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1、1,一、填空题 1、 嘧啶核苷酸从头合成的第一个核苷酸是（ ），嘌呤核苷酸从头合成的第一个核苷酸是（ ）。 2、dTMP的直接前体是（ ）。 3、人类对嘌呤代谢的终产物是（ ） 4、嘧啶合成中氨甲酰磷酸的合成以（ ）作为氨的供体，尿素循环中氨甲酰磷酸由（ ）作为氨的供体。 5、与嘌呤环和嘧啶环的原子来源都有关的氨基酸是（ ）。 6、治疗痛风可用（ ）来作为黄嘌呤氧化酶的自杀性底物。 7、5-FU的抗癌作用机理是（ ）。,2,二、选择题 1.下列哪种物质不是嘌呤核苷酸从头合成的直接原料？ A.甘氨酸 B.天冬氨酸 C.苯丙氨酸 D.CO2 E.一碳单位 2.在细胞中自UMP合成dTMP的有关反应
2、涉及 A.四氢叶酸衍生物传递一碳单位 B. 四氢叶酸氧化成二氢叶酸 C.中间产物为dUDP D.受5-氟尿嘧啶的抑制 E.受6-巯基嘌呤的抑制 3、嘌呤环1号N来源于（ ） A、Gln的酰胺N B、Gln的-氨基N C、Asn的酰胺N D、Asp的-氨基N 4、鸟嘌呤是（） A、2-氧-4-氨基嘌呤 B、 2-氨基-4-氧嘌呤 C、 2-氨基-6-氧嘌呤 D、 2-氧-6-氨基嘌呤 5、催化5-磷酸核糖和ATP作用生成5-PRPP的酶是（） A、核糖激酶 B磷酸核糖激酶C三磷酸核苷酸激酶D磷酸核糖焦磷酸激酶,3,6、下列哪种化合物对嘌呤核苷酸的生物合成不产生直接反馈抑制作用（） A、TMP B
3、、IMP C、AMP D、GMP 7、最直接联系核苷酸代谢与糖代谢的物质是（） A、葡萄糖 B、6-磷酸葡萄糖 C、1，6二磷酸葡萄糖D、5-磷酸核糖 8、AMP分子中第六位碳原子上的氨基来源于（） A谷氨酰胺 B谷氨酸 C天冬氨酸 D天冬酰胺 9、催化dUMP转变为dTMP的酶是（） A核苷酸还原酶 B胸甘酸合成酶 C脱氧胸甘激酶 D核苷酸激酶,4,三判断题 1、嘌呤核苷酸的从头合成是先闭环，再形成N糖苷键。 2、dUMP转变为dTMP的甲基供体是携带甲基的FH4 。 3、核苷酸的从头合成和补救途径都需要PRPP。 4、氮杂丝氨酸的化学结构与Gln相似，它干扰Gln在核苷酸合成中提供氨基作用
4、。 5、黄嘌呤氧化酶只能以黄嘌呤作为唯一底物。 6、脱氧核苷酸是由核糖核苷三磷酸经还原生成的。,5,DNA的复制和修复,6,复制：以亲代DNA或RNA为模板，根据碱基配对的原则，在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。,几个基本概念：,逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。,翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。,转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则合成RNA，即将DNA所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。,7,DNA是生物界遗传的主要物质基础。生物有机体的遗传特征以密码的形
5、式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序即遗传信息。 在细胞分裂前通过DNA的复制，将遗传信息由亲代传递给子代，在后代的个体发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA，并指导蛋白质合成，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。,8,80年代以后在某些致癌RNA病毒中发现遗传信息也可存在于RNA分子中，由RNA通过逆转录的方式将遗传信息传递给DNA。 遗传信息的传递方向即生物界遗传信息传递的中心法则。,9,1964-1970 发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式：逆转录,1953年，Watson和Crick提出中心法则：遗传信息的单向流动。,中心法则：,RNA的复制存在于RNA
