核酸的生物合成医学知识培训课件

1、核酸的生物合成医学知识核酸的生物合成医学知识第一节 DNA的生物合成DNA是遗传信息的储存者和携带者。遗传信息在DNA中以密码（碱基排列顺序）的形式储存，表现为特定的核苷酸排列顺序。自我复制：即DNA可以以自身为模板来合成新的DNA分子，把遗传信息一代代传递下去，从而保证子代和亲代在遗传上的一致性。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 2第一节 DNA的生物合成DNA是遗传信息的储存者和携带者。一、复制复制：遗传信息以碱基排列顺序的方式储存在DNA分子中，以亲代DNA为模板合成子代DNA时，即将遗传信息准确地复制到子代DNA分子上，这一过程称为复制。在细胞分裂的过程中，通过DNA复制

2、把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞，从而保证子代与亲代在遗传上的一致性。DNA复制方法：半保留复制（是DNA特有的生物合成方法）核酸的生物合成医学知识Biochemistry 3一、复制复制：遗传信息以碱基排列顺序的方式储存在DNA分子中（一）DNA的半保留复制复制依据：DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则，在这两条链上各形成一条互补链，这样便形成了两个新的子代DNA分子。半保留复制：DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，

3、另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。 发生部位：细胞核、线粒体、叶绿体。参与DNA复制的酶：DNA聚合酶、引物酶、DNA连接酶。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 4（一）DNA的半保留复制复制依据：DNA复制时，亲代DNA的DNA的半保留复制核酸的生物合成医学知识Biochemistry 5DNA的半保留复制核酸的生物合成医学知识Biochemist（二）DNA的复制过程复制的过程1.复制的起始 2.RNA引物的合成3.DNA链的合成 4.复制的终止核酸的生物合成医学知识Biochemistry 6（二）DNA的复制过程复制的过程核酸的生物合成医学知识Bio1.复制起始

4、复制起始点：DNA的复制都是从某一特定位置开始的，这一位置叫复制起始点。该区域一般富含A、T两种碱基。复制眼：由能识别起始点的单链结合蛋白与复制起始点相结合，然后DNA双链被解开所形成的“眼”状结构。复制叉：在复制眼的两端出现的两个叉状生长点。双向复制：即原核生物从一个固定的起始点上开始，向两个相反方向进行复制。区别：原核生物复制起始点只有一个，真核生物复制起始点有多个。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 71.复制起始复制起始点：DNA的复制都是从某一特定位置开始的复制起始核酸的生物合成医学知识Biochemistry 8复制起始核酸的生物合成医学知识Biochemistry 8

5、2.RNA引物的合成引物：在每一个复制起始点，DNA的合成必须要一段RNA作为引物，即以亲代DNA的单链为模板，在引物酶（RNA聚合酶）的催化下，合成一段含有50100个核苷酸的RNA短链，方向为53，与亲代DNA单链成逆向平行。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 92.RNA引物的合成引物：在每一个复制起始点，DNA的合成必3.DNA链的合成连续复制:不连续复制:冈崎片段：在以53链为模板时，在DNA聚合酶催化下所合成的不连续的DNA小片段(长度约1000-2000个核苷酸)，这些片段根据发现者命名为冈崎片段。前导链：在以35链为模板时，新生的DNA以53方向连续合成，这条新生D

6、NA链称为前导链。后随链：在以53链为模板时，新生的DNA以35方向不连续合成，这条新生DNA链称为后随链。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 103.DNA链的合成连续复制:核酸的生物合成医学知识BiochDNA的不连续复制核酸的生物合成医学知识Biochemistry 11DNA的不连续复制核酸的生物合成医学知识Biochemist4.复制终止DNA链的中断：当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其上的RNA引物在核酸酶的催化下，先后被水解切除掉。DNA链的连接：引物脱落后所留下的缺口，在DNA聚合酶催化下，用脱氧核苷酸配对填补上，再由DNA连接酶催化，把各短片段连接起来，并修复掺

