第十三章 DNA的生物合成化药课件

第十三章

DNA的生物合成

第十三章DNA的生物合成

1转录逆转录翻译RNA复制RNA复制分子生物学中心法则DNAProteinRNA转录逆转录翻译RNA复制RNA复分子生物学中心2生命是…………….自我繁殖系统生命是…………….自我繁殖系统3繁衍后代生殖细胞DNA繁衍后代生殖细胞DNA4DNA双螺旋的每条链由四种小分子连接而成DNA双螺旋的每条链由四种小分子连接而成5繁殖就是将DNA双螺旋传给后代繁殖就是将DNA双螺旋传给后代6第十三章DNA的生物合成化药课件7第十三章DNA的生物合成化药课件8母链全保留式半保留式混合式子链子链继承母链的遗传信息三种可能的方式13.1.1DNA的半保留复制

母链全保留式半保留式混合式子链子链继承母链的遗9亲代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-DNA混合123亲代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-10重带子一代重带轻带全保留复制子二代重带轻带含15NDNA的母体菌普通14NH4Cl培养液重带子一代重带轻带全保留复制子二代重带轻带含15NDNA普通11重带子一代中间带子二代中间带混合式复制普通14NH4Cl培养液重带子一代中间带子二代中间带混合式复制普通14NH4Cl培养12含15NDNA的母体菌密度梯度离心结果DNA半保留复制1958M.MesselsonF.W.Stahl重带子二代轻带中间带子一代中间带普通14NH4Cl培养液含15NDNA密度梯度DNA半保留复制1958M.Mess13全保留复制混合式复制DNA半保留复制全保留复制混合式复制DNA半保留复制14半保留复制

（semiconservativereplication)

AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC半保留复制

（semiconservativereplic15DNA半保留复制的原理：

•复制时母链的双链DNA解开成各自

作为模板指导子代合成互补链。

•子代的两条链，一条来自亲代，

另一条重新合成。

•由于碱基互补，子代DNA双链和

亲代DNA碱基序列一致。DNA半保留复制的原理：

•复制时母链的双链DNA解开成各16DNA半保留复制的意义•子代保留了亲代DNA的全部信息•DNA通过复制和基因表达决定生物特性•体现了遗传过程的相对保守性DNA半保留复制的意义1713.1.2DNA复制的起始点和方向

A放射自显影图像（原核生物DNA的双向复制）复制子。DNA的复制开始于染色体上固定的起始点：起始点是含100-200个碱基对的一段DNA.13.1.2DNA复制的起始点和方向A放射18B复制示意图（原核生物DNA的双向复制）形B复制示意图形19E.coli复制起始点E.coli复制起始点20（1）DNA聚合酶DNA-polIII：多种亚基组成的不对称二聚体α（5’→3’DNA聚合酶活性）核心酶ε（3’→5’核酸外切酶活性）θDNA-polIIDNA-polI：切除RNA引物、校读、填补空隙。Klenow片段（DNA聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性）小片段（5’→3’核酸外切酶活性）13.2原核生物DNA的复制

13.2.1酶和蛋白（1）DNA聚合酶13.2原核生物D21DNA复制所需原料：底物：dNTP(dATPdGTPdCTPdTTP)聚合酶（polymerase）：DNA-pol依赖DNA的DNA聚合酶模板(template)：解开成单链的DNA母链引物(primer)：提供3’-OH末端,使dNTP聚合其它酶类及蛋白因子

主要涉及的酶类：•DNA聚合酶•解螺旋酶拓扑酶•引物酶•连接酶（2）其它酶和蛋白质DNA复制所需原料：（2）其它酶和蛋白质22解螺旋酶helicaseDNA拓朴异构酶DNAtopoisomerase单链DNA结合蛋白SSB(singlestrandDNAbindingprotein)解开、理顺DNA链、维持DNA单链状态解螺旋酶DNA拓朴异构酶单链DNA结合蛋白解开、理顺D23RNA引物3’-OH末端（2）冈崎片段的

RNA引物RNA引物3’-OH末端（2）冈崎片段的

RNA引物2413.2.2大肠杆菌DNA复制的起始：

复制是在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸的。一段RNA引物可以提供3’-OH末端，供dNTP加入、延长之用。引物为何是RNA而不是DNA？分析：•DNA聚合酶没有催化两个游离dNTP聚合的能力，而RNA聚合酶（引物酶primase）可以催化两个游离的NTP聚合。•引物体（primosome）。13.2.2大肠杆菌DNA复制的起始：

