第九章 核酸与蛋白质的生物合成.ppt

第九章 核酸与蛋白质的生物合成;本章主要内容：; 现代生物化学和分子生物学的一个最基本的观点—— 在生命有机体中，基因是唯一能够复制，并且能永远存在的单位， 而其意义最终须通过蛋白质才体现出来。 从DNA到蛋白质，遗传信息的流动遵循着中心法则。;第一节 DNA的生物合成;半保留复制实验依据 1958年M.Messelson 等用实验加以证实 双螺旋结构是半保留复制的分子基础 ;（二）DNA复制的起始点和方向 DNA复制都是起始于一个特定的位点，称为起点。细胞中基因组DNA具有复制起点并能独立进行复制的单位称为复制子。 原核生物只有一个复制起始点，是单复制子。真核生物有多个起始点，是多复制子。 在起点处DNA双螺旋的两条链分开，DNA分别以两条链为模板复制新的DNA，在复制的部分同时进行解链与合成，结果形成一个分叉，称为复制叉或生长点。大多数DNA从起始点向两侧复制，即有两个复制叉，也有一些复制是单向的，只形成一个复制叉。 ;;（以原核生物 大肠杆菌为例） 原料： dNTP，Mg++ 模板：双链DNA模板 引物（primer），小片段的DNA或RNA，常是RNA，有游离的 3’OH。 ;1. 拓扑异构酶和解旋酶 拓扑一词的含义是指物体或图象做弹性移位而又保持物体不变的性质。 DNA 分子中存在打结，缠绕、连环的现象。 I 型酶： 切开双链中的一股，使DNA不致打结，切口的3’端可通过自由转动一周再与5’端磷酸连接，不需ATP。 II 型酶：切断处于超螺旋状态中双股链中的某个部位，通过切口使超螺旋松弛，利用ATP使DNA恢复复制所要求的负超螺旋状态。;解螺旋酶 ( helicase ) , DnaB, 由DnaA和DnaC协助在复制的起始点（Ori C）上解开双螺旋。 2. 单链结合蛋白（SSB，single stranded binding protein）稳定已经解开成两股的DNA单链，防止其退火复性。 ;3.DNA聚合酶（DNApolymerase）;DNA聚合酶延伸多核苷酸链总是5’ 3’;; 真核的DNA聚合酶 真核DNA的复制至少涉及5种复制酶， 其中α、δ、ε参与染色体DNA的复制， α有引物要求； β负责DNA的修复； γ的功能是线粒体DNA的复制。 ;5.DNA连接酶（ligase）; 复制的起始在原核生物只有???个起始点（OriC），而在真核生物有多个起始点。 在DNA复制时，首先由解链蛋白酶识别并结合到复制起始点，使DNA双螺旋局部解链形成复制叉。单链DNA结合蛋白集合到分开的单链上，使其处于稳定的解链状态。引物酶以解开的单链的一段为DNA模板，以脱氧核苷三磷酸为底物，按5’→3’方向合成一个短链RNA 引物，此引物3’-OH末端为新合成的DNA的起点。;复制起始点; 原核生物复制的起始; 这个过程由DNA聚合酶III催化，它是主要的复制酶。 领头链（leading chain）：为连续合成，合成方向与解链方向一致，它的模板DNA链是 5’——3’ 链。 滞后链（lagging chain ）：不连续合成，在RNA引物基础上分段合成DNA小片段（冈崎片段），方向与解链方向相反，它的模板DNA链是3’——5’链。 由此可见，整个DNA分子的复制是半不连续的。;半不连续复制示意图 ;复制叉上各种酶与蛋白因子的作用和作用部位;复制叉的结构; 复制的终止;DNA复制过程;胸腺嘧啶二聚体;直接修复：如光复活酶,普遍存在在生物机体中,可以把嘧啶二聚体恢复正常状态。 切除修复：找出损伤位置并切除，进行修复合成并连接。 重组修复： 先复制再修复。子代链在对应模板链的损伤 处留下缺口，先将同源母链DNA上相应的核苷酸片段转移替补，然后再合成一段序列填充缺口。 SOS系统：复杂的应急反应。既有避免差错的修复又有引起差错的修复，后者有高变异率但也增加了生存机会。;切除修复; 逆转录也称反转录，是某些生物（如鸡的肉瘤病毒、HIV等）的特殊复制方式。它们的遗传信息载体是RNA 而不是DNA。因此，在感染细胞时，首先经过逆转录作用成为双链DNA，才能整合到宿主基因组中去。 这个过程由逆转录酶催化，它具有以RNA为模板合成DNA，水解杂交链上的RNA以及以DNA为模板合成DNA三种活性。 逆转录现象和逆转录酶（reverse transcriptase）（H. Temin，1970）是分子生物学研究中的重大发现，是对经典中心法则重要补充。;反转录过程 ; 一、转录（transcription）： 以DNA为模板，在RNA聚合酶（