生化核酸的生物合成

關于生化核酸的生物合成第1頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五

親代子代第2頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（一）DNA復制酶學1DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、ⅢAdNTP齊備(原料)B具引物(DNA或RNA)C具模板(單鏈DNA)三種DNA聚合酶比較DNA聚合酶Ⅲ

(主要)負責DNA鏈的延伸,單鏈模板方向3’→5’

鏈延伸方向5’→3’DNA聚合酶Ⅱ

功能尚不清DNA聚合酶Ⅰ

具切除引物、修復損傷、變異、填補空隙2DNA連接酶第3頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第4頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五催化一個DNA鏈的5ˊ--磷酸基與另一個DNA鏈的3--OHˊ形成3ˊ，5ˊ--磷酸二酯鍵3拓撲異構酶Ⅱ該酶兼有內切酶和連接酶的活力，能迅速使DNA鏈斷開又接上使DNA的松馳態(tài)與螺旋態(tài)之間發(fā)生轉變4DNA解鏈酶能使DNA兩條鏈之間的氫鍵解開，使復制叉前移5單鏈結合蛋白（SSB）防止解開的DNA單鏈重新結合成雙鏈第5頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（二）雙鏈DNA復制的分子機制（要點）1拓撲異構酶引進活節(jié)產生負超螺旋2DNA解鏈酶將雙鏈解開形成兩條單鏈3SSB結合到單鏈上4引物酶催化合成RNA引物（引發(fā)過程）5DNA聚合酶Ⅲ

催化合成新DNA的前導鏈及岡崎片斷，由于DNA聚合酶Ⅲ只能催化5ˊ→3ˊ的合成，故前導鏈是連續(xù)合成的，而滯后鏈則是不連續(xù)合成的，即先合成岡崎片斷再連接6DNA聚合酶Ⅰ

除去引物，修補缺口7連接酶將岡崎片斷連接起來，以完成滯后鏈的合成第6頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第7頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第8頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（三）DNA聚合酶的校對作用四真核細胞DNA的復制（DNA指導下的DNA合成）復制過程可能與原核生物類似，具體細節(jié)上有小差異：1真核生物DNA的復制遠比大腸桿菌復雜2真核生物細胞中，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)三種

DNA聚合酶α、β、γ3真核細胞中也發(fā)現(xiàn)有岡崎片斷、；連接酶、RNA引物和各種有關DNA雙螺旋分子解旋的酶和蛋白質第9頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五

原核生物

岡崎片斷長1000—2000核苷酸

真核生物

岡崎片斷短100-----200核苷酸

原核生物復制叉的移動速度較快真核生物復制叉的移動速度較慢生物細胞DNA復制基本特點

具體總結為7點五DNA的損傷與修復無差錯修復：

光復活修復

（高等哺乳動物中不存在）暗修復：（切除修復）（普遍存在）

第10頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（一）光復活修復機制：可見光激活了光復活酶，使TT二聚體解聚（二）暗修復（切除修復）1特異的核酸內切酶在損傷部位5ˊ一端鄰近的位置切斷DNA單鏈2DNA聚合酶利用完整的互補鏈為模板在斷口處進行局部的修復合成35ˊ→3ˊ核酸外切酶水解除去包括損傷部位在內一小段DNA單鏈4連接酶將新合成的DNA鏈與原來的DNA連接第11頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五

TTUVTT光復活酶

TT

第12頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五六反轉錄作用（RNA指導的DNA合成）逆轉錄由逆轉錄酶催化分兩步進行第一步：以RNA為模板合成與RNA互補的DNA，形成RNA-DNA雜化雙鏈

第二步:核糖核酸酶H水解雜化雙鏈中的RNA鏈,以新合成的DNA鏈為模板,合成DNA雙鏈病毒RNARNA-DNA雜交體病毒RNA轉錄的DNA鏈病毒雙鏈DNA第13頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第二節(jié)RNA的生物合成一轉錄(DNA指導下的RNA合成)1.概念:遺傳信息由DNA傳向RNA的過程轉錄以DNA雙鏈中的一條鏈作為模板,起模板作用的DNA一條鏈稱模板鏈(有義鏈)與之對應的另一條鏈稱編碼鏈(反義鏈)