复制是253.双链DNA复制的分子机制13.2.3延伸：冈崎片段和半不连续复制

前导链(leadingstrand):顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的。后随链(laggingstrand):逆着解链方向生成的若干短片段（冈崎片段），再通过酶的作用连接的子链，复制是不连续进行的。3.双链DNA复制的分子机制13.2.3延伸：冈崎片段26领头链Leadingstrand随从链Laggingstrand领头链随从链27DNA连接酶(DNAligase)：冈崎片段通过DNA连接酶形成后随链连接DNA链3’-OH末段和相邻DNA链5’-P末段，生成磷酸二酯键，消耗ATP。连接碱基互补基础上双链中的单链缺口。后随链的三个步骤：起始，延长，终止DNA连接酶(DNAligase)：28领头链的合成目录领头链的合成目录29随从链的合成目录随从链的合成目录3013.2.4复制的终止

终止子13.2.4复制的终止

终止子3113.3真核生物DNA的复制多个起始点5种聚合酶复制过程：SV40DNA,酵母DNA13.2.3真核生物DNA复制特点：p350（5）端粒的复制13.3真核生物DNA的复制多个起始点3213.4逆转录作用RNA-dependentDNApolymerase,reversetranscriptase(逆转录酶）逆转录病毒（retrovirus)逆转录过程：体内体外（cDNA)Acquiredimmuno-deficiencysyndrom,AIDSHumanimmuno-deficiencyvirus,HIV13.4逆转录作用3313.5

DNA的损伤与修复13.5.1DNA的损伤的产生紫外线、电离辐射、化学诱变剂13.5.2损伤的修复（1）直接修复：光修复：光修复酶使TT复原（2）切除修复：紫外线损伤为例原核生物用UvrA、UvrB、UvrC切除，

DNA-polⅠ、DNA连接酶修复DNA-pol、

DNA-pol、DNA连接酶修复

着色性干皮病：DNA修复能力的缺陷

13.5DNA的损伤与修复34着色性干皮病着色性干皮病(XP)与共济失调毛细血管扩张症一样，属DNA修复缺陷所致的遗传性共济失调综合征。XP是常染色体隐性遗传病，具有遗传异质性。

本病的主要特征是皮肤光敏和早发性肉瘤，初期表现为皮肤病症状，如光敏、雀斑、角化、毛细血管扩张、皮肤癌(黑素瘤、鳞状基底细胞瘤)。神经系统症状包括精神发育迟滞、痴呆、周围神经病、共济失调、舞蹈手足徐动症、癫痫发作、痉挛性四肢瘫、耳聋、头及身材矮小和性腺发育不足等。皮肤损伤于婴儿期出现，神经系统症状在30岁以前逐步发展，患者在11～20岁时可因转移性肿瘤而死亡。病检可见大脑、小脑、脑干神经元变性缺失。病检基因XP分7个互补组(A-G)，6个已被克隆，即XPA、ERCC-3、XPC、ERCC-2、ERCC-4、ERCC-5。着色性干皮病着色性干皮病(XP)与共济失调毛细血管扩张症3513.6DNA重组和克隆13.6DNA重组和克隆36第十三章

DNA的生物合成

第十三章DNA的生物合成

37转录逆转录翻译RNA复制RNA复制分子生物学中心法则DNAProteinRNA转录逆转录翻译RNA复制RNA复分子生物学中心38生命是…………….自我繁殖系统生命是…………….自我繁殖系统39繁衍后代生殖细胞DNA繁衍后代生殖细胞DNA40DNA双螺旋的每条链由四种小分子连接而成DNA双螺旋的每条链由四种小分子连接而成41繁殖就是将DNA双螺旋传给后代繁殖就是将DNA双螺旋传给后代42第十三章DNA的生物合成化药课件43第十三章DNA的生物合成化药课件44母链全保留式半保留式混合式子链子链继承母链的遗传信息三种可能的方式13.1.1DNA的半保留复制

母链全保留式半保留式混合式子链子链继承母链的遗45亲代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-DNA混合123亲代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-46重带子一代重带轻带全保留复制子二代重带轻带含15NDNA的母体菌普通14NH4Cl培养液重带子一代重带轻带全保留复制子二代重带轻带含15NDNA普通47重带子一代中间带子二代中间带混合式复制普通14NH4Cl培养液重带子一代中间带子二代中间带混合式复制普通14NH4Cl培养48含15NDNA的母体菌密度梯度离心结果DNA半保留复制1958M.MesselsonF.W.Stahl重带子二代轻带中间带子一代中间带普通14NH4Cl培养液含15NDNA密度梯度DNA半保留复制1958M.Mess49全保留复制混合式复制DNA半保留复制全保留复制混合式复制DNA半保留复制50半保留复制

