生物化学-核酸的生物合成

生物化学——核酸的生物合成第1页/共28页

子代细胞的生长发育过程中，这些遗传信息通过转录传递给RNA，再由RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质执行各种各样的生物学功能，使后代表现出与亲代相似的遗传特征。

后来人们又发现，在宿主细胞中一些RNA病毒能以自己的RNA为模板复制出新的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以其RNA为模板合成DNA，称为逆转录这是中心法则的补充。第2页/共28页中心法则揭示的意义：

总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命。第3页/共28页

第一节DNA的合成第4页/共28页一、DNA的半保留复制

DNA在复制时，两条链解开分别作为模板，在DNA聚合酶的催化下按碱基互补的原则合成两条与模板链互补的新链，以组成新的DNA分子。这样新形成的两个DNA分子与亲代DNA分子的碱基顺序完全一样。由于子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。

第5页/共28页第6页/共28页一、复制原点

（一）复制原点与方向DNA复制必须在特定位置开始，该位置称为复制原点。真核生物染色体具有许多复制原点DnaADnaB(解螺旋酶)SSB大肠杆菌DNA复制起点在起始阶段的结构模型第7页/共28页DNA复制的方向环状DNA复制时所形成的θ结构起始点复制叉的推进复制叉起始点起始点起始点复制叉复制叉未复制DNA单向复制双向复制第8页/共28页

真核生物的复制都是双向的，且没有固定的复制终点。第9页/共28页解旋酶DNA聚合酶III解链酶RNA引物引物酶和引发体DNA聚合酶ISSB3´3´5´3´5´5´RNA引物（二）半不连续的复制机制第10页/共28页（三）原核生物DNA聚合反应有关的酶类

（1）DNA聚合酶:(DNApolymetases)（2）引物酶(peimase)和引发体(primosome)

启动RNA引物链的合成。（3）DNA解链酶(DNAhelicase)（4）单链结合蛋白(single-strandbindingprotein)SSB:结合在解开的DNA单链上，防止重新形成双

螺旋。第11页/共28页（5）拓扑异构酶(topoisomerase):兼具内切酶和连接

酶活力，能迅速将DNA超螺旋或双螺旋紧张状态变

成松驰状态，便于解链。（6）DNA连接酶（DNAligase）第12页/共28页大肠杆菌三种DNA聚合酶比较DNA聚合酶Ⅱ分子量每个细胞的分子统计数5´-3´聚合酶作用3´-5´核酸外切酶作用5´-3´核酸外切酶作用转化率（相对活性）DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶Ⅲ（复合物）109，000400+++1120，000100++-0.05400，00010-20+++50比较项目第13页/共28页DNA聚合酶的3-5外切酶水解位点3´3´5´5´错配碱基3´-5´核酸外切酶水解位点第14页/共28页第15页/共28页二、逆转录作用1、概念2、逆转录酶3、病毒逆转录过程4、逆转录的生物学意义

扩充了中心法则

有助于对病毒致癌机制的了解

与真核细胞分裂和胚胎发育有关

逆转录酶是分子生物学重要工具酶以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。第16页/共28页逆转录过程中cDNA的合成

第17页/共28页逆逆转录病毒的生活周期

RNA衣壳被膜逆转录酶转录转译整合入宿主细胞染色体DNA进入细胞丢失被膜丢失衣壳逆转录RNARNAcDNA衣壳蛋白被膜蛋白逆转录酶第18页/共28页第19页/共28页一、转录的概念

转录（transcripion)是在DNA的指导下的RNA聚合酶的催化下，按照碱基配对的原则，以四种核苷酸为原料合成一条与模板DNA互补的RNA的过程。RNA的转录从DNA模板的特定位点开始，并在一定的位点终止。此转录区域为一个转录单位。非信息区

第二节RNA的合成第20页/共28页

转录的产物

体内的RNA，包括mRNA、tRNA、rRNA和SnRNA，均是以DNA为模板，在RNA聚合酶催化下合成的。

第21页/共28页编码链5′…GCATGGAATC…3′模板链3′…CGTACCTTAG…5′

mRNA

5′…GCAUGGAAUC…3′转录第22页/共28页RNA聚合酶（依赖DNA的RNA聚合酶），在有Mg2+、4种核苷三磷酸(dNTP)和DNA模板存在时，它能从新催化核苷酸聚合成与模板DNA互补的RNA长链。

二、RNA聚合酶

第23页/共28页RNA聚合酶催化的反应ACGACGUU模板DNA5´3´5´3´新合成RNA第24页/共28页RNA链的延伸图解3´3´RNA-DNA杂交螺旋聚合酶的移动方向新生RNA复链解链有义链模板链（反义链）延长部位第25页/共28页大肠杆菌RNA聚合酶的结构示意图核心酶(α2ββ)起始因子β——和模板DNA结合β——起始和催化聚合反应α——？全酶(α2ββ)第26页/共28页RNA合成过程起始双链DNA局部解开磷酸二酯键形成终止阶段解链区到达基因终点