核酸生物合成

核酸生物合成 第十章 核酸的生物合成 已知 DNA 是生物遗传的主要物质基础，是遗传信息的载体。但它是怎样把信息传递给子代并进行表 达的,已证明 DNA 可进行自我复制，即在细胞分裂时，―个 DNA 分子可复制成两个与原来完全相同的 DNA 分子，并分配在两个分裂的子细胞中，这是把遗传信息传给子代的方式。在后代的生长发育过程中， 遗传信息自 DNA 转录―― 即把其分子中某些片段的信息转抄在 RNA 分子中，此种 RNA 称为信使 RNA (mRNA) ，它们再指导合成特异的蛋白质(翻译) ，并由这些蛋白质表现出生命活动的特征，执行各种生 命功能。这种转录和翻译，即为遗传信息的表达过程。 第一节 DNA 的生物合成 DNA 是由其组成单元脱氧核苷三磷酸聚合起来的生物大分子。活体内合成的新的 DNA 必须维持亲代 细胞内原有的 DNA 分子结构，这样才得以保持遗传性状不变。现已知无论是高等生物或低等生物，体内 DNA 的合成都是以原有的 DNA 为 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 “浇铸”而成，因此它们的结构和功能都能保持和亲本一模一样， 所以 DNA 的合成也往往称为 DNA 复制。 ―、DNA 的复制方式 原核生物每个细胞只含有一个染色体;真核生物每个细胞则含有多个染色体。在细胞增殖周期的一定 阶段， 整个染色体组都将发生精确的复制， 随后以染色体为单位把复制的基因组分配到两个子代细胞中去。 染色体 DNA 的复制与细胞分裂之间存在密切的相互联系，一旦复制完成，即可发动细胞分裂;细胞分裂 结束后，又可开始新的一轮 DNA 复制。 1. 半保留复制 DNA 由互补的两条多核苷酸链组成。一条链上的核苷酸排列顺序决定了另一条链的核苷酸排列顺序。 由此可见，DNA 分子的每一条链都含有合成它互补链所必需的全部信息。1953 年，Wotson 和 Crick 在提 出 DNA 双螺旋结构模型时即推测，DNA 复制时两条互补链分开，然后在每条链上按碱基配对的方式合成 新的互补链， 以组成新的 DNA 分子。 这样新形成的两 DNA 分子与原来的 DNA 分子的碱基顺序完全一样。 每个子代分子的一条链来自亲代 DNA，另一条链则是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 二、复制的起点和方向 DNA 的复制开始于染色体上固定的起始点。 超始点是含有 100,200 个碱基对的一段 DNA。 先是 DNA 的两条链在起始点分开形成叉子样的“复制叉” ，随着复制叉的移动完成 DNA 的复制过程。细胞内存在着 能识别起始点的特种蛋白质。 DNA 复制可以朝一个方向，也可以朝两个方向进行。 三、与 DNA 复制有关的酶和蛋白质 DNA 的复制是一个十分复杂的过程， 但能精确高速地进行， 极少出现错误 (错误机率 10,8,10,9) ， 这是许多酶和蛋白质共同作用的结果。 (一)DNA 聚合酶 1(大肠杆菌 DNA 聚合酶 DNA 复制过程中最基本的酶促反应是四种脱氧核苷酸的聚合反应。1956 年 Kornberg 等首先从大肠杆 菌提取液中分离出催化此反应的酶。他们将大肠杆菌提取液与 32p 标记α ― 磷酸根的四种脱氧核苷三磷 酸(dATP，dTTP，dGTP，dCTP)的混合物一同温育，发现 32P 掺入到延伸的 DNA 链的核苷酸残基之间 的 3, ，5,― 磷酸二酯键中去。催化这个反应的酶称为 DNA 聚合酶，其后从不同的生物中都找到了这 种酶。 2. 真核生物 DNA 聚合酶 在发现大肠杆菌 DNA 聚合酶后不久，从小牛胸腺中也分离到了 DNA 聚合酶。其后，曾对各种真核生 物，包括动物、植物和微生物，广泛研究了它们细胞中的 DNA 聚合酶。