（semiconservativereplication)

AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC半保留复制

（semiconservativereplic51DNA半保留复制的原理：

•复制时母链的双链DNA解开成各自

作为模板指导子代合成互补链。

•子代的两条链，一条来自亲代，

另一条重新合成。

•由于碱基互补，子代DNA双链和

亲代DNA碱基序列一致。DNA半保留复制的原理：

•复制时母链的双链DNA解开成各52DNA半保留复制的意义•子代保留了亲代DNA的全部信息•DNA通过复制和基因表达决定生物特性•体现了遗传过程的相对保守性DNA半保留复制的意义5313.1.2DNA复制的起始点和方向

A放射自显影图像（原核生物DNA的双向复制）复制子。DNA的复制开始于染色体上固定的起始点：起始点是含100-200个碱基对的一段DNA.13.1.2DNA复制的起始点和方向A放射54B复制示意图（原核生物DNA的双向复制）形B复制示意图形55E.coli复制起始点E.coli复制起始点56（1）DNA聚合酶DNA-polIII：多种亚基组成的不对称二聚体α（5’→3’DNA聚合酶活性）核心酶ε（3’→5’核酸外切酶活性）θDNA-polIIDNA-polI：切除RNA引物、校读、填补空隙。Klenow片段（DNA聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性）小片段（5’→3’核酸外切酶活性）13.2原核生物DNA的复制

13.2.1酶和蛋白（1）DNA聚合酶13.2原核生物D57DNA复制所需原料：底物：dNTP(dATPdGTPdCTPdTTP)聚合酶（polymerase）：DNA-pol依赖DNA的DNA聚合酶模板(template)：解开成单链的DNA母链引物(primer)：提供3’-OH末端,使dNTP聚合其它酶类及蛋白因子

主要涉及的酶类：•DNA聚合酶•解螺旋酶拓扑酶•引物酶•连接酶（2）其它酶和蛋白质DNA复制所需原料：（2）其它酶和蛋白质58解螺旋酶helicaseDNA拓朴异构酶DNAtopoisomerase单链DNA结合蛋白SSB(singlestrandDNAbindingprotein)解开、理顺DNA链、维持DNA单链状态解螺旋酶DNA拓朴异构酶单链DNA结合蛋白解开、理顺D59RNA引物3’-OH末端（2）冈崎片段的

RNA引物RNA引物3’-OH末端（2）冈崎片段的

RNA引物6013.2.2大肠杆菌DNA复制的起始：

复制是在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸的。一段RNA引物可以提供3’-OH末端，供dNTP加入、延长之用。引物为何是RNA而不是DNA？分析：•DNA聚合酶没有催化两个游离dNTP聚合的能力，而RNA聚合酶（引物酶primase）可以催化两个游离的NTP聚合。•引物体（primosome）。13.2.2大肠杆菌DNA复制的起始：

复制是613.双链DNA复制的分子机制13.2.3延伸：冈崎片段和半不连续复制

前导链(leadingstrand):顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的。后随链(laggingstrand):逆着解链方向生成的若干短片段（冈崎片段），再通过酶的作用连接的子链，复制是不连续进行的。3.双链DNA复制的分子机制13.2.3延伸：冈崎片段62领头链Leadingstrand随从链Laggingstrand领头链随从链63DNA连接酶(DNAligase)：冈崎片段通过DNA连接酶形成后随链连接DNA链3’-OH末段和相邻DNA链5’-P末段，生成磷酸二酯键，消耗ATP。连接碱基互补基础上双链中的单链缺口。后随链的三个步骤：起始，延长，终止DNA连接酶(DNAligase)：64领头链的合成目录领头链的合成目录65随从链的合成目录随从链的合成目录6613.2.4复制的终止

终止子13.2.4复制的终止

终止子6713.3真核生物DNA的复制多个起始点5种聚合酶复制过程：SV40DNA,酵母DNA13.2.3真核生物DNA复制特点：p350（5）端粒的复制13.3真核生物DNA的复制多个起始点6813.4逆转录作用RNA-dependentDNApolymerase,reversetranscriptase(逆转录酶）逆转录病毒（retrovirus)逆转录过程：体内体外