核酸的生物合成1

《核酸的生物合成1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《核酸的生物合成1（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,生物化学,授课教师：李娟丽,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,第八章 核酸的生物合成,第一节 DNA的生物合成 第二节 RNA的生物合成 第三节 基因工程简介(自学）,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,第一节 DNA的生物合成,DNA是遗传信息的储存者和携带者。 遗传信息在DNA中以密码（碱基排列顺序）的形式储存，表现为特定的核苷酸排列顺序。 自我复制：即DNA可以以自身为模板来合成新的DNA分子，把遗传信息一代代传递下去，从而保证子代和亲代在遗传上的一致性。

2、,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,一、复制,复制：遗传信息以碱基排列顺序的方式储存在DNA分子中，以亲代DNA为模板合成子代DNA时，即将遗传信息准确地复制到子代DNA分子上，这一过程称为复制。 在细胞分裂的过程中，通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞，从而保证子代与亲代在遗传上的一致性。 DNA复制方法：半保留复制（是DNA特有的生物合成方法）,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,（一）DNA的半保留复制,复制依据：DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则

3、，在这两条链上各形成一条互补链，这样便形成了两个新的子代DNA分子。 半保留复制：DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。 发生部位：细胞核、线粒体、叶绿体。 参与DNA复制的酶：DNA聚合酶、引物酶、DNA连接酶。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,DNA的半保留复制,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,（二）DNA的复制过程,复制的过程 1.复制的起始 2.RNA引物的合

4、成 3.DNA链的合成 4.复制的终止,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,1.复制起始,复制起始点：DNA的复制都是从某一特定位置开始的，这一位置叫复制起始点。该区域一般富含A、T两种碱基。 复制眼：由能识别起始点的单链结合蛋白与复制起始点相结合，然后DNA双链被解开所形成的“眼”状结构。 复制叉：在复制眼的两端出现的两个叉状生长点。 双向复制：即原核生物从一个固定的起始点上开始，向两个相反方向进行复制。 区别：原核生物复制起始点只有一个，真核生物复制起始点有多个。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,复制起始,杨凌职业技术学院

5、生物工程系 http:/,Biochemistry,2.RNA引物的合成,引物：在每一个复制起始点，DNA的合成必须要一段RNA作为引物，即以亲代DNA的单链为模板，在引物酶（RNA聚合酶）的催化下，合成一段含有50100个核苷酸的RNA短链，方向为53，与亲代DNA单链成逆向平行。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,3.DNA链的合成,连续复制: 不连续复制: 冈崎片段：在以53链为模板时，在DNA聚合酶催化下所合成的不连续的DNA小片段(长度约1000-2000个核苷酸)，这些片段根据发现者命名为冈崎片段。 前导链：在以35链为模板时，新生的DNA以53方

6、向连续合成，这条新生DNA链称为前导链。 后随链：在以53链为模板时，新生的DNA以35方向不连续合成，这条新生DNA链称为后随链。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,DNA的不连续复制,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,4.复制终止,DNA链的中断：当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其上的RNA引物在核酸酶的催化下，先后被水解切除掉。 DNA链的连接：引物脱落后所留下的缺口，在DNA聚合酶催化下，用脱氧核苷酸配对填补上，再由DNA连接酶催化，把各短片段连接起来，并修复掺入DNA链的错配碱基。 这样以两条亲代DNA链为模板，各

7、自形成了一条新的DNA互补链，构成了两个DNA双螺旋分子，每个分子中一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,二、逆转录作用,1.逆向转录,2.逆转录酶：催化逆转录反应的酶。,3.病毒逆转录的过程： 以病毒RNA为模板，在逆转录酶和tRNA引物的作用下，合成RNA-DNA杂合链，随后以新合成的DNA链为模板形成DNA-DNA双链，同时降解释放出RNA链； 新合成的DNA双链转入细胞核内，进入宿主细胞，并随寄主DNA一起复制传递至子代细胞。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,三、突变,突变：

8、DNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致DNA的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性，称为DNA的突变。 突变的方式： 1.碱基置换突变：由一个错误的碱基对替代一个正确的碱基对的突变叫碱基置换突变。 2.插入突变：基因中插入一个或几个碱基对，会使DNA的阅读框架（读码框）发生改变，导致插入之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。 3.缺失突变：基因中缺失一个或几个碱基对，会使DNA的阅读框架（读码框）发生改变，导致缺失部位之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochem

