第9章 核酸的生物合成课件.pptVIP

Chapter 9 Transmission of genetic information 第一节 概述 DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。 在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质。 第二节 DNA的生物合成 DNA生物合成的方式主要包括DNA复制、修复及逆转录。 DNA复制是指在生物体内以亲代DNA分子的两条链为模板，合成两个子代DNA分子的过程。 逆转录是指利用RNA为模板。指导DNA合成的过程，这是RNA病毒特有的一种遗传信息传递的特征。 DNA在复制时，亲代DNA双螺旋解开成为两条单链，各自作为模板，按碱基配对规律，合成与模板互补的新链。形成两个子代DNA分子，每一子代DNA分子中都保留有一条来自亲代的链，另一条单链则完全从新合成。这 种DNA的复制方式称为半保留复制。 DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点(origin) 。 DNA 的复制是一个复杂的核苷酸聚合过程，需要多种酶体系、蛋白因子及相关物质的参与。主要有：底物、模板、引物、DNA聚合酶、引物酶、DNA连接酶、拓扑异构酶、解旋酶及DNA单链结合蛋白（SSB）。 （一）底物 以四种三磷酸酸脱氧核苷为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP （ dNTP ）。 DNA复制是模板依赖性的，必须要以亲代DNA链作为模板。亲代DNA的两股链解开后，可分别作为模板进行复制。 （三）DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 活性：1. 5??3? 的聚合酶活性 2. 5??3?及3??5?核酸外切酶活性 在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ），DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ），DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ），这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。 参与DNA复制的主要是pol Ⅲ。 DNA聚合酶催化反应的特点 以单链DNA为模板，dNTP作为底物； 严格遵循碱基配对规律； 催化dNMP以3?，5?-磷酸二酯键相连； 需要引物来延伸DNA链。 引物酶(primerase)本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶，该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物，以提供自由的3’-OH，使子代DNA链聚合延长。 （五）DNA拓扑异构酶 解螺旋酶(helicase) ，又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白。 单链DNA结合蛋白（SSB），又称螺旋反稳蛋白(HDP)，是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。 SSB的生理作用 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于其作为模板复制子代DNA； 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。 DNA连接酶(DNA ligase)可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。 三、DNA生物合成过程 DNA复制是一个复杂的过程，可分为三个阶段： 起始 延伸 终止 由于DNA分子的两条链反向平行，而新链的合成总是按5’→3’方向进行，因此新合成的链中有一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，能连续合成，称领头链；而另一条链延伸方向与复制叉前进方向相反，只能分段合成DNA短片段再连接，称随从链。 DNA的合成是半不连续复制。 冈崎片段：DNA复制过程中不连续的DNA片段。 复制的终止 四、DNA突变与修复 DNA突变或基因突变是指由自发的或环 境的因素，引起DNA分子中碱基的改变，也 称DNA损伤。 （一）突变的意义 （一）突变是进化、分化的分子基础 （二）突变导致死亡 （三）突变是某些疾病的发病基础 1.物理因素：由紫外线、电离辐射、X射线等。 紫外线引起DNA分子结构中出现嘧 啶二聚体。 2.化学因素：主要有烷化剂、苯类、亚硝酸盐和 抗生素及类似物。 3. 生物因素：病毒和噬菌体的感染，导致基因突 变。 五、逆转录 DNA合成的另一种方式是，在RNA病毒体 内，以RNA为模板合成DNA，由于遗传信息 的流向与转录相反，故称逆转录，由逆转录酶 催化。 第三节 RNA的生物合成 (转录) Section