十二核酸的生物合成专家讲座.pptx

第十二章核酸生物合成主要内容中心法则（centraldogma）复制：是亲代双链DNA按碱基配对标准，准确形成两个相同核苷酸序列子代DNA分子过程。两条DNA链都可作为复制模板。转录：是以一条DNA链为模板，将DNA链上储存遗传信息按碱基配对标准准确转换成互补mRNA过程。翻译：是以mRNA为模板，将mRNA上遗传信息转换成蛋白质氨基酸序列过程。中心法则：遗传信息由DNAmRNAPro流动路径。DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶催化下按碱基互补标准合成两条与模板链互补新链，以组成新DNA分子。这么新形成两个DNA分子与亲代DNA分子碱基次序完全一样。因为子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成，这种复制方式称为半保留复制。Meselson-stahl试验（a）密度梯度离心DNA带（b）对应于左侧DNA带解释（二）DNA复制起点和方向方向：复制叉从起始点出发，沿DNA移动，移动方向与前导链延长方向相同。复制可能是单向，也可能是双向，两个方向复制速度不一定相同。大多数是双向。眼状结构：线状DNA分子上正在复制部分形成；θ结构：环状DNA分子上正在复制部分形成。DNA双向和单向复制两种复制模式（a）单向复制模式（b）大肠杆菌染色体DNA双向复制模式单向复制最早研究DNA复制起点和方向是J.Cairns（1963年）。DNAReplication原核生物：只有一个复制原点。第二次复制可在第一次复制完成之前开始复制。真核生物；可在DNA链上多个不一样位点同时起始复制。所以真核生物DNA复制速度比原核生物快些。（三）DNA复制过程（原核生物）DNA合成是以四种脱氧核苷三磷酸即dATP、dGTP、dCTP、dTTP为前体，在DNA聚合酶催化下，向DNA3′—OH端添加脱氧核苷酸，在DNA3′—OH与添加脱氧核苷酸5′—磷酰基间形成3，5—磷酸二酯键，反应中脱去一个焦磷酸基团。合成方向：5′3′添加到链上每个核苷三磷酸是按照模板链次序由碱基互补配对标准选择。反应通式可写为：（NMP）n—3′—OH＋dNTP（NMP）n＋1—3′—OH＋PPi1、DNA聚合酶ⅠpolⅠ(1)具5′3′聚合酶活性将脱氧核糖核苷三磷酸dNTP逐一添加到含有3′—OH末端多核苷酸链上形成3，5—磷酸二酯键。特点：A：底物为dNTP；B：DNA模板(3′5′)；C：引物：RNA引物（带3′—羟基）；D：方向5′3′；F：产物DNA性质与模板相同。DNA聚合酶催化链延长反应(2)含有3′5′端核酸外切酶活性有校对功效，能在3′—OH端将DNA链水解。以确保DNA复制真实性。DNA聚合酶3´-5´外切酶水解位点(3)含有5′3′端核酸外切酶活性由5′端水解DNA链，主要是切去一小段DNA，包含RNA引物和损伤DNA部分。polⅠ主要功效：用于修复DNA双螺旋区中单链区，这些单链区是在DNA复制时或DNA受损伤后留下。活性高。DNA聚合酶5´-3´外切酶活力2、DNA聚合酶ⅡpolⅡ含有3′5′端核酸外切酶活性，主要负责DNA修复，在一定程度上参加DNA复制。活性低。功效不十分清楚，是一个修复酶。3、DNA聚合酶ⅢpolⅢ是使DNA链延长主要聚合酶，当前已知全酶是由7种多肽形成复合物，含有10种共22个亚基组分（α2ε2θ2ζ2г2δ2δ2′2χ2ψ2β2）和Zn原子。大肠杆菌DNA聚合酶Ⅲ全酶结构和功效（1）α亚基：具5′3′端聚合酶活性（需模板和引物）；（2）ε亚基具3′5′端核酸外切酶活性。校对作用，以提升保真性；（3）α、ε、θ亚基相连形成关键酶polⅢ，θ亚基起组建作用；（4）关键酶+ζ亚基后成为二聚体，称为polⅢ′；（5）polⅢ′与γ、δ亚基结合，形成polⅢ′，γ、δ亚基可增强酶与模板结合；（6）polⅢ′′与β亚基结合形成全酶，β亚基如同夹子，夹住DNA向前滑动，不脱离，提升连续合成能力。大肠杆菌三种DNA聚合酶比较polⅠ不是DNA复制酶，理由：A、该酶合成DNA速度太慢，只是细胞内DNA复制速度1%；B、连续合成能力较低，而细胞内DNA复制不会频繁中止；C、许多基因突变都会影响DNA复制，但都与polⅠ无关。3、双链DNA复制分子机制在一个复制叉内两条链复制方向、合成方式、复制速度是不一样。前导链（leadingstrand)：以一条链（3’→5’）为模板时，子代链合成方向是5’→3’，合成是连续，合成速度较快。后随链(laggingstrand):以另一条亲代链（5’→3’）为模板时，子代链合成方向不能按照3’→5’方向进行，因为迄今没有发觉这么DNA聚合酶，所以只能合成方向为5’→3’方向许多DNA小片段（约1000--------dp，7-----10S），为1968年日本人冈崎等人发觉，叫冈崎片段，然后在DNA连接