生物化学--第十二章核酸的生物合成

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1、第十二章核酸的生物合成核苷酸磷酸戊糖(核糖、脱氧核糖)碱基（A、G、C、T/U）核酸（DNA和RNA）是一种线性多聚核苷酸，它的基本结构单元是核苷酸。DNA是基因遗传与表达的载体，是生物的主要遗传物质。DNA的一级结构是指脱氧核苷酸之间的连接方式和排列顺序。连接方式：3’，5’-磷酸二酯键。DNA的二级结构1953年，Watson和Crick提出了著名的DNA双螺旋结构模型。RNA是DNA的局部转录产物，RNA为单链分子，以3’，5’-磷酸二酯键相连。根据RNA的功能，可以分为mRNA、tRNA和rRNA三种。mRNA:编码氨基酸tRNA:转运氨基酸rRNA:构成蛋白质合成场

2、所（核糖体）复制转录翻译逆转录复制1958年Crick提出中心法则(centraldogma)，1971年完善。中心法则揭示了生物体内遗传信息的传递方向。遗传信息的传递包括：1.复制(replication)：以原DNA分子为模板，合成出相同DNA分子的过程。2.转录(transcription)：生物的遗传信息从DNA传递给mRNA的过程。3.翻译(translation)：根据mRNA链上的遗传信息合成蛋白质的过程。核酸的生物合成包括：DNA的生物合成：DNA复制和逆转录RNA的生物合成：转录和RNA复制第一节DNA的生物合成1953年，Watson和Crick在提出DNA

3、双螺旋结构模型时就推测DNA可能按照半保留机制进行自我复制。一、DNA的复制㈠、DNA的半保留复制半保留复制（semiconservativereplication）在复制过程中，首先亲代双链解开，然后每条链作为模板，在其上合成互补的子代链，结果新形成的两个子代DNA与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样，而且每个子代DNA分子中有一条链完全来自亲代DNA，另一条是新合成的。1958年，Meselson和Stahl用15N标记E.coli.DNA，用密度梯度离心试验证明了DNA的复制是半保留复制。半保留复制具有重要的生物学意义，DNA分子以半保留方式进行复制，亲代DNA分子中的一条链保

4、留在子代DNA分子中，可使遗传信息准确的传递给子代细胞，保持其相对稳定性而不致发生进化上不能忍受的变化。⑴DNA聚合酶⑵DNA模板（反转录时用RNA模板）⑶引物（DNA或RNA，提供游离3’-OH）⑷4种dNTP⑸Mg2+㈡、大肠杆菌DNA聚合酶及其它复制相关的蛋白1.DNA聚合发生的条件目前已发现30多种酶及蛋白质因子参与DNA复制，DNA生物合成方向为5’→3’。n1dATP+n2dGTP+n3dCTP+n4dTTPDNA+（n1+n2+n3+n4）PPi模板DNAMg2+DNA聚合酶2.原核生物DNA聚合酶的种类⑴DNA聚合酶Ⅰ①5，→3，聚合酶活性：只能将脱氧核苷酸加于已存在

5、的DNA或RNA链的3´-OH上，不是主要的聚合酶。②3，→5，外切酶活性：只对单链，起校对功能。③5，→3，外切酶活性：对双链，损伤修复作用，及切除RNA引物并填补其留下的缺口。单体酶，分子量109Kd，含一个Zn2+，催化活性：①5’→3’聚合酶模板链新生链C(unabletopairwithA)Cremoved②3’→5’外切酶活性③5，→3，外切酶活性ArthurKornbergwonthe1959NobelPrizeinMedicineforhisdiscoveryofthemechanisminthebiologicalsynthesisofdeoxyribonuclei

6、cacid(beforeWatsonandCrickwontheirs!)⑵DNA聚合酶Ⅱ（含量很少，忽略不计）单体酶，分子量120Kd。催化活性：①5’→3’聚合(活性很低)；②3’→5’外切。寡聚酶，全酶由10种共22个亚基组成，α、ε和θ三种亚基组成核心酶。催化活性：①5’→3’聚合酶活性：是主要的聚合酶②3’→5’外切酶活性③5’→3’外切酶活性⑶DNA聚合酶Ⅲ（主要作用的聚合酶）原核生物DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ功能5´→3´聚合活性+++3´→5´外切酶活性+++5´→3´外切酶活性+-+分子量109000120000140000每个菌体中所含的酶

7、分子数4004020聚合速率（核苷酸数/分/酶）1000600003.其它主要蛋白⑴DNA旋转酶（gyrase）（剪断一小段再连接起来）又称拓扑异构酶，有内切酶和连接酶活力，使DNA正超螺旋的紧张状态变为松弛状态。⑵解链酶（helicase）（解开氢键，）使DNA双螺旋结构变成单链⑶单链结合蛋白（SSB）结合在单链上，防止解开的单链DNA重新形成双链。⑷引物酶（primerase）以DNA为模板，以4种核糖核苷酸（NTP）为底物，合成一