第十三章 DNA的生物合成-化药PPT课件.ppt

1、第十三章第十三章 DNADNA的生物合成的生物合成转录转录逆转录逆转录翻译翻译RNA复制复制RNA复复制制分 子 生 物 学 中 心 法 则DNAProteinRNA生命是 .自我繁殖系统自我繁殖系统繁衍后代繁衍后代生殖细胞生殖细胞DNADNA双螺旋的每条链由四种小分子连接而成双螺旋的每条链由四种小分子连接而成繁殖就是将繁殖就是将DNA双螺旋传给后代双螺旋传给后代母链母链全保留式全保留式半保留式半保留式混合式混合式子链子链 子链继承母链的遗传信息子链继承母链的遗传信息 三种可能的方式三种可能的方式13.1.1 DNA13.1.1 DNA的半保留复制的半保留复制 亲代DNA分子第一子代分子第二子

2、代分子15N-DNA14N-DNA混合混合123重带重带子一代子一代重带重带轻带轻带全保留复制全保留复制子二代子二代重带重带轻带轻带含含15NDNA的母体菌的母体菌普通普通14NH4Cl培养液培养液重带重带子一代子一代中间带中间带子二代子二代中间带中间带混合式复制混合式复制普通普通14NH4Cl培养液培养液含含15NDNA的母体菌的母体菌密度梯度密度梯度离心结果离心结果DNA半保留复制半保留复制1958 M.Messelson1958 M.Messelson F.W.Stahl F.W.Stahl重带重带子二代子二代轻带轻带中间带中间带子一代子一代中间带中间带普通普通14NH4Cl培养液培养液

3、全保留复制全保留复制混合式复制混合式复制DNA半保留复制半保留复制半保留复制半保留复制（semiconservative replication)AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCDNA半保留复制的原理：半保留复制的原理：复制时母链的双链DNA解开成各自 作为模板指导子代合成互补链。 子代的两条链，一条来自亲代， 另一条重新合成。 由于碱基互补，子代DNA双链和 亲代DNA 碱基序列一致。DNADNA半保留复制的意义半保留复制的意义 子代保留了亲代DNA的全部信息 DNA通过复制和基因表达决定生物特性 体现了遗传过程的相

4、对保守性13.1.2 DNA复制的起始点和方向复制的起始点和方向 A 放射自显影图像放射自显影图像（原核生物（原核生物DNA的双向复制）的双向复制）复制子。复制子。 DNADNA的复制开始于染色体上固定的起始点：的复制开始于染色体上固定的起始点：起始点是含起始点是含100-200100-200个碱基对的一段个碱基对的一段DNA.DNA.B 复制示意图复制示意图（原核生物（原核生物DNA的双向复制）的双向复制） 形E.coli复制起始点复制起始点（1）DNA聚合酶聚合酶 DNA-pol III ：多种亚基组成的不对称二聚体：多种亚基组成的不对称二聚体 （53 DNA聚合酶活性）聚合酶活性） 核心

5、酶核心酶 （ 3 5 核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） DNA- pol II DNA-pol I ：切除切除RNA引物、校读、填补空隙。引物、校读、填补空隙。 Klenow 片段片段 （DNA聚合酶活性和聚合酶活性和 3 5 核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） 小片段（小片段（ 53 核酸外切酶活性）核酸外切酶活性）DNADNA复制所需原料：复制所需原料：底物底物 ： dNTP (dATP dGTP dCTP dTTP)聚合酶（聚合酶（polymerasepolymerase）：）：DNA-pol 依赖DNA的DNA聚合酶模板模板(template)(template)：解开成单链的：解开成单

6、链的DNA母链引物引物(primer)(primer)：提供：提供3-OH末端,使dNTP聚合其它酶类及蛋白因子其它酶类及蛋白因子 主要涉及的酶类：主要涉及的酶类： DNADNA聚合酶聚合酶 解螺旋酶解螺旋酶 拓扑酶拓扑酶 引物酶引物酶 连接酶连接酶（2 2）其它酶和蛋白质）其它酶和蛋白质解螺旋酶解螺旋酶 helicaseDNADNA拓朴异构酶拓朴异构酶 DNA DNA topoisomerase单链单链DNADNA结合蛋白结合蛋白 SSBSSB(single strand DNA binding protein)解开解开、理顺理顺DNADNA链、维持链、维持DNADNA单链单链状态状态RNA

7、RNA引物引物3-OH3-OH末末端端（2）冈崎片段的RNA引物 复制是在一段复制是在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸的。一段引物的基础上加进脱氧核苷酸的。一段RNA引物可以提供引物可以提供3-OH末端，供末端，供dNTP加入、加入、 延长之用。延长之用。引物为何是RNARNA而不是而不是DNA？分析：分析：DNA聚合酶没有催化两个游离 dNTP 聚合的能力，而RNA聚合酶（引物酶primase）可以催化两个游离的NTP聚合。引物体（primosome）。3. 双链双链DNA复制的分子机制复制的分子机制13.2.3 延伸：延伸：冈崎片段和半不连续复制冈崎片段和半不连续复制 前导链前导链(l

8、eading strand):(leading strand): 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的。后随链后随链(lagging strand):(lagging strand): 逆着解链方向生成的若干短片段（冈崎片段），再通过酶的作用连接的子链，复制是不连续进行的。领头链领头链Leading strandLeading strand随从链随从链Lagging strandLagging strandDNA 连接酶连接酶 ( DNA ligase ) ：冈崎片段通过冈崎片段通过 DNA 连接酶连接酶 形成后随链形成后随链 连接连接DNA 链链 3 -OH 末段和相邻末段和相邻 DNA

9、 链链 5-P末段末段 ， 生成磷酸二酯键生成磷酸二酯键 ，消耗，消耗ATP。连接碱基互补基础上双链中的单链缺口。连接碱基互补基础上双链中的单链缺口。 后随链的三个步骤：起始，延长，终止后随链的三个步骤：起始，延长，终止领头链的合成领头链的合成目目 录录随从链的合成随从链的合成目目 录录13.2.4 复制的终止终止子13.3 真核生物DNA的复制 多个起始点 5种聚合酶复制过程：SV40DNA, 酵母DNA13.2.3 真核生物DNA复制特点：p350（5）端粒的复制13.4 逆转录作用逆转录作用 RNA-dependent DNA polymerase, reverse transcript

10、ase (逆转录酶）逆转录酶）逆转录病毒（逆转录病毒（retrovirus)逆转录过程：逆转录过程： 体内体内 体外（体外（cDNA) Acquired immuno-deficiency syndrom, AIDS Human immuno-deficiency virus, HIV13.5 DNADNA的损伤与修复的损伤与修复13.5.1 DNADNA的损伤的产生的损伤的产生 紫外线、电离辐射、化学诱变剂紫外线、电离辐射、化学诱变剂13.5.2 损伤的修复损伤的修复 （1） 直接修复：光修复直接修复：光修复 ： 光修复酶光修复酶 使使 T T 复原复原 （2） 切除修复：紫外线损伤为例切除修复：紫外线损伤为例 原核生物用原核生物用 Uvr A、Uvr B、Uvr C 切除，切除， DNA-pol 、DNA连接酶修复连接酶修复 DNA-pol 、 DNA-pol 、DNA连接酶修复连接酶修复 着色性干皮病：着色性干皮病：DNA修复能力的缺陷修复能力的缺陷 13.6 DNA13.6 DNA重组和克隆重组和克隆