生物化学核酸生物合成

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1、Biosynthesisofnucleicacid第十二章核酸的生物合成分子生物学(分子遗传学)中心法则反映了从DNARNA蛋白质的遗传信息主流，揭示了生物体内遗传信息的贮存、传递和表达的规律。转录RNA翻译蛋白质DNARNA（病毒）复制翻译蛋白质（病毒）反转录复制ATGC第一节DNA的生物合成BiosynthesisofDNADNA→DNADNA复制RNA→DNA反转录两种方式一、DNA的复制基本概念以参与反应的要素进行定义必须具备的基本条件模板：母链DNA原料：dNTP(包括dATP、dG

2、TP、dCTP、dTTP)酶和蛋白质因子：引物：一小段RNA能量（ATP）及某些无机离子DNA的复制的方式------1958,MesselsonandStahl实验证实DNA半保留复制Watson和Crick提出的DNA双螺旋复制模型含15N-DNA的细菌培养于普通培养液第一代重DNA普通DNA普通DNA细菌的DNA双链(黄线的代表含15N)DNA半保留复制的证据可排除全保留式Why?母链全保留式半保留式混合式重DNA普通DNA排除全保留式培养第一代结果重DNA普通DNA参与DNA复制的酶类与蛋白

3、质因子及其主要作用1.拓扑异构酶（topoisomerase,Topo）无ATP时：作用相当于TopoⅠ,但切割的是双链DNA某一部位(断双链)。有ATP时：使带断口、松弛状的DNA分子旋紧转变成负超螺旋结构，再连接断端。不需耗能(ATP)，切割(断)双链DNA中的一链，松解螺旋,封闭切口。又称切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又称旋转酶)的作用2.解链酶(又称解螺旋酶或螺旋酶,helicase)解链酶作用：断裂互补碱基间的氢键,使DNA双链分离形成“复制叉”。具有这种功能的是一类酶[如复制蛋

4、白(rep蛋白)、解链酶II等]。3.单链DNA结合蛋白(DNA结合蛋白)(singlestrandedDNA-bindingprotein,SSB)作用：防止重新形成双链和防止单链模板被核酸酶水解,维持DNA单链状态和完整性.4.引物酶(Primase)RNA的合成：需引物酶，它是一种特殊的RNA聚合酶。DNA不能从无→有合成，需在一小段RNA基础上合成DNA5´3´5´5´5´3´原核生物（E.coli）迄今已知只有3种：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物亦发现有多种DDD

5、P：DDDP、、、、。其性质与功能见表12-1P293和表12-2P2975.DNA聚合酶（DNApolymerase,DNApol）即依赖于DNA的DNA聚合酶（DDDP）3´模板链5´DDDP5´3´聚合作用示意图5´3´6.DNA连接酶(DNALigase)作用：在有模板指导的条件下，催化2个DNA片段(两片段间的距离为1个3',5'-磷酸二酯键的键长)的连接。原理：在一个DNA片段的3'-OH末端和另一个DNA片段的5'-P末端形成3',5'-磷酸二酯键，从而实现连接。特点：原核

6、细胞:需辅助因子NAD+真核细胞:不需辅助因子NAD+,但需耗能(ATP)参与DNA复制的酶及蛋白质─────────────────────酶或蛋白质主要作用─────────────────────拓扑异构酶类克服解链时打结及缠绕、松驰或引进负超螺旋解链酶类解开DNA双链单链DNA结合蛋白维持已解开单链DNA的稳定引物酶合成RNA引物DNA聚合酶ⅢDNA复制DNA聚合酶Ⅰ水解引物、填补空隙、修复作用DNA连接酶催化双链DNA中单链缺口的连接─────────────────────DNA的复制过

7、程复制的起始链的延长复制的终止复制的起始1.在拓扑异构酶、解链酶及单链DNA结合蛋白的共同作用下，DNA解旋、解链，形成复制叉。2.依赖于单链模板，由引物酶催化按碱基配对规律合成一小段RNA引物(原核细胞引物长50-100个碱基，真核约10个碱基)。复制起始阶段的特点真核细胞：具有多个起始位点原核细胞：仅有一个复制起始位点，但往往是双向复制链的延长引物合成后，由DNApolⅢ（真核细胞为DNA聚合酶或)催化，在引物3'-OH末端逐一添加与模板链对应互补的脱氧核苷磷酸,使新合成的链不断延长。领头链

8、:链的延长方向(5'3')与解链方向(复制叉移动方向)相同,为连续合成。随从链:链的延长方向(5'3')与解链方向(复制叉移动方向)相反，为不连续合成。分段合成的DNA片段,最初被命名为冈崎片段复制的终止1.水解引物及填补空隙冈崎片段合成后，由DNApolⅠ(真核细胞可能是DNA聚合酶)水解去除RNA引物，并填补留下的空隙(5'3')聚合。2.完整双链DNA分子的形成填补空隙后，DNA片段与片段之间还有一个缺口(一个3',5'-磷酸二酯键的长度),由DNA连接