DNA、RNA的生物合成

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1、核酸的合成分子生物學(xué)(分子遺傳學(xué))中心法則反映了從DNA?RNA?蛋白質(zhì)的遺傳信息主流，揭示了生物體內(nèi)遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)的規(guī)律。轉(zhuǎn)錄RNA翻譯蛋白質(zhì)DNARNA（病毒）復(fù)制復(fù)制翻譯蛋白質(zhì)（病毒）反轉(zhuǎn)錄第一節(jié)DNA的生物合成DNA→DNADNA復(fù)制RNA→DNA反轉(zhuǎn)錄兩種方式復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，根據(jù)堿基配對的原則，在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。一、DNA的復(fù)制復(fù)制的方式DNA的半保留復(fù)制一、DNA的半保留復(fù)制2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1.定義：1

2、958年Meselson和Stahl用同位素15N標(biāo)記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復(fù)制。以親代DNA雙鏈為模板以堿基互補方式合成子代DNA，這樣新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。第十二章DNA復(fù)制與修復(fù)DNA半保留復(fù)制DNA的復(fù)制的方式------1958,MesselsonandStahl實驗證實細(xì)菌的DNA雙鏈(藍(lán)線的代表含15N)含15N-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證

3、據(jù)混合式重DNA普通DNA重DNA第二代半保留式第一代故可排除混合式復(fù)制方式培養(yǎng)第一代結(jié)果重DNA普通DNA母鏈全保留式半保留式混合式重DNA普通DNA排除全保留式細(xì)菌的DNA雙鏈(藍(lán)線的代表含15N)(紅線的代表含14N)含15N-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代重DNA第一代重DNA普通DNA普通DNADNA半保留復(fù)制的證據(jù)排除混合式Why?DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非指DNA是一種惰性物質(zhì)。DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，是保

4、證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。必須具備的基本條件模板：母鏈DNA原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP)酶和蛋白質(zhì)因子：引物：一小段RNA能量（ATP）及某些無機離子參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase,Topo）無ATP時：作用相當(dāng)于TopoⅠ,但切割的是雙鏈DNA某一部位(斷雙鏈)。有ATP時：使帶斷口、松弛狀的DNA分子旋緊轉(zhuǎn)變成負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。不需耗能(ATP)，切割(斷)雙鏈DNA中的一鏈，松解螺

5、旋,封閉切口。又稱切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又稱旋轉(zhuǎn)酶)的作用拓?fù)洚悩?gòu)酶II+ATP拓?fù)洚悩?gòu)酶IDNA的松弛狀態(tài)與超螺旋2.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解鏈酶作用：斷裂互補堿基間的氫鍵,使DNA雙鏈分離形成“復(fù)制叉”。3.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)(singlestrandedDNA-bindingprotein,SSB)作用：防止重新形成雙鏈和防止單鏈模板被核酸酶水解,維持DNA單鏈狀態(tài)和完整性4.引物酶(Primase)5′3′5′RNA引物5′5′

6、RNA引物3′RNA的合成：需引物酶，它是一種特殊的RNA聚合酶。DNA不能從無→有合成，需在一小段RNA基礎(chǔ)上合成DNA5.DNA聚合酶（DNApolymerase,DNApol）即依賴于DNA的DNA聚合酶（DDDP）原核生物（E.coli）迄今已知只有3種：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物亦發(fā)現(xiàn)有多種DDDP：DDDP?、?、?、?、?。其性質(zhì)與功能原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTPdCTPdTTP)需要模板：以DNA為模板鏈，合成子代DNA，模板可以是雙鏈

7、，也可以是單鏈DNA。合成產(chǎn)物與模板互補。需要引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中，DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物，引物含3’-OH.合成方向：5??3?(一)DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，其后發(fā)現(xiàn)該酶在許多生物中廣泛存在。該酶的催化性質(zhì)如下：大腸桿菌中DNA聚合酶某些性質(zhì)────────────────────────DNA聚合酶性質(zhì)-------------------------------------------------

8、---ⅠⅡⅢ────────────────────────酶分子/細(xì)胞4004020酶分子量(kd)109901405'→3'聚合功能有有有5'→3'外切酶活性有有無3'→5'外切酶活性有有有聚合核苷酸數(shù)/分鐘/分子(37℃)10005015000主要功能修復(fù)等修復(fù)作用復(fù)制────────────────────────表13-2真核細(xì)胞中DNA聚合酶的性質(zhì)─────────────────────DNA聚合酶性質(zhì)---------------------------------