生物化学核酸的合成.ppt

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 基因工程的简介 中心法则的遗传流向有5条途径 1、DNA→DNA：DNA复制 （以DNA为模板合成DNA） 2、RNA →RNA：RNA复制 （以RNA为模板合成RNA） 3、DNA → RNA：DNA转录 （以DNA为模板合成RNA） 4、RNA → DNA：反(逆)转录 （以RNA为模板合成DNA） 5、RNA → Protein：翻译 第一节 DNA的生物合成 一、DNA的半保留复制 二、与DNA复制有关的酶和蛋白质 三、DNA的复制过程 四、逆转录 五、DNA的损伤修复 一、DNA的半保留复制 定义：由亲代DNA生成子代DNA时，每个新形成的子代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 （semiconservative replication） DNA的半保留复制实验依据 DNA的半保留复制的生物学意义： DNA的半保留复制表明DNA在代谢上的稳定性，保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代。 二、与DNA复制有关的酶和蛋白质 原料：四种脱氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、 dCTP、dTTP) 模板：以DNA的两条链为模板链，合成子代DNA。 模板的利用方向是3‘－5’。 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。 催化因子 1.引物合成酶（引发酶）：此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物（Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。 2.DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶，其催化反应的特点 （1）以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物；（2）反应需要有模板的指导；（3）反应需要有3?-OH存在；（4）DNA链的合成方向为5 ? ? 3 ? 原核生物中的DNA聚合酶 DNA polymetases ⑴ DNA聚合酶Ⅰ(DNA pol I) : 单体酶,多肽链内含一个锌原子，多功能酶。它具有5?? 3 ?聚合酶功能； 3’? 5’外切酶活性（校对功能）；5’? 3’外切酶活性 此多肽链用蛋白酶水解，得两个片段，大片段叫Klenow片段，Klenow片段执行前两种功能，小片段执行后一功能。 DNA聚合酶Ⅰ DNA聚合酶Ⅱ DNA聚合酶Ⅲ 亚基数目 1（单体酶） ＞1（多亚基酶 ） ＞1（多亚基酶） 5’ 3’聚合活性 + 中 + 很低 + 很高 3‘ 5’外切活性 + + + （保护DNA复制的 忠实性fidelity） 5‘ 3’外切活性 + - + 在真核细胞内有五种DNA聚合酶 （与细菌DNA聚合酶的性质基本相同：底物、模板、引物、方向） α β γ δ ε 定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核 3‘-5’ 外切 - - + + + 酶活性 功能 3 .DNA连接酶Ligase（1967年发现）：若双链DNA中一条链有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。 连接酶的反应机制： 酶 + NAD+(ATP) 酶-AMP + 烟酰胺单核苷酸（PPi） 酶-AMP + P-5‘-DNA 酶 + AMP-P-5’-DNA DNA-3’-OH + AMP-P-5’-DNA DNA-3’-O-P-5’-DNA+AMP DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用作用 6.其它蛋白因子： 三、DNA的复制过程：（以大肠杆菌为例） 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物，填补缺口，连接相邻的D