7、入DNA链的错配碱基。这样以两条亲代DNA链为模板，各自形成了一条新的DNA互补链，构成了两个DNA双螺旋分子，每个分子中一条链来自亲代DNA，另一条链则是新合成的。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 124.复制终止DNA链的中断：当新形成的冈崎片段延长至一定长度二、逆转录作用1.逆向转录2.逆转录酶：催化逆转录反应的酶。3.病毒逆转录的过程： 以病毒RNA为模板，在逆转录酶和tRNA引物的作用下，合成RNA-DNA杂合链，随后以新合成的DNA链为模板形成DNA-DNA双链，同时降解释放出RNA链； 新合成的DNA双链转入细胞核内，进入宿主细胞，并随寄主DNA一起复制传递至子代细

8、胞。 以RNA为模板合成DNA，这与通常转录过程中遗传信息从DNA到RNA的方向相反，故称为逆转录作用。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 13二、逆转录作用1.逆向转录2.逆转录酶：催化逆转录反应的酶。三、突变突变：DNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致DNA的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性，称为DNA的突变。突变的方式： 1.碱基置换突变：由一个错误的碱基对替代一个正确的碱基对的突变叫碱基置换突变。 2.插入突变：基因中插入一个或几个碱基对，会使DNA的阅读框架（读码框）发生改变，导致插入之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一

9、种异常的多肽链。 3.缺失突变：基因中缺失一个或几个碱基对，会使DNA的阅读框架（读码框）发生改变，导致缺失部位之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 14三、突变突变：DNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，三、突变自发突变：在自然条件下发生的，由生物体内固有的诱变剂引发的突变叫自发突变。诱发突变：由人工利用物理因素或化学药剂诱发的突变叫诱发突变。 诱变剂：凡能提高突变率的任何理化因子都可称为诱变剂。常见的诱变剂：碱基类似物、亚硝酸、羟胺、紫外线、 X 射线、射线、热处理等，还有一些来自于其他微生物的 DNA 片段、转

10、座子等生物因子等都可诱发突变。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 15三、突变自发突变：在自然条件下发生的，由生物体内固有的诱变剂 DNA突变的类型 -T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-转换 -T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入A -T-C-G-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-G-A-C-A-T-G-C-缺失T野生型基因 -T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G- -A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C- -T-C-G-T-C-T-G

11、-T-A-C-G- -A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换碱基对的置换移码突变核酸的生物合成医学知识Biochemistry 16 DNA突变的类型 -T-C-G-G-C-T-G-T-A-四、DNA的损伤与修复DNA分子的损伤：由于复制差错或某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，引起生物突变和致死的作用，造成DNA分子结构和功能的破坏，称为DNA分子的损伤。紫外线对DNA分子损伤机理：紫外线主要作用在DNA上,因为用波长260nm紫外线照射细菌时,杀菌率和诱变率都有最强,而这个波长正是DNA的吸收峰。紫外线照射后使同一链上的两个邻接嘧啶核苷酸的共价联结,形成胸嘧啶二聚体（

12、TT）、胞嘧啶二聚体腺(CC）以及胞嘧啶和胸嘧啶二聚体（CT）。这些嘧啶二聚体使双螺的两链的键减弱，使DNA结构局部变形，严重影响照射后DNA的复制和转录。 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 17四、DNA的损伤与修复DNA分子的损伤：由于复制差错或某些理DNA损伤修复的途径（1）光修复：在损伤部位就地修复；（2）切除修复：取代损伤部位；（3）重组修复：越过损伤部位而进行修复。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 18DNA损伤修复的途径（1）光修复：在损伤部位就地修复；核酸的光修复细菌经紫外线照射后，细胞内的光复合酶与紫外线照射所形成的嘧啶二聚体结合，形成酶和DNA