不對稱轉錄轉錄特點:方向5’→3’;

不需要引物;第14頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五

連續(xù)合成;

催化轉錄的酶是RNA聚合酶;

原料:NTP二.RNA聚合酶和蛋白因子以大腸桿菌為例:

RNA聚合酶

=核心酶(α2β

β’ω)+σ(全酶)各亞基在轉錄中作用:α:決定哪些基因被轉錄β:參與轉錄全過程,催化形成磷酸二酯鍵β’:與模板DNA結合ω:功能不詳σ:識別轉錄起始位點(因其在轉錄過程中起啟動作用,又稱啟動因子)第15頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五三控制轉錄起始的DNA序列----啟動子啟動子是轉錄開始時模板DNA分子與RNA聚合酶結合的部位.

起始部位:是DNA分子上開始轉錄的作用位點啟動子

結合部位:是DNA分子與RNA聚合酶核心酶的結合部位.

識別部位:是RNA聚合酶σ亞基識別的部位.結合部位:富含TATAAT識別部位:富含TTGAGA

核心酶

σTTGAGATATAATAACTCTATATTA

識別部位結合部位起始部位第16頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五四.轉錄過程:分為:起始、延長、終止三個階段（一）轉錄的起始1σ因子識別轉錄起始位點；2全酶與模板DNA鏈結合，并使DNA雙鏈解開3按照堿基互補原則合成第一個核苷三磷酸（GTP）4第二個核苷三磷酸進入模板，兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵5RNA新鏈的合成沿5’→3’延伸（二）轉錄的延伸1第一個磷酸二酯鍵形成后，σ因子脫落2RNA新鏈按堿基互補配對原則由5’→3’延伸不斷延伸

注：核心酶滑過后，轉錄過的DNA鏈重新形成雙螺旋第17頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（三）轉錄的終止模板DNA鏈5’有終止信號序列，即終止子，當核心酶沿模板3’→5’方向滑動至終止子時，轉錄便終止。終止子有兩種類型：1依賴ρ因子的終止ρ因子為蛋白質輔助因子2不依賴ρ因子的終止在DNA終止區(qū)域富含GC堿基電鏡下RNA合成情況：真核細胞轉錄的機理未完全清楚原核細胞是邊轉錄邊翻譯第18頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第19頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五第20頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五五轉錄過程的選擇性抑制1抗菌素-放線菌素D

RNA聚合酶的專一抑制劑2利福平

與原核RNA聚合酶的β亞基結合，阻止原核生物RNA合成3α-鵝膏蕈堿真核生物RNA合成的專一抑制劑六轉錄產物的“加工”

（真核生物特有，原核生物沒有）

DNA模板鏈轉錄

新合成的RNA

（前體RNA）加工處理成熟RNA

第21頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五1mRNA轉錄后的處理（1）5’–端帽結構的形成由于轉錄后的產物第一個核苷酸以鳥苷酸多見，再通過鳥苷酸轉移酶催化在5’–端接上1個新的鳥苷酸，并在鳥嘌呤N7-甲基鳥嘌呤核苷酸稱為帽子結構。帽子結構為核糖體識別mRNA提供了信號，增加了mRNA的穩(wěn)定性（2）3’–端多聚腺苷酸（polyA）尾的生成大多數(shù)的真核mRNA都具有

3’末端的多聚腺苷酸尾巴，一般為200個核苷酸左右，它不是由DNA編碼的，是由RNA末端腺苷酸轉移酶催化，以ATP為原料，在mRNA的3’–OH上逐個加上腺苷酸形成polyA結構。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，8點37分，星期五（3）mRNA的拼接----去除內含子，拼接外顯子

DNA

轉錄5‘3’