核酸及蛋白质的生物合成

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1、第二篇代谢篇第10章核酸及蛋白质的生物合成10.1DNA的生物合成10.2RNA的生物合成10.3蛋白质的生物合成生物亲代与子代之间，在形态、结构和生理功能上常常相似，这就是遗传现象。生物的遗传特性，使生物界的物种能够保持相对稳定。根据现代细胞学和遗传学的研究得知，控制生物性状的主要遗传物质是脱氧核糖核酸（DNA）。金丝猴的后代仍然是金丝猴牛的后代仍然是牛生物的各项生命活动都有它的物质基础。生物遗传的物质基础是什么呢？DNA是生物遗传的主要物质。生物机体的遗传信息以密码的形式编码再DNA分子上，表现为特定的核苷酸排列顺序。并通过DNA的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程中，遗

2、传信息自DNA转录给RNA，然后翻译成特异的蛋白质（中心法则）。以执行各种生命功能，使后代表现相似的遗传性状。中心法则(Crick,1958)转录—在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。复制—遗传物质从亲代DNA传递到子代DNA分子上，合成出与原来DNA相同分子的过程。翻译—在RNA的指导下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链的过程。Reversetranscription10.1DNA的生物合成复制过程可分为：起始、延长和终止3个阶段。一、DNA的半保留复制通过碱基配对(A-T,C-G),两条链连在一起，成

3、为互补链。一条链上核苷酸排列顺序决定了另一条链上的核苷酸排列顺序，每一条链都含有合成它的互补链所必需的全部遗传信息。DNA复制过程中，首先碱基间氢键断裂并使双链解旋和分开，然后每条链可作为模板在其上合成新的互补连，新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代DNA，另一条链子是新合成的。这种方式称为半保留复制。DNA复制（一）半保留复制的实验依据1958年，Messelson和Stahl用实验加以证实。细菌可利用NH4Cl作氮源合成DNA。普通DNA的沉降位置含15N-DNA的细菌第一代第二代培养于含14N-DNA的普通培养液重D

4、NA的沉降位置细菌的DNA双链含15N-DNA链含14N-DNA链密度梯度离心结果普通DNA的沉降位置实验结果表明:子一代DNA双链中有一股是15N单链，而另一股是14N单链，前者是从亲代接受和保留下来的，后者则是完全新合成的。（二）半保留复制的意义半保留复制的意义：按半保留复制的方式，子代保留了亲代的全部遗传信息，体现在亲代与子代之间DNA碱基序列的一致性上。体现了遗传过程的相对保守性（不是绝对的）。是物种稳定的分子基础。ATGCATATCGATGCATATCGATGCATATCG亲链子链子链亲链二、DNA复制的起点和方式复制子—基因组能独立进行复制的单位。每个复制子都含有控制复制

5、起始的起点（富含A、T区），可能还有终止复制的终点。复制是在起始阶段进行控制的，一旦复制开始，它既继续下去，，直到整个复制子完成复制。J.Cairns（1963年）DirectionofDNAreplication原核生物的染色体和质粒，真核生物的细胞器DNA都是环状的双链分子，都在一个固定的起点开始复制，复制的方向是双向的。即形成2个复制叉。复制叉—亲代链分开及新生DNA开始复制处形成的Y形结构。细菌DNA复制叉移动的速度大约50000bp/min，真核生物染色体DNA复制叉移动的速度大约1000~3000bp/min，高等真核生物一般复制子为100~200kb。DNA新起始方式（

6、denovoinitiation）复制的基本模式ParentalD.S,DNAUnwindingproteinRNApolymerasePrimaseDNApolymeraseleadingStrandlaggingStrandElongationoflag.&lea.strandsDNApolymerasePoly(dNt)ligaseReplicationloopRNAprimerRNA-primedDNApieces(1kb)Continuous5’to3’inLeadingS.Discontinuous3’to5’inlaggingS.TwolongDNApiecesMany

7、shorterDNApieces(1-2kb)Repair&fillingin5’to3’Bidirectionallengtheningofnewstands眼形结构三、原核生物DNA复制的酶学DNA复制所需的物质及作用1、底物：dNDP。2、聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶，简称DNA-pol。3、模板：解开成单链的DNA母链。4、引物：提供3´-OH末端，使dNDP可以依次聚合。5、其他酶和蛋白因子（如：引物酶、解旋酶、DNA连接酶、拓扑异构酶、单链