第13章 DNA生物合成(简明生物化学)ppt课件.ppt

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1、第13章DNA的生物合成中心法则基因：是为生物活性产物编码的DNA功能片段，这些产物主要是蛋白质或是各种RNA复制的要点1半保留复制2有起始点、终止点和方向3半不连续复制第一节半保留复制半保留复制：当细胞分裂,DNA进行复制时，双螺旋结构解开而成为单链，用于合成新的互补链。子代细胞出现新的DNA双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的旧链。另一股单链完全重新合成的新链，且按碱基配对原则与旧链互补。1、Watson和Crick的半保留复制模型：DNA双螺旋的两条链碱基通过A-T、G-C之间的氢键联结，并且两条链互

2、补。因此，Watson和Crick提出DNA的半保留复制模型：双螺旋揭开，每条链作为模板，以四种脱氧核苷三磷酸（dNTP）为底物，在依赖于DNA的DNA聚合酶催化下，按照A-T、G-C配对方式，合成与两条模板链脱氧核苷酸对应的两条新链，然后以一新一旧脱氧多核苷酸组成的双链分别进入子细胞。2、模型的试验证明：1958年Meselson和Stahl用密度梯度离心法结合同位素标记法进行证明试验：（1）将大肠杆菌在含标记的15NH4Cl的培养基内，繁殖12代，保证DNA上的N都是15N；（2）将上述培养好的细菌转入到含1

3、4NH4Cl的培养基中继续培养，并在细菌刚转入14NH4Cl中（0代）以及在此培养基中分裂1、2、3、4代时分别取样分析；（3）DNA用密度梯度平衡离心法进行高速长时间离心，由于15N-DNA的比重大于14N-DNA，在氯化铯溶液中离心时分别处在不同密度的层次中（重在下，轻在上），结果：0代：两条单链全为重的（处于下层）；1代：全部为一轻一重的杂合分子（处于上层和下层之间一个单层）；2代：一种是15N-14N，与第1代的一样；另一种是全部轻的14N-14N。为1∶1；3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为1

4、∶3；4代：两者比为1∶7。DNA半保留复制的证据3、意义：DNA在代谢上的稳定保证了遗传信息的稳定性。第二节DNA复制的酶学1.底物：dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶：DNA聚合酶（DNA依赖的DNA聚合酶)DNA--pol3.模板：单链的DNA母链4.引物：寡核苷酸引物（RNA)5.其他酶和蛋白质因子：解链酶，解旋酶，单链结合蛋白，连接酶DNA聚合酶的活性5′至3′的聚合活性5′→3′方向核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性3′→5′外切酶活性一、聚合酶催化的反应5′至3′的聚合活性

5、（5′→3′）核酸外切酶活性3′→5′外切酶活性5′→3′外切酶活性聚合反应在DNA聚合酶催化下，四种脱氧核糖核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）被加到DNA链的3’末端，同时释放出无机焦磷酸。1、DNA链的游离3’-羟基对进入的dNTP磷原子发生亲核攻击，形成3’,5’-磷酸二酯键，并脱下焦磷酸2、形成磷酸二酯键的能量来自α-与β-磷酸基之间高能键的裂解3、聚合反应可逆，但随焦磷酸的水解可推动反应的完成4、DNA链由5’向3’方向延长5、需要有游离的3’-羟基，即需要引物链二、DAN聚合酶结构(

6、一)原核生物：polⅠ：与校读，修复有关A、DNA聚合酶活力：通过核苷酸聚合反应使DNA链沿5’→3’方向延长；B、3’→5’核酸外切酶活力：由3’端水解DNA链。在正常情况下该活力受抑制，一旦出现错配碱基时，聚合反应停止，该活力会切去错配碱基，起校对作用；C、5’→3’核酸外切酶活力：由5’端水解DNA链。切除嘧啶二聚体和RNA引物。小片段：5′→3′核酸外切酶活性大片段（Klenow片段）：聚合活性、3′→5′外切活性（常用的工具酶）polⅡ：以带有缺口的双链DNA为模板和引物，从5’→3’方向合成DNA，同

7、时具有3’→5’外切酶活力。可能在DNA的修复中起作用。polⅢ：真正起复制作用的酶。由10种亚基组成的不对称二聚体，α、ε、θ组成核心酶活性：聚合活性、3′→5′外切活性α+ε+θpolⅢ（核心酶）polⅢ（核心酶）+τpolⅢ’polⅢ’+γ+δpolⅢ*（全酶）α具有聚合酶活力，ε具有校对功能，θ是组建核心酶因子，τ是二聚化因子，γ和δ是延长因子，β识别引物并引导聚合酶结合，复制起始时被释放。pol只作用于有缺口的双链DNA，pol’可作用于有引物的长单链DNA，pol*是天然的聚合酶（二）真核生物（DNA

8、-pol）：DNA聚合酶α：与随从链的合成有关。需要以缺口双链或带引物的单链DNA为模板，引物是DNA或RNA短链，RNA引物由引物合成酶合成DNA聚合酶β：核酸外切酶活性，与修复有关DNA聚合酶γ：存在于线粒体。以RNA为模板，以DNA短链为引物DNA聚合酶δ：与领头链的合成有关。具有3’→5’外切酶活力DNA聚合酶ε：与校读、修复和填补缺口有关核酸外切酶活性和即时校读