核酸与蛋白质的生物合成讲义.doc

DNA的生物合成

复制（replication）：以DNA为模板，合成两个完全相同的双链子代DNA的过程。
转录（transcription）：在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。
翻译（translation）：在RNA控制下，根据核酸链上每三个核苷酸决定一个AA的三联体密码规则，合成出具有特定顺序的蛋白肽链过程。
遗传学的中心法则：
DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；
通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。它们的遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；
通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就称为反中心法则。

第一节DNA复制的特点

一、半保留复制407
1958年由M.Meselson和F.Stahl证明DNA的半保留复制。
半保留复制:
以DNA为模板，合成两个完全相同的双链子代DNA的过程。其中,每个子代分子的一条链来自于亲代DNA,另一条链为新合成的
二、有复制起始点
复制子（replicon)：基因组能独立进行复制的单位。含有控制复制起始的起点，也可能含有一个复制终点。
起始位点（原点origin）：具有特定核苷酸排列顺序的片段
原核生物的复制子通常为一个；
真核生物则为多个复制子。
三、复制方向
多数：双向复制
低等生物：单向复制（滚环复制）
四、需要RNA引物
DNA聚合酶以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer)，聚合子代DNA链。
RNA引物的大小:原核生物通常为50～100个核苷酸，真核生物约为10个核苷酸。
RNA引物的碱基顺序，与模板DNA的碱基顺序相配对。
五、半不连续复制418
DNA聚合酶只能以5‘→3’方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3‘→5’。
因此，分别以两条反平行的DNA链作为模板聚合子代DNA时的方式是不同的。
以3‘→5’方向的亲代DNA链作模板时，子代链的聚合方向为5‘→3’,复制是连续进行的，该链称为领头链(leadingstrand)。
亲代DNA双链复制时是逐步解开的，以5‘→3’方向的亲代DNA链为模板时,子链的合成是不连续的，该链称为随从链(laggingstrand)。
复制时，由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazakifragment)。
冈崎片段的大小
原核生物中约为1000～2000bp(basepair)，
真核生物约为100bp。
六、DNA复制的酶学410
(一)、拓扑异构酶(topoisomerase)419
生物体内的DNA分子常处于负超螺旋态（三级结构）。复制前，需改变DNA分子拓扑构象，避免DNA分子打结、缠绕、连环。
1、拓扑异构酶Ⅰ
最初是从大肠杆菌中分离到的-蛋白；
先将双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。
反应不需ATP供能
2、拓扑异构酶Ⅱ
又称DNA旋转酶（DNAgyrase)，
可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解后，再将其连接起来。
需ATP供能。
（二）解螺旋酶helicase：421
大肠杆菌中发现的解螺旋酶为DnaB。
可以将DNA双链解开成为单链。
每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。
（三）、单链DNA结合蛋白421
singlestrandbindingprotein,SSB，又称螺旋去稳蛋白（HDP），为与单链DNA结合的蛋白质因子
作用：①稳定DNA解开的单链；②阻止复性、保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
（四）引物酶primase：
一种RNA聚合酶，在复制起点处以DNA为模板，催化合成一小段互补的RNA。
引物酶能直接在单链DNA模板上催化游离的NTP合成一小段RNA。
作用：提供3’-OH，以用于DNA聚合酶催化链的延伸。
（五）DNA聚合酶410
1、DNA聚合酶的反应特点
（1）、底物：dNTP,N=A,T,C,G
（2）、模板：DNA
（3）、引物：提供3-OH末端
（4）、子链的延伸方向：5`3`：
2、DNA聚合酶的活性：
53的聚合活性
53核酸外切酶活性
35核酸外切酶活性
复制
修复
切除引物、修复
功能
20
40
400
分子数/细胞
10
1
1
亚基数
-
-
+
5外切酶活性
+
+
+
5外切酶活性
+
+
+
5聚合酶活性
polIII
polII
polI

polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段
polⅡ多亚基酶。它参与DNA损伤的应急状态修复。
polⅢ由十种亚基