復(fù)旦大學(xué)生化DNA的生物合成課件

1、中心法則的研究過程第三篇 基因信息的傳遞遺傳信息流動(dòng)方向中心法則半保留復(fù)制模式的實(shí)驗(yàn)證明第十章 復(fù)制半保留復(fù)制：DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為兩股單鏈，各自作為模板，用于合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞出現(xiàn)新的DNA雙鏈，其中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過來的，另一股單鏈?zhǔn)峭耆匦潞铣?，且與母鏈按堿基配對(duì)原則互補(bǔ)。也就是說，兩個(gè)子代細(xì)胞的DNA雙鏈，都和母細(xì)胞DNA堿基序列完全一致。第一節(jié) 參與DNA復(fù)制的酶底物：脫氧三磷酸核苷聚合酶：依賴DNA的DNA聚合酶模板：解開成單鏈的DNA母鏈引物：一段寡核苷酸其它酶和蛋白質(zhì)因子:起解鏈、理順雙螺旋、穩(wěn)定單鏈的作用。連接酶。DNA聚合酶催化的反應(yīng)5到3

2、的聚合活性(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PpiDNA聚合酶催化的反應(yīng)5到3的聚合活性(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+Ppi核酸外切酶活性(從5或3末端把核苷酸從核酸鏈上水解下來)復(fù)制的保真性DNA復(fù)制保真性至少依賴三種規(guī)律：1.遵守嚴(yán)格的堿基配對(duì)規(guī)律。2.聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)中對(duì)堿基的選擇功能。3.復(fù)制中出錯(cuò)時(shí)有即時(shí)的校讀功能。解旋、解鏈酶復(fù)制應(yīng)先解開DNA的超螺旋、雙螺旋結(jié)構(gòu)。解旋、解鏈酶類：解鏈酶、DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶、單鏈DNA結(jié)合蛋白。解鏈酶解鏈酶是rep，它在ATP存在時(shí)解開DNA雙鏈，每解開1對(duì)堿基，需要消耗2個(gè)ATP。另一種為解旋酶II。在解鏈過程中，已解開的D

3、NA雙鏈之一，其解鏈方向與復(fù)制方向一致，稱為領(lǐng)頭鏈；另一鏈復(fù)制方向與解鏈方向相反，稱為隨從鏈。單鏈DNA結(jié)合蛋白單鏈結(jié)合蛋白(SSB)的作用是在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)這種單鏈的完整性。引物酶和引發(fā)體復(fù)制是在一段RNA引物的基礎(chǔ)上加進(jìn)脫氧核苷酸的，催化引物合成的是一種RNA聚合酶，它不同于催化轉(zhuǎn)錄過程的RNA聚合酶，因此稱為引物酶。引物酶在模板的復(fù)制起始部位催化互補(bǔ)堿基的聚合，形成短片段RNA。在解鏈酶結(jié)合其它復(fù)制因子而可辨認(rèn)起始點(diǎn)時(shí)，就可再結(jié)合引物酶，形成引發(fā)體。三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較第二節(jié) DNA復(fù)制過程復(fù)制的起始復(fù)制的延長(zhǎng)復(fù)制的終止復(fù)制的起始原核生物總是從一個(gè)固定的起始點(diǎn)

4、開始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行的，稱為雙向復(fù)制。真核細(xì)胞染色體比較復(fù)雜，可能有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，同時(shí)形成多個(gè)復(fù)制單位。復(fù)制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，在電子顯微鏡下均看到伸展成叉狀的復(fù)制現(xiàn)象，稱為復(fù)制叉。復(fù)制起始的步驟1.引物酶按堿基配對(duì)規(guī)律合成RNA引物。2.在DNA聚合酶III的作用下，靠酶的亞基辨認(rèn)引物，新鏈第一個(gè)脫氧核苷酸就加到引物的3-OH末端上，形成磷酸二酯鍵。3.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶(可能主要是II型酶的作用)，在將要打結(jié)或已打結(jié)處作切口。4.單鏈DNA結(jié)合蛋白(SSB)結(jié)合于開放的單鏈上，起穩(wěn)定和保護(hù)單鏈模板的作用。復(fù)制的不連續(xù)性DNA雙鏈的走向相反，而復(fù)制和引物合成總

5、是從5到3方向延伸的。因此領(lǐng)頭鏈可以順解鏈方向延長(zhǎng)。隨從鏈復(fù)制方向與解鏈方向相反，因此必須等待模板鏈解出足夠長(zhǎng)度，復(fù)制才能開始并延長(zhǎng)。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段。復(fù)制的過程復(fù)制的終止原核生物除了有一定的復(fù)制起始點(diǎn)，還好一定的復(fù)制終止點(diǎn)。RNA酶將引物水解pol I填補(bǔ)空缺連接酶連接參加復(fù)制的酶第三節(jié) DNA的損傷和修復(fù)突變和遺傳的保守性突變的分子基礎(chǔ)突變是DNA分子上堿基的改變。自發(fā)突變是遺傳過程中“自發(fā)”發(fā)生的突變。誘變是研究核酸與遺傳時(shí)，應(yīng)用一些物理或化學(xué)方法對(duì)DNA分子或整個(gè)組織細(xì)胞處理使DNA發(fā)生突變。是人工手段使DNA發(fā)生突變。突變的分類點(diǎn)突變：一個(gè)堿基的變異。有轉(zhuǎn)換同型堿基和顛換異型堿基缺失：一個(gè)堿基或一段核苷酸從DNA上消失插入：一個(gè)堿基或一段核苷酸插入到DNA大分子中。倒位：DNA鏈內(nèi)部遷移。誘變因素?fù)p傷的修復(fù)損傷：是復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變，大多數(shù)屬于自發(fā)突變。校讀：pol I監(jiān)視和糾正復(fù)制錯(cuò)誤的功能。損傷修復(fù)的機(jī)制光修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)光修復(fù)紫外線照射可引起核酸鏈上相鄰的兩個(gè)胸腺嘧啶形成二聚體TT。光修復(fù)過程是通過光修復(fù)酶催化而完成的，需300600nm波長(zhǎng)照射激活。切除修復(fù)切除修復(fù)需要特異的核酸內(nèi)切酶、pol I、DNA連接酶等參加。重組修復(fù)當(dāng)DNA分子的損傷面較大時(shí)，來不及修復(fù)完善就進(jìn)行復(fù)制，損傷部位因無模板指引，復(fù)制的新子鏈會(huì)出現(xiàn)缺口。