9、istry,三、突变,自发突变：在自然条件下发生的，由生物体内固有的诱变剂引发的突变叫自发突变。 诱发突变：由人工利用物理因素或化学药剂诱发的突变叫诱发突变。 诱变剂：凡能提高突变率的任何理化因子都可称为诱变剂。 常见的诱变剂：碱基类似物、亚硝酸、羟胺、紫外线、 X 射线、射线、热处理等，还有一些来自于其他微生物的 DNA 片段、转座子等生物因子等都可诱发突变。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,DNA突变 的类型,野生型基因,碱基对的置换,移码突变,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,四、DNA的损伤与修复,DNA分子的损伤：

10、由于复制差错或某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，引起生物突变和致死的作用，造成DNA分子结构和功能的破坏，称为DNA分子的损伤。 紫外线对DNA分子损伤机理：紫外线主要作用在DNA上,因为用波长260nm紫外线照射细菌时,杀菌率和诱变率都有最强,而这个波长正是DNA的吸收峰。紫外线照射后使同一链上的两个邻接嘧啶核苷酸的共价联结,形成胸嘧啶二聚体（TT）、胞嘧啶二聚体腺(CC）以及胞嘧啶和胸嘧啶二聚体（CT）。这些嘧啶二聚体使双螺的两链的键减弱，使DNA结构局部变形，严重影响照射后DNA的复制和转录。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,DNA损伤修

11、复的途径,（1）光修复：在损伤部位就地修复； （2）切除修复：取代损伤部位； （3）重组修复：越过损伤部位而进行修复。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,光修复,细菌经紫外线照射后，细胞内的光复合酶与紫外线照射所形成的嘧啶二聚体结合，形成酶和DNA 的复合物，但不能解开二聚体。 修复机理：这时用可见光照射，使光复活酶激活，并利用可见光提供的能量，使二聚体解开成为单体，同时酶从复合物中释放出来，使DNA恢复正常。 局限性：是一种高度专一的修复形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚体。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,切除修复

12、（暗修复）,这是一种比较普遍的修复机制，该修复过程具有更重要的意义，它并不表示修复过程只在黑暗中进行，而只是说，光不起任何作用。 切除修复：即在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的含 有二聚体的DNA 部分切除掉，然后通过新的核苷酸链的再合成切去的部分，所以又叫做切除修复 。 切除修复方式：一是先补后切，一是先切后补。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,重组修复（复制后修复）,重组修复：受损伤的DNA在进行复制时，跳过损伤部位，在子代DNA链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用DNA聚合酶和

13、连接酶作用修复母链的空缺，此过程即重组修复。,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,知识点,1.突变的方式 2.DNA修复的方式 3.转录与逆转录 4.复制及其过程 5.复制眼、复制叉 6.连续复制、不连续复制 7.前导链、后随链 8.冈崎片断,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,第二节 RNA的生物合成,一、RNA的转录 二、转录后加工 三、RNA的复制,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,一、RNA的转录,转录：在生物细胞内以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递

14、到RNA分子的过程，称为转录。 转录的不对称性：在转录过程中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，这称为转录的不对称性。 模板链：在转录过程中，DNA的二条链中用作模板的链称为模板链或反意义链。 编码链：模板链互补的另一条链称为编码链或有意义链。 转录方向：即RNA延伸方向53（见图8-8） 转录部位： 原核生物在含有DNA的拟核区 真核生物在细胞核（mRNA和tRNA在核质中，rRNA在核仁中),杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,编码链5-CCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA-3 模板链3-GGTCGGGCGG

15、ATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-5 RNA链 5-CCAGCCCGCCUAAUGAGCGGGCUUUUUUUUOH3,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,RNA聚合酶 （转录酶),RNA聚合酶:以NTP为底物，以DNA为模板，按碱基配对规律，催化合成与DNA链互补的RNA链 。 RNA聚合酶结构：其活性形式为全酶，由5种不同的多肽链构成，按分子量大小排列分别为(155000)，(151000)，(7000)，(36500)和(11000)。 核心酶：除了因子以外的亚基，用于催化RNA链的合成。 因子的作用：就是识别转录的起始位置，并使RNA聚合酶结合在启动子部位。,亚基组成：a2bbws a2bbw + s 全酶 核心酶,杨凌职业技术学院生物工程系 http:/,Biochemistry,真核细胞的三种