6、病毒,DNA是生物遗传的主要物质基础，生物机体的遗传信息以密码的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序，并通过DNA的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程中，遗传信息自DNA转录给RNA,然后翻译成特异的蛋白质，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状。,10,11,DNA复制的可能方式的假设,全保留与全新复制,分散复制,半保留复制,12,一、DNA的半保留复制,2.半保留复制的实验证据:,1.定义：,1958年Meselson和Stahl用同位素15N标记大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的半保留复制。,以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子代DNA，这样新形
7、成的子代DNA中，一条链来自亲代DNA，而另一条链则是新合成的，这种复制方式叫半保留复制。,第一节 DNA的复制,13,DNA半保留复制图示：,14,半保留复制的证明：,Meselson 和Stahl将同位素15N标记的15NH4Cl加入大肠杆菌的培养基中培养12代，使大肠杆菌的DNA都带上15N的标记，然后将该大肠杆菌转入14N的普通培养基中培养后，分离子一代、子二代、子三代、子四代DNA，进行氯化铯密度梯度离心，实验证明了DNA的半保留复制。,15,15N-DNA的密度大于14N-DNA的密度,16,DNA的半保留复制的生物学意义：,DNA在代谢上的稳定性并非指DNA是一种惰性物质，是处于
8、不断变异和发展之中,DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，是保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代必要措施。,17,二、DNA复制的半不连续性,1）冈崎片段和半不连续复制 问题的提出： 已知DNA两条链反向且都能作为模板； 已知DNApol聚合方向53； 冈崎等提出DNA的不连续复制模型，认为： 3 5走向的DNA是由许多53方向合成的DNA片段连接而成的。 冈崎片段： 以 5 3 走向DNA为模板合成的小片段。 约1000-2000bp。,18,半不连续复制的发现,同位素实验，用含3H的dT标记用T4噬菌体感染的大肠杆菌 短时间内分离的DNA均为DNA小片段一段时间后检测到 DNA大片段
9、。当用DNA连接酶的缺失的变异株时，检测到大量DNA片段的积累。证明DNA复制中有小片段合成。 测定DNA小片段，远远大于合成DNA的一半。似乎两条链都是不连续合成的，后发现是由于U替代dT渗入DNA中，而被尿嘧啶-N-糖基酶切除所致。 在缺少尿嘧啶-N-糖基酶的突变植株中，DNA的U不再被切除，则检测到一半3H标记出现在小片段（冈崎片段）中。,1968日本学者冈崎：,19,前导链,滞后链,冈崎片段,前导链：以3 5 方向的亲代链为模板连续合成的子代链。,滞后链：以5 3方向的亲代链为模板的子代链先逆复制叉移动方向合成冈崎片段，再连接成滞后链。,其复制过程的复制起点呈现叉子的形式,故称复制叉,
10、20,三、与DNA复制有关的酶和蛋白质,21,原料：四种脱氧核苷三磷酸 （dATP、dGTP dCTP dTTP) 需要模板：以DNA为模板链，合成子代DNA，模板可以是双链，也可以是单链DNA。合成产物与模板互补。 需要引物：一小段RNA(或DNA）为引物，在大肠杆 菌中，DNA的合成需要一段RNA链作为引物，引物含 3 -OH. 合成方向：5 3 ,(一) DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大肠杆菌中首先发现DNA聚合酶，其后发现该酶在许多生物中广泛存在。该酶的催化性质如下：,22,（二）大肠杆菌DNA聚合酶,（1）5 3 聚合酶功能（但持续合成DNA的能力差）； （2）3 5外
11、切酶活性（对双链无作用，在正常聚合条件下，此活性不能作用于生长链，只作用于生长中不配对的单链，校对功能。）； （3）还具有5 3外切酶活性（双链有效）；,1、DNA聚合酶:1956年Kornberg首先从大肠杆菌中分离。该酶为单体酶,含一个锌原子。为多功能酶，具有:,该酶缺失时大肠杆菌仍具有DNA合成酶活性，只是对DNA损伤的修复能力下降，容易导致变异和死亡。推测该酶主要是对DNA损伤的修复，以及在DNA复制时RNA引物切除及其缺口的填补。,23,a. 聚合作用 在引物的3-OH末端，以dNTP为底物，按模板DNA上的指令由DNA pol逐个聚合上核苷酸。 酶的专一性主要表现为新进入的脱氧核苷