13、的复合物，但不能解开二聚体。修复机理：这时用可见光照射，使光复活酶激活，并利用可见光提供的能量，使二聚体解开成为单体，同时酶从复合物中释放出来，使DNA恢复正常。局限性：是一种高度专一的修复形式，只分解由于UV照射而形成的嘧啶二聚体。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 19光修复细菌经紫外线照射后，细胞内的光复合酶与紫外线照射所形成切除修复（暗修复）这是一种比较普遍的修复机制，该修复过程具有更重要的意义，它并不表示修复过程只在黑暗中进行，而只是说，光不起任何作用。切除修复：即在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的含 有二聚体的DNA 部分切除掉，然后通过新的核苷酸链的再合成切去

14、的部分，所以又叫做切除修复 。切除修复方式：一是先补后切，一是先切后补。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 20切除修复（暗修复）这是一种比较普遍的修复机制，该修复过程具有重组修复（复制后修复）重组修复：受损伤的DNA在进行复制时，跳过损伤部位，在子代DNA链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用DNA聚合酶和连接酶作用修复母链的空缺，此过程即重组修复。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 21重组修复（复制后修复）重组修复：受损伤的DNA在进行复制时，知识点1.突变的方式2.DNA修复的方式3.转录与逆转录

15、4.复制及其过程5.复制眼、复制叉6.连续复制、不连续复制7.前导链、后随链8.冈崎片断核酸的生物合成医学知识Biochemistry 22知识点1.突变的方式核酸的生物合成医学知识Biochemis第二节 RNA的生物合成一、RNA的转录二、转录后加工三、RNA的复制核酸的生物合成医学知识Biochemistry 23第二节 RNA的生物合成一、RNA的转录核酸的生物合成医学知一、RNA的转录转录：在生物细胞内以DNA为模板合成与DNA某段核苷酸顺序相对应的RNA分子，将遗传信息传递到RNA分子的过程，称为转录。转录的不对称性：在转录过程中，DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，这称为

16、转录的不对称性。模板链：在转录过程中，DNA的二条链中用作模板的链称为模板链或反意义链。编码链：模板链互补的另一条链称为编码链或有意义链。转录方向：即RNA延伸方向53（见图8-8） 转录部位： 原核生物在含有DNA的拟核区 真核生物在细胞核（mRNA和tRNA在核质中，rRNA在核仁中)核酸的生物合成医学知识Biochemistry 24一、RNA的转录转录：在生物细胞内以DNA为模板合成与DNA编码链5-CCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA-3 模板链3-GGTCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-5RNA链 5-C

17、CAGCCCGCCUAAUGAGCGGGCUUUUUUUUOH3核酸的生物合成医学知识Biochemistry 25编码链5-CCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTRNA聚合酶 （转录酶)RNA聚合酶:以NTP为底物，以DNA为模板，按碱基配对规律，催化合成与DNA链互补的RNA链 。RNA聚合酶结构：其活性形式为全酶，由5种不同的多肽链构成，按分子量大小排列分别为(155000)，(151000)，(7000)，(36500)和(11000)。核心酶：除了因子以外的亚基，用于催化RNA链的合成。因子的作用：就是识别转录的起始位置，并使RNA聚合酶结合在启动子部位。亚基组成：a2bb

18、ws a2bbw + s 全酶 核心酶核酸的生物合成医学知识Biochemistry 26RNA聚合酶 （转录酶)RNA聚合酶:以NTP为底物，以DN真核细胞的三种RNA聚合酶 酶位置产物活性比较对-鹅膏蕈碱的敏感性RNA聚合酶核仁rRNA高不敏感RNA聚合酶核质mRNA中敏感RNA聚合酶核质tRNA低介于酶和酶之间核酸的生物合成医学知识Biochemistry 27真核细胞的三种RNA聚合酶 酶位置产物活性比较对-鹅膏蕈碱RNA的转录过程1.转录的起动2.RNA链的延长3.转录的终止核酸的生物合成医学知识Biochemistry 28RNA的转录过程1.转录的起动核酸的生物合成医学知识Bio

