核酸和蛋白質(zhì)生物合成及調(diào)節(jié)

核酸和蛋白質(zhì)生物合成及調(diào)節(jié)

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1、核酸的生物合成nucleicacidbiosynthesis本章主要內(nèi)容DNA的生物合成RNA的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成中心法則(centraldogma)遺傳信息傳遞方向的規(guī)律基因表達(dá):是指將遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄為RNA、再翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程半保留復(fù)制復(fù)制起始點(diǎn)(ori)雙向復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制一、復(fù)制(replication)(一)DNA復(fù)制的基本原則半保留復(fù)制semiconservativereplicationAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC親代子代D

2、NA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)從復(fù)制起始點(diǎn)向2個(gè)方向進(jìn)行雙向復(fù)制雙向復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制(semidiscontinousreplication)岡崎片段(二)參與DNA復(fù)制的主要酶類(lèi)解旋、解鏈酶類(lèi)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA連接酶1、解旋、解鏈酶類(lèi)解鏈酶(helicase)解開(kāi)DNA雙鏈中氫鍵,消耗ATP單鏈結(jié)合蛋白(single-strandedDNA-bindingprotein)與單鏈DNA結(jié)合,保持模板處于單鏈狀態(tài),保護(hù)復(fù)制中的DNA單鏈不被核酸酶降解。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(topoisomerase)復(fù)制前:松弛

3、DNA超螺旋,克服扭結(jié)現(xiàn)象復(fù)制后:TopoII作用下,重新引入超螺旋(需ATP供能)解鏈酶DNA拓樸異構(gòu)酶單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB解開(kāi)、理順DNA鏈、維持DNA單鏈狀2、引物酶(primase)DNA聚合酶合成新DNA時(shí)需要引物(一小段RNA)引物RNA3’-OH末端作為DNA合成的起始點(diǎn)引物酶與多種起始蛋白結(jié)合形成引發(fā)體引物酶催化合成引物(primer)3、DNA聚合酶(DNApolymerase)DNA聚合酶的作用特點(diǎn):模板:解開(kāi)的DNA雙鏈催化底物(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)聚合形成3′,5′磷酸二酯鍵新鏈延長(zhǎng)方向5

4、/→3/具核酸外切酶活性原核DNA聚合酶①polⅠ:3′→5′外切酶活性,參與DNA修復(fù)校正5′→3′外切酶、聚合酶活性,切除引物并填補(bǔ)空隙具有切口平移作用②polⅡ:生理功能尚不清楚,無(wú)酶Ⅰ、Ⅱ時(shí)起作用③polⅢ:復(fù)制延長(zhǎng)中真正起復(fù)制作用的酶具3/-5/核酸外切酶活性,校正作用DNA復(fù)制高保真性的機(jī)制DNA模板指導(dǎo)正確選擇堿基配對(duì)校讀功能4、DNA連接酶(DNAligase)通過(guò)3/,5/-磷酸二酯鍵連接互補(bǔ)鏈中DNA片段不能連接單獨(dú)存在的DNA或RNA單鏈。(三)DNA的復(fù)制過(guò)程模板DNA解旋與解鏈,形成復(fù)制叉;形成引發(fā)體,合成RN

5、A引物;按A=T、G=C堿基配對(duì)規(guī)則,合成DNA;切除引物、填補(bǔ)空隙、形成岡崎片段;DNA連接酶連接封口,形成長(zhǎng)鏈DNA;6.在Tus蛋白參與下,終止復(fù)制。(terminusutilizationsubstance)DNA復(fù)制示意圖拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶5/3/3/5/3/5/DNA聚合酶Ⅲ單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶Ⅰ前導(dǎo)鏈隨后鏈DNA連接酶岡崎片段引物酶二、逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)概念:以RNA為模板合成DNA的過(guò)程酶:逆轉(zhuǎn)錄酶依賴(lài)RNA的DNA聚合酶功能RNaseH功能(水解RNA-DNA雜交鏈)依賴(lài)DNA的DNA

6、聚合酶功能逆轉(zhuǎn)錄酶----------------------------------------RNaseH----------------------------------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------cDNA整合入宿主細(xì)胞DNA分子中病毒RNARNA-cDNA雜交體cDNA雙股cDNA宿主細(xì)胞DNA分子整合了cDNA的宿主細(xì)

7、胞DNA分子逆轉(zhuǎn)錄酶意義:對(duì)中心法則的補(bǔ)充有助于基因工程的實(shí)施逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程HIV生活史三、DNA復(fù)制與端粒、端粒酶端粒:是由蛋白質(zhì)和DNA緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)端粒酶:是一種自身攜帶模板RNA的逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶特殊的生物學(xué)功能:1.端粒酶活性與遺傳信息的穩(wěn)定性;2.端粒酶活性與細(xì)胞衰老;3.端粒酶活性與腫瘤(telomere、telomerase)端粒(telomere)是指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分,通常膨大成粒狀。(一)真核生物端粒的形成:功能?維持染色體的穩(wěn)定性?保證DNA復(fù)制的完整性端粒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)?由末端單鏈DNA序列和蛋白

8、質(zhì)構(gòu)成。?末端DNA序列是多次重復(fù)的富含G、T堿基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…線性DNA在復(fù)制完成后,其末端由于引物RNA的水解而可能出現(xiàn)縮短。故需要在端粒酶(telomerase)的催化下

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