文档介绍：核酸的生物合成
本章重点介绍遗传中心法则和DNA、RNA的生物合成,对基因工程作一般介绍。
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思考
DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体,继1953年Watson & Crick提出DNA双螺旋结构模型后,1958年,Crick提出了“中心法则”(Central dogma)揭示了遗传信息的传递规律。
遗传信息传递的中心法则
蛋白质
翻译
转录
逆转录
复制
复制
DNA
RNA
生物的遗传信息以密码的形式储存在DNA分子上,表现为特定的核苷酸排列顺序。在细胞分裂的过程中,通过DNA复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞。在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。
中心法则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。
目录
第四节基因工程及分子生物学技术简介
第一节 DNA的生物合成
第二节 RNA的生物合成
第三节核酸合成的抑制剂
第一节 DNA的生物合成
一、DNA的复制(DNA指导下的DNA合成)
三、DNA突变
四、 DNA的损伤与修复
二、逆转录作用(RNA指导下的DNA的合成)
一、DNA的半保留复制
1、概念和实验依据
2、原核生物DNA聚合反应有关的酶类
3、原核细胞DNA的复制的起始点和方式
5、DNA复制的忠实性
6、真核细胞DNA的复制
4、原核细胞DNA的复制过程(半不连续复制)
DNA的半保留复制的概念
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。
原核生物DNA聚合反应有关的酶类
(1)DNA聚合酶(DNA polymetases)
(2)引物酶(peimase)和引发体(primosome) :启动RNA引物链的合成。
(3) DNA连接酶(DNA ligase)
(4)DNA解链酶(DNA helicase)
(5)单链结合蛋白(single-strand binding protein,SSB):结合在解开的DNA单链上,防止重新形成双螺旋。
(6)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。
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I
SSB
3´
3´
5´
3´
5´
5´
RNA引物
复制的忠实性
DNA复制过程是一个高度精确的过程,据估计,大肠杆菌DNA复制109-1010碱基对仅出现一个误差,保证复制忠实性的原因主要有以下三点:
a、DNA聚合酶的高度专一性(严格遵循
碱基配对原则)
b、DNA聚合酶的校对功能(错配碱基被3’-5’
外切酶切除)
c、起始时以RNA作为引物
DNA的半保留复制实验依据
1958年Meselson & stahl用同位素示踪标记加密度梯度离心技术实验,证明了DNA是采取半保留的方式进行复制.
[15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N] DNA
[14N- 15N] DNA
连接酶连接切口
Mg2+
连接酶
ATP或NAD+
PPi或NMN
A
T
C
G
P
T
T
P
P
P
A
A
C
C
T
G
A
P
A
C
P
P
P
P
OH
T
G
G
A
T
C
G
P
T
T
P
P
P
A
A
C
C
T
G
A
P
A
C
P
P
P
T
G
G
P
缺口
3'
3'
5'
5'
5'
5'
3'
3'
模板链
模板链