19、c1.转录的起动与DNA合成的区别之一：RNA的合成不需要引物。转录起始点的识别：全酶中的亚基会选择正确的起点，RNA聚合酶先与DNA模板上的特殊启动子部位结合，使DNA双链打开。三元起始复合物：第一个核苷三磷酸结合到转录起始位点，便形成了启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时亚基被释放脱离核心酶。磷酸二酯键形成：第二个核苷酸进入，连接到第一个核苷酸的3羟基上，形成了第一个35-磷酸二酯键。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 291.转录的起动与DNA合成的区别之一：RNA的合成不需要引物2.RNA链的延长从起始到延伸的转变过程

20、，核心酶与DNA的结合松弛，核心酶可沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到生长的RNA链的3-OH端，催化形成磷酸二酯键。转录延伸方向：沿DNA模板链的35方向按碱基配对原则向53方向延长。 原料：ATP、GTP、CTP、UTP4种三磷酸核苷酸核酸的生物合成医学知识Biochemistry 302.RNA链的延长从起始到延伸的转变过程，核心酶与DNA的结3.转录的终止终止子：在DNA分子上具有使RNA聚合酶停止合成RNA和释放RNA链的特殊碱基顺序称为终止子。这些终止信号有的能被RNA聚合酶自身识别，而有的则需要有因子的帮助。 因子：一个分子量很大的四聚体蛋白质，它能与RN

21、A聚合酶结合但不是酶的组分。它的作用是识别终止信号并阻止RNA聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的RNA链。 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 313.转录的终止终止子：在DNA分子上具有使RNA聚合酶停止合二、转录后加工 转录后加工：在转录中新合成的RNA往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的RNA分子，这一过程称为转录后加工。 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 32二、转录后加工 转录后加工：在转录中新合成的RNA往往是较大rRNA前体的加工1.剪切作用：需核酸酶参与。2.甲基化修饰：修饰在碱基上。3.自我

22、剪接：一种核酶的作用。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 33rRNA前体的加工1.剪切作用：需核酸酶参与。核酸的生物合成tRNA前体的加工1.切除多余的核苷酸：RNase 切除5 端和3端多余的核苷酸；2. 3末端加-CCA：在核苷酸基转移酶催化下完成3末端添加CCA。3.修饰: 修饰包括甲基化,脱氨基,还原反应等。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 34tRNA前体的加工1.切除多余的核苷酸：RNase 切除5核酸的生物合成医学知识培训课件三、RNA的复制RNA的复制：RNA病毒的遗传信息全部储存在RNA分子中， 它能通过复制合成与其自身相同的分子，这种以RNA作为

23、模板复制RNA分子的过程称为RNA的复制。噬菌体RNA的复制：RNA病毒的繁殖方式：一是以病毒RNA直接作为复制的模板；二是以病毒RNA为逆转录为DNA，然后从DNA转录出病毒RNA。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 36三、RNA的复制RNA的复制：RNA病毒的遗传信息全部储存在比较转录和复制的异同点 相同点：都以DNA为模板；遵循碱基互补配对原则。 不同点： 1.模板不同：转录以DNA单链为模版而复制以双链为模板 2.底物不同：复制是dATP、dGTP、dCTP、dTTP转录，ATP、GTP、CTP、UTP 3.引物不同：转录无引物；复制以一段特异的RNA为引物 4.酶体系不

24、同：转录用的是RNA聚合酶，复制用的是DNA聚合酶、引物酶和DNA连接酶。5.碱基配对不完全一样：转录中A对U，而复制中A对T核酸的生物合成医学知识Biochemistry 37比较转录和复制的异同点 相同点：都以DNA为模板；遵循碱基互知识点1.DNA生物合成的方式？2.半保留复制、前导链、后随链、冈崎片断？3.DNA突变及其主要方式？4.引起DNA突变的理化因素通常有哪些？5.DNA分子的损伤及其修复方法?6.RNA生物合成的方式？7.什么是模板链、编码链？8.RNA聚合酶的结构和功能？什么是因子？9.复制和转录的区别？10.什么是转录后加工？核酸的生物合成医学知识Biochemistry