12、酸必须与模板DNA配对时才有催化作用。dNTP进入结合位点后，可能使酶的构象发生变化，促进3-OH与5-PO4结合生成磷酸二酯键。,24,DNA聚合酶催化的反应：,25,b. 35外切酶活性（校对作用） 35外切酶活性是从35方向识别和切除不配对的DNA生长链末端的核苷酸。 错误核苷酸进入pol的结合位点不能与模板配对，无法改变酶的构象而被35外切酶活性位点所识别并切除。,26,c. 53外切酶活性（切除修复作用） 53外切酶活性是从53方向水解DNA生长链前方的DNA链。它只作用具切口的双螺旋DNA，并在切口以外的配对区切割。,27,53外切酶活性在DNA损伤的修复中可能起着重要作用。对冈崎
13、片段5-末端RNA引物的去除依赖此种外切酶活性。,28,29,DNA聚合酶的功能,30,2、DNA聚合酶：,多亚基酶，聚合作用，聚合活力比DNA聚合酶高；持续合成DNA的能力差。该酶缺失时大肠杆菌仍具有DNA合成能力，推测该酶仍然不是真正的DNA聚合酶。该酶具有3 5外切酶活性。其功能可能在修复紫外光引起的DNA损伤中起作用。,31,3、DNA聚合酶,多亚基酶，含十种亚基:（），其中（）称为核心酶，2称为夹子，（2）组成复合物，其主要功能是帮助亚基夹住DNA，故称为夹子装配器，该酶DNA合成的持续能力强，主要与该结构有关。另外，该酶合成速度大，活性高，缺失时大肠杆菌因DNA复制抑制而致死。因此
14、认为该酶DNA的真正复制酶。,32,大肠杆菌三种DNA聚合酶比较,33,(三）DNA连接酶：连接DNA双链中的单链切口,作用特点：,大肠杆菌和其它细菌的DNA连接酶要求NAD+提供能量；在高等生物和噬菌体中，则要求ATP提供能量。T4噬菌体的DNA连接酶不仅能连接双链DNA上的粘性切口，而且能连接无粘性末端的平头双链DNA。,DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。,34,35,1、拓扑异构酶,拓扑异构酶：催化DNA的拓扑连环数发生变化的酶，在DNA重组修复和其它转变方面起重要作用。 除连环数不同外其它性质均相同的DNA分子称为拓扑异构体，引起拓扑异构体反应的酶称为拓扑异构
15、酶。,(四)与DNA合成有关的其它蛋白因子(大肠杆菌中),36,两类拓扑异构酶作用特点:,口,37,38,2、解螺旋酶 （解链酶）,通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，还有解螺旋酶I、II、III。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。,稳定DNA解开的单链，防止复性和保护单链部分不被核酸酶水解。,3、单链结合蛋白：,39,40,引发体可以沿模板链5 3方向移动,具有识别合成起始位点的功能，移动到一定位置上即可引发RNA引物的合成。移动和引发均需要ATP提供能量， n蛋白具有ATP酶的活力。引发体的移动与复制叉移动的方向相同，与冈崎片段的合成方向相反。,4
16、、引物合成酶与引发前体,引物合成酶：催化引物RNA的生成,引发前体:它由多种蛋白质dnaA、dnaB、dnaC、n、n、n和i组成。引发前体再与引发酶结合组装成引发体。,41,42,（五）、参与DNA复制的酶与蛋白因子总览图,43,四、DNA的复制过程,1、复制的起点与方向,（一）复制的起始,44,大肠杆菌双链环状DNA的复制（一个复制起点，双向复制）,真核细胞线状染色体DNA的复制方式（多个复制起点，双向复制）,单向滚环式复制（噬菌体X174DNA单链环状）,45,从复制原点到终点，组成一个复制单位，叫复制子（基因组独立进行复制的单位）。,DNA的复制有特定的起始位点，叫做复制原点。常用ori C(或o）表示。大肠杆菌的复制原点ori C由245个bp构成，关键序列含两组保守的重复序列：三个13bp的序列（富含A、T的序列）和四个9bp的序列；许多生物的复制原点也都是富含A、T的区段。,复制原点由DnaA蛋白识别， 在原点由DnaB蛋白（解螺旋酶）将双螺旋解
