第十二章核酸的生物合成讲课.ppt

DNA复制（ replication） 是指以亲代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分子相同的两个双链DNA分子的过程。 转录（transcription） 则是以DNA分子中的一条链为模板，按碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA 分子的过程。 翻译（translation）或称转译， 是以mRNA为模板，按照三个核苷酸（碱基三联体密码子）决定一个氨基酸的原则，把mRNA上的遗传信息转换成蛋白质分子中特定的氨基酸序列的过程. 70年代人们发现，RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA； 其中，逆病毒（retrovirus）在宿主细胞中能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录（reverse transcription）。 1. DNA聚合发生的条件 2. 原核生物DNA聚合酶的种类 3. 其它主要酶蛋白 4. 原核生物DNA复制过程 ⑶ DNA复制的终止 大肠杆菌为环形DNA。 复制叉遇到多重拷贝Ter（20bp）后，Tus与Ter结合，复制叉停止前进。 由DNA聚合酶Ⅰ填补空白，由连接酶封口。 转换 颠换 少了或多了一对或几对碱基，例如： 5’ ATGGCTATGC 3’ 变成 5’ ATGGTATGC 3’ 3’ TACCGATACG 5’ 3’ TACCATACG 5’ 1、正链RNA病毒（mRNA）：噬菌体Qβ、灰质炎病毒等 进入寄主细胞后，利用寄主的翻译系统，首先合成复制酶及有关的蛋白质，然后进行病毒RNA的复制，最后由病毒RNA和蛋白质装配成病毒颗粒。 3、双链RNA病毒（带有复制酶）：呼肠孤病毒等 以双链RNA为模板，在复制酶作用下先转录正链RNA（mRNA），从而翻译出蛋白质，然后合成负链RNA，形成双链RNA，再包装。 一、转录 ? 转录（transcription）：以一段DNA的遗传信息为模板，在RNA聚合酶作用下，合成出对应的RNA的过程，或在DNA指导下合成RNA。 转录单位：RNA的转录是从DNA反义链上的一个特定位点开始，延伸到另一个位点处终止，此转录区域称为转录单位。 ? 一个转录单位可以是一个基因（真核），也可以是多个基因（原核）。 ? 转录单位的起点核苷酸为+1，起点右边为下游（转录区）；转录起点左侧为上游，用负数表示：-1，-2，-3 反义链（antisense strand）：转录的模板链， 也可表示为负（-）链。 正义链（sense strand）：编码链 ，也可表示 为正（+）链 （-） （+） ? RNA的转录只涉及DNA一条链的某一区段，故又叫不对称转录。 RNA合成的反应基本特征： ① RNA聚合酶 ② 底物：NTP（ATP、GTP、CTP、UTP） ③ DNA模板 ④ 不需要引物 ⑤ RNA链生长方向：5’→3’ ? 转录与DNA复制的异同： 相异：① 复制需要引物，转录不需引物。 ② 转录时，模板DNA的信息全保留，复制时模板信息是半保留。 ③ 转录时，RNA聚合酶只有5’→3’聚合作用，无5’→3’及3’→5’外切活性。 相同：新链延伸方向5’→3’；延长时3’,5’-磷酸二酯键相连；焦磷酸水解放出能量推动合成反应。 ㈠、原核生物RNA聚合酶的结构与特性 ? 大肠杆菌 RNA聚合酶全酶（holoenzyme）分子量50万Da，由五个亚基组成， a2bb’ s ，另有两个Zn2+。 ? 无σ亚基的酶叫核心酶，核心酶只能使已开始合成的RNA链延长，而不具备起始合成活性，加入σ亚基后，全酶才具有起始合成RNA的能力，因此，σ亚基称为起始因子。 与DNA上启动子结合 催化中心 起始识别因子；一个细胞的σ因子的匹配决定着哪些基因被转录 ? RNA聚合酶没有校对功能，即没有5’→3’及3’→5’外切活性，因此，转录产物的序列忠实性大大低于复制（104）。 但由于基因的重复转录，且遗传密码的简并性。所以RNA合成的低忠实性是可以容忍的。 基因的重复转录 ㈡、原核生物RNA的合成过程 ? 转录的起始由DNA上的启动子区控制，转录的终止由DNA上的终止子控制，转录是通过DNA指导的RNA聚合酶来实现的。 启动子（promoter）：RNA聚合酶识别、结合并开始转录所必需的一段DNA序列。 -35序列 -10序列 (Pribnow box) 1. σ亚基使RNA聚合酶识别启动子 -35序列提供RNA聚合酶识别信号 -10序列有助于DNA局部双链解开 ? 起始过程中，σ因子起关键作用，它能使聚合酶迅速地与DNA的启动子结合。