动复制过程。
DNA链的延伸:DNA链的延伸按5'→3'方向。
一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致,它的合成能连续进行,称为先导链;另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反,这条新链的合成是不连续的,而且总晚于先导链,所以称为后随链。
核酸的生物合成和降解
DNA polymerase III is much more complex than DNA polymerase I, having ten types of subunits
Hale Waihona Puke 核酸的生物合成和降解第12页
(四)参加复制酶和蛋白质
一.DNA复制
核酸的生物合成和降解
第13页
(四)参加复制酶和蛋白质
核酸的生物合成和降解
核酸的生物合成和降解
第1页
一. DNA复制
复制部位:
真核生物:细胞核 原核生物:细胞质核质区
核酸的生物合成和降解
第2页
(一) 复制反应
一. DNA复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶
DNA模板 DNA +(n1+n2+n3+n4)PPi
核酸的生物合成和降解
第4页
(二) 复制方式
半保留复制
一. DNA复制
核酸的生物合成和降解
第5页
(二) 复制方式 怎样证实半保留复制
一. DNA复制
1958年,Meselson 证实:用,15NH4Cl唯一氮源 培养大肠杆菌,之后,用14NH4Cl培养,然后进行 CsCl2进行密度梯度离心。因为15NH4Cl密度大于 14NH4Cl,所以,形成不一样区带,经过若干代培 养后,两个14NH4Cl区带增多。
核酸的生物合成和降解
第9页
(四)参加复制酶和蛋白质
1. DNA聚合酶(DNA polymease)
一.DNA复制
DNA聚合酶 5'→3'
聚合
DNA聚合
原 酶Ⅰ
+
生物化学核酸的生物合成
13.1 DNA的生物合成
13.1.2 逆转录—由RNA指导合成DNA的过程 ➢ 逆转录酶:以RNA为模板,dNTP为底物,催化5端到3端
方向合成DNA的酶(RDDP)或反转录酶,是 1970年在劳氏肉瘤、鼠白血病病毒中发现的引 起生物致癌的酶。 ➢ 逆转录特点:(1)模板为单链RNA;
(2)逆转录酶(RnaseH)具有专一切除 RNA—DNA杂交分子中的RNA的功能。
u 解开DNA双螺旋结构
(4)拓扑异构酶 拓扑是物理学上的一个名称,空间异构的意思。
用于解开DNA超螺旋结构,TOPI——打开一条链;TOPⅡ从中间 剪开。
(5)单链结合蛋白(SSB) u 防止两条链再结合(复性)
(6)引发酶和引发体: u 催化引物的合成,多数是RNA聚合酶催化合成RNA引 物、也有
DNA复制——依赖于DNA的DNA合成,
合
是主要的合成方式。
成
逆转录 —— 依赖于RNA的DNA合成,
方
式
主要在病毒中,
是转录的逆过程。
DNA的损伤与修复—— DNA损伤后,
DNA片段的填补。
3
13.1 DNA的生物合成
13.1.1 DNA复制—由亲代DNA合成两个相同的 子代DNA的过程
u DNA复制的方式——半保留复制
u DNA复制的方式——半保留复制
Ø 6.DNA复制的过程——起始、延长和中止
复制的延伸:
是一个重复的过程。在RNA引物上,由DNA聚合酶Ⅲ(真核为α)催化, 以dNTP为底物,沿着5 / 3/滑动,按碱基配对原则在引物3/—OH 上接上相应的核苷酸,以添加dNMP顺序。不断滑动,不断添加,链就不 断延长。
②模板DNA高级结构的解除:拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶)打开拓扑结构, 解旋酶打开双螺旋,DNA单链结合蛋白结合于已解开的链上,提供模板
生化-核酸生物合成知识点整理
生化-核酸生物合成知识点整理●核酸的生物合成●中心法则●DNA的生物合成●DNA复制●复制特点●半保留复制●保证了生物遗传的稳定性●合成方向是5'→3'端●DNA聚合酶严格按照模板链的碱基顺序,以四种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP: dATP,dTTP, dCTP , dGTP)为底物合成延长互补链DNA,而且他总是沿模板链的3'→5'方向移动,由此形成的互补DNA链方向一定为5'→3'●DNA合成不仅是在单条模板链上进行的,而且发生在特定区域,在该位置打开,形成一个类似于眼状的结构,称为复制眼●复制眼●DNA复制时,由于特定蛋白质与复制起始位点识别并结合,引发复制起始过程,导致DNA双螺旋解链,形成类似眼睛的结构,称之为复制眼。