25、 38知识点1.DNA生物合成的方式？核酸的生物合成医学知识Bio1.半保留复制2.复制叉3.逆转录4.冈崎片断5.突变6.修复7.损伤8.有意义链核酸的生物合成医学知识Biochemistry 391.半保留复制核酸的生物合成医学知识Biochemistry1.突变的方式有（ ）、（）和（ ），引起突变的物理因素有（ ），化学因素有（ ）。2.RNA聚合酶是由（ ）和（ ）可逆结合组成。 因子的作用是（ ）， 因子的作用是（ ）。3.病毒不含（ ），只含（ ），不能独立生活，只能依赖于（ ）繁殖。4.真核细胞RNA是在（ ）中进行转录，mRNA和tRNA是在（ ）被转录，rRNA是在（ ）被

26、转录。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 401.突变的方式有（ ）、（）和（ ），引起突变的物理因素有（1.DNA的生物合成主要是通过（ ）A.半保留复制 B.逆转录 C.连续复制 D.不连续复制2.下列关于RNA转录的叙述错误的是（ ）A.转录是以DNA为模板B.转录是以mRNA为模板C.真核细胞是在细胞核中进行转录D.DNA双链只有一条链被作为转录模板3.下列关于核酸的叙述正确地是（ ）A.核酸是遗传物质 B.核酸是生命的表现者和执行者C.核酸是营养物质 D.核酸只存在于细胞核中核酸的生物合成医学知识Biochemistry 411.DNA的生物合成主要是通过（ ）核酸的生物

27、合成医学知识1.DNA复制分为哪几个步骤？2.DNA损伤后有哪些修复步骤？3.简述RNA的转录过程。4.举例说明遗传与变异之间的关系。核酸的生物合成医学知识Biochemistry 421.DNA复制分为哪几个步骤？核酸的生物合成医学知识Bioc遗传与变异的关系遗传与变异的关系是矛盾的对立统一关系。由于遗传而确保了生物和人类种族的稳定性和世代延续性，是相对“不变”的；而变异是绝对的“变”，它使生物或人类原有的特性发生改变，从而产生出新的生物性状或类型，为生物或人类的进化与发展提供动力。没有变异，遗传只能是简单的重复，生物和人类就无法进化。因此，在维持物种的稳定性上，遗传与变异是对立的。然而，没

28、有遗传，变异就不能积累，新的变异就失去了意义，生物和人类同样也不能进化。所以，在进化方面，遗传和变异又是统一的。正确认识遗传与变异的关系，深入研究其实质和规律，并以此来能动地改造生物和人类自身，使遗传学更好地服务于人类 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 43遗传与变异的关系遗传与变异的关系是矛盾的对立统一关系。核酸的3大肠杆菌RNA聚合酶全酶由（ ） 组成；核心酶的组成是（ ） 。参与识别起始信号的是（ ） 因子。4基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称（ ） 链。5以RNA为模板合成DNA称（ ） ，由（ ） 酶催化。7基因突变形式分为：（ ） （ ） （ ） 。9所有冈崎片

29、段的延伸都是按（ ） 方向进行的。10前导链的合成是（ ） 的，其合成方向与复制叉移动方向（ ） ；随后链的合成是（ ） 的，其合成方向与复制叉移动方向（ ） 。 核酸的生物合成医学知识Biochemistry 443大肠杆菌RNA聚合酶全酶由（ ） 组成；核心酶的组成是（2参加DNA复制的酶类包括：（1）DNA聚合酶；（2）解链酶；（3）DNA聚合酶；（4）RNA聚合酶（引物酶）；（5）DNA连接酶。其作用顺序是：A（4）、（3）、（1）、（2）、（5） B（2）、（3）、（4）、（1）、（5）C（4）、（2）、（1）、（5）、（3）D（4）、（2）、（1）、（3）、（5）E（2）、（4）、（1）、（3）、（