生物化学DNA复制、转录、翻译

生物化学DNA复制、转录、翻译

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1、遗传信息的传递—DNA、RNA、蛋白质的生物合成复制转录翻译逆转录复制DNARNA蛋白质中心法则第一节DNA的生物合成—DNA的复制-概念:-时期:以亲代DNA分子为模板,合成子代DNA分子的过程。-场所:有丝分裂间期、减数第一次分裂间期细胞核(主要)、叶绿体、线粒体-碱基互补配对原则:A=TG≡C第一节DNA的生物合成—DNA的复制-原料:四种dNTP:dATP、dTTP、dGTP、dCTP(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+l+ppi3’,5’-磷酸二酯键3’5’一、DNA复制的特点1、半保留复制3、半不连续复制2、DNA复制的起点和方向1、DNA的半保留复制亲代DNA子代子代(

2、1)“半保留复制假说”的提出:1953年,Watson&Crick在DNA双螺旋基础上提出。科学家提出的三种DNA复制模型(2)“半保留复制假说”的实验证明:将E.Coli培养在以15NH4Cl为唯一氮源的培养基中生长;提取其DNA进行密度梯度离心。再移至14N培养基中生长;在不同时期提取DNA,进行密度梯度离心。Meselson和Stahl实验Meselson和Stahl实验2、DNA复制的起点和方向复制的起始点:DNA复制要从DNA分子的特定部位开始。原核生物中DNA(环形)的复制只有一个起始点。真核生物染色体DNA(线形)的复制有多个起始点。DNA的双向复制:DNA从起始点向两个方向

3、解链,形成两个延伸方向相反的复制叉。原核生物的双向复制真核生物的双向复制5’5’3’3’5’5’3’3’5’5’3’3’前导链随从链岗崎片段3、半不连续复制体内仅存在5’→3’的DNA聚合酶;新链延伸的方向只能是5’→3’。前导链:以3’→5’方向的母链作为模板,新合成的以5’→3’为方向连续合成的链。(复制方向与解链方向一致)随从链(滞后链):以5’→3’方向的母链作为模板,沿5’→3’方向合成一些1000—2000个核苷酸不连续的小片段,由小片段连接成随从链。(复制方向与解链方向相反)冈崎片段:以5’→3’方向的母链作为模板,沿5’→3’方向合成的一些1000—2000个核苷酸不连续的

4、小片段。半不连续复制:领头链连续复制而随从链不连续复制。3535解链方向3´5´3´3´5´随从链前导链冈崎片段二、参与DNA复制的酶和蛋白质1、原核生物的DNA聚合酶2、真核生物的DNA聚合酶3、解链、解旋酶类4、DNA拓扑异构酶5、引发体6、DNA连接酶DNA聚合酶Ⅰ5’3’外切酶3’5’外切酶5’3’聚合酶DNA聚合酶Ⅱ与Ⅲ5’3’聚合酶3’5’外切酶1、原核生物的DNA聚合酶DNA聚合酶ⅢDNA复制的主要酶。DNA聚合酶Ⅰ用于切除RNA引物,损伤后修复。DNA聚合酶Ⅱ只是在无polI及polⅢ的情况下才起作用。3’5’5’3’外切酶聚合酶NC5’3’外切酶小片段大片段(kl

5、enow片段)(常用的工具酶)DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶的校对作用依赖于3个聚合酶的3’末端外切酶活性,进行校对和纠错。多种蛋白质参与,从而保证了复制的准确性。2、真核细胞的DNA聚合酶DNA-polα,β,γ,δ,εDNA-po1δ:延长领头链和随从链;DNA—poIα:合成RNA引物;DNA-polε:校读、修复和填补缺口。DNA—polβ:在没有其他DNA-pol时发挥催化功能。DNA—po1γ:催化线粒体DNA的合成。4、解链、解旋酶类DNA解链酶单DNA结合蛋白(SSB)解开DNA双链每个bp消耗2个ATP与单链DNA结合,维持单链状态(“镇纸”)使其不受核酸酶水解,保持完整性。

6、拓扑异构酶Ⅰ转轴酶拓扑异构酶Ⅱ旋转酶切断DNA双螺旋中的一股,张力下降后封闭。切断DNA双链,使另一双链经过此缺口,再封闭。4、DNA拓扑异构酶改变DNA分子构象,理顺DNA链,使复制能顺利进行。5、引发体蛋白质DnaA蛋白DnaB蛋白引物酶结合到DNA双链复制起始部位解链酶的作用合成RNA引物RNA引物的合成和复制的起始必需。6、DNA连接酶催化二段DNA链之间3’,5’磷酸二酯键的形成3’OH5’5’3’OO-POO-有缺口的DNA链DNA连接酶ATPAMP+PPiOOPOO-5’3’缺口封闭缺口填补:连接双股DNA分子中一链的缺口双链DNA分子中双链的缺口不能连接二分子单链DNADN

7、A连接酶的应用:1.岗崎片段之间的连接.2.DNA损伤修复中的连接.3.一种重要的工具酶:限制性内切酶切割后形成的粘性末端或平头末端的连接.三、原核细胞DNA的复制1、合成所需材料:①模板DNA②原料:合成引物所需NTP合成DNA所需的dNTP③酶:2、合成方向:5’→3’;模板链解读方向:3’→5’3、合成步骤:(1)解旋:由拓扑异构酶Ⅱ解除超螺旋;(2)解链:由DNA解螺旋酶催化,SSB与单链DNA结合,防止双链间氢

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