现已知，在真核生物中存在四种 1 DNA 聚合酶，分别为α 、β 、γ 、δ 。 (二)DNA 连接酶(DNA Ligase) DNA 聚合酶只能催化多核苷酸链的延长反应， 不能使链连接， 环状 DNA 的复制表明， 必定有一种酶， 能催化链的两个末端之间形成共价连接。1967 年几个实验室同时发现了 DNA 连接酶。它催化双链 DNA 中一条链断口的末端 3,― OH 与 5,―磷酸基之间形成 3, ，5,― 磷酸二酯键，把两段 DNA 共价连接起来。 (三)引发酶 已知的 DNA 聚合酶都不能催化复制的起始，需要具有 3,― OH 的多聚核苷酸作引物。许多实验证 明，引物是在 DNA 复制前先行合成的一小段 RNA。 (四)参与 DNA 双螺旋解开的酶和蛋白质 1(DNA 旋转(gyrase) DNA 旋转酶兼有内切酶与连接酶的活力，能迅速使 DNA 的二条链断开又接上。当与 ATP 水解产生 ADP 和 pi 的反应偶联时，使环状 DNA 从松驰态转变为超螺旋状态;在没有 ATP 时可使超螺旋 DNA 变为 松驰态。 旋转酶可协助解链酶使 DNA 解旋成为复制的模板， 又可使完成了复制的两个子代环状双螺旋 DNA 互相分开。DNA 旋转酶广泛存在于各种生物中，是完成 DNA 复制所必需的酶。 2(DNA 解链酶(helicase) DNA 解链酶是一类能通过水解 ATP 获得能量使 DNA 双链中氢键断开的酶，也称为松链蛋白。 3(单链结合蛋白(single ―strand binding protein，SSB) DNA 解开的两条单链随即被单链结合蛋白 SSB 所覆盖。 它的功能在于稳定 DNA 解开的单链， 阻止复 性和保护单链部分不被核酸酶降解。 四、原核细胞 DNA 的复制过程 1(起始 2(链的延长 3(终止 在 DNA 复制过程中需要有数种酶或蛋白质参与。在不同的生物中，DNA 复制的细节亦有所不同，但 基本情况大致相似。现根据大肠杆菌中的材料，将 DNA 复制过程 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 如下。 (1) 辨认起始点 特异的蛋白可以在 DNA 模板上辨认 DNA 复制的起始点。 由此启动， 开始合成 RNA 引物。RNA 聚合酶有辨认起始点的作用。 (2)DNA 的解链 由 DNA 旋转酶和解链酶协同作用，使 DNA 双链松弛并使氢键局部解开。 (3)RNA 引物的生成 以 DNA 为模板，在 DNA 指导的 RNA 聚合酶催化下，合成由 50,100 个核苷 酸组成的短段 RNA，合成方向由 5,? 3, 。 (4)在 RNA 引物上合成 DNA 首先，以 DNA 双链中 3,? 5,方向的链为模板，在引物 RNA 的 3, ―端连续地合成其互补链，此为前导链。同时，以 DNA 双链的另一链为模板，在若干 RNA 引物的 3,― 端合成冈崎片段。 (5)RNA 引物的脱落和补缺口 DNA 聚合酶 I 催化(由 5,? 3,外切)切除引物。切除 RNA 引物 的部位，按碱基互补原则，沿 5,? 3,方向用与模板互补的脱氧核苷酸残基填满，完成冈崎片段的延长。 (6)在连接酶的作用下 将相邻的 DNA 片段以 3, ，5,― 磷酸二酯键连接起来形成滞后链。 五、真核细胞 DNA 的复制 真核生物 DNA 的复制速度比原核生物慢， 基因组比原核生物大， 然而真核生物染色体 DNA 上有许多 复制起点，它们可以分段进行复制，故此可以加速复制的进行。 在真核细胞 DNA 复制过程中，BNA 引物较小，约由 10 个核苷酸组成，冈崎片段也较小，约由 100 个核苷酸组成。此外，DNA 聚合酶、连接酶以及与 DNA 双螺旋解旋有关的各种酶和蛋白