●复制叉●复制眼两侧每侧两条DNA链之间形成“Y”字形结构,随后分别以这两条DNA链为模板开始DNA的复制,这种“Y”字形结构,称之为复制叉。
●DNA复制可以沿复制叉进行双向复制,也可以单向复制,原核生物多为双向复制●复制子●复制子包含有DNA复制起点到复制终点的一段DNA序列。
原核生物DNA只有一个复制子,而真核生物有多个复制子。
●复制体●复制体是一个包括DNA聚合酶、引物酶、DNA解旋酶、单链DNA结合蛋白以及其他辅助蛋白在内的蛋白质复合体。
该蛋白复合体位于复制叉处,负责DNA的复制。
●具有半不连续性●双链DNA复制时,其中一条链的互补链为连续合成,而另一条链的互补链为不连续合成,这种复制方式被称作半不连续复制●DNA复制的准确性可能因素●核糖核苷二磷酸还原酶的调节作用●DNA聚合酶的构象变化,正确配对才能诱导DNA聚合酶从开放构象转化为关闭构象,此时DNA聚合酶才能催化聚合反应●DNA聚合酶Ⅰ和DNA聚合酶Ⅲ的3'→5'核酸外切酶活性。
这些酶在合成DNA新链的同时,可以切除错误掺入的dNTP●借助RNA引物。
核酸的生物合成(本)
DNA聚合酶II: 单链,以切口双链DNA为模板。活性极低 DNA聚合酶Ⅲ: 共10种亚基。功能与聚合酶I相似,起DNA 复制作用。每秒可聚合1000个碱基。
DNA聚合酶Ⅲ
12.1.3.3 双链DNA复制的分 子机制 (1)半不连续复制过程 新 DNA 的 一 条 链 是 按 5’→3’方向连续合成的, 称为前导链。 另一条链的合成则是不 连续的,即先按5’ →3’方 向合成若干短片段(冈崎片 段),再通过酶的作用将这 些短片段连在一起构成第二 条子链,称为后随链。
• DNA新链合成时需要:
–四种脱氧核苷三磷酸、 –Mg2+ 、DNA模板、 –与模板DNA互补的一小段多核苷酸引物, –酶的活性部位含有紧密结合的Zn2+。
DNA聚合酶Ⅰ的功能 1. 5‘→3’聚合功能 2. 3‘→5’外切活性 3. 5‘→3’外切活性 (1)切口平移 (2)链的置换; (3)模板转换
而其mRNA却容易获得时,就可以利用反转 录酶制备合成该基因。
• 测定其mRNA序列再反推出RNA的序列。
12.1.6 DNA的损伤与修复 紫外光照射可以使DNA链中相邻的嘧啶形成 一个环形丁烷,主要产生胸腺嘧啶二体。
光复活修复:
光复活机制是可见光激活了光复活酶,使之 能分解由于紫外光照射而产生的嘧啶二体。
Hale Waihona Puke 12.1.7 细菌的限制—修饰系统
• 能识别DNA特定核苷酸序列的核酸内切酶,
简称为限制酶。
• 限制酶能在特定核苷酸序列处切开核苷酸
之间的键,使DNA产生双链裂口,进而被脱 氧核糖核酸酶水解。
•细菌DNA受到专一性密切相关的“修饰甲
基化酶”和“限制酶”的保护。
•相应的限制酶将水解断裂任何具有未曾甲
核酸的生物合成
三、 真核生物DNA复制的特点
真核生物每条染色质上可以有多个复制起始点
5’ 3’ ori ori ori ori 3’ 5’
5’
3’
3’
5’
复制子
2006-8 第十三章 核酸的生物合成 45
真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol :起始引发,有引物酶活性。 DNA-pol :参与低保真度的复制 。 DNA-pol :在线粒体DNA复制中起催化作用。 DNA-pol :延长子链的主要酶,有持续合成DNA
功能 具有高活性的5′→3′聚合酶作用 ,是原核生物 复制延长中真正起催化作用的酶。 3′→5′外切酶 活性, 能切除错配的碱基 ,具有校读功能。
第十三章 核酸的生物合成
2006-8
33
E.coli三种DNA聚合酶的比较
DNA Pol I
5′→3′聚合酶 活性 3′→5′核酸外 切酶活性
DNA Pol II +
2006-8
第十三章 核酸的生物合成
47
端粒酶(telomerase)
端粒酶是蛋白质和RNA的复合物 组成:
端粒酶RNA (human telomerase RNA, hTR) 端粒酶协同蛋白(human telomerase associated protein 1, hTP1)
端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶 模板(template) : 解开成单链的DNA母链
引物(primer):
提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合
其他的酶和蛋白质因子
2006-8
第十三章 核酸的生物合成
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。