理學核酸代謝

1、限制性內切酶：能夠識別雙鏈限制性內切酶：能夠識別雙鏈DNA上特定核上特定核苷酸序列并進行切割的核酸內切酶。苷酸序列并進行切割的核酸內切酶。P2851.核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成P289 動植物、微生物可合成嘌呤或嘧啶的核苷動植物、微生物可合成嘌呤或嘧啶的核苷酸，基本途徑有：酸，基本途徑有： 利用核糖、磷酸、利用核糖、磷酸、Aa、CO2、NH3合成合成核苷酸，不經過堿基、核苷的中間階段，核苷酸，不經過堿基、核苷的中間階段，稱為稱為“從頭合成從頭合成”途徑或途徑或“從無到有從無到有”途途徑；徑； 利用體內游離的堿基或核苷合成核苷酸，利用體內游離的堿基或核苷合成核苷酸，稱為補救途徑。稱為補救途

2、徑。二、二、DNA的生物合成的生物合成2.2.基本概念基本概念P P300300 DNADNA復制復制(replication)：在親代：在親代DNADNA雙鏈的每一條雙鏈的每一條鏈上，按照堿基配對準確地形成一條新的互補鏈上，按照堿基配對準確地形成一條新的互補鏈，結果生成兩個與親代鏈相同的鏈，結果生成兩個與親代鏈相同的DNADNA分子的分子的過程；過程； 轉錄轉錄(transcription)：以：以DNADNA鏈為模板，通過堿基鏈為模板，通過堿基配對的方式將其中所含的遺傳信息傳給配對的方式將其中所含的遺傳信息傳給RNARNA鏈，鏈，合成與合成與DNADNA互補的互補的mRNAmRNA鏈的過程

3、；鏈的過程； 翻譯翻譯(translation)：以：以mRNAmRNA鏈為模板，按照鏈為模板，按照mRNAmRNA分子上三個核苷酸決定一種分子上三個核苷酸決定一種AaAa的規(guī)則，合成具的規(guī)則，合成具有特定有特定AaAa順序的蛋白質的過程；順序的蛋白質的過程； 中心法則中心法則(The Central Dogma)：由：由DNADNA決定決定RNARNA的堿基順序，又由的堿基順序，又由RNARNA決定蛋白質中的決定蛋白質中的AaAa順順序，這叫中心法則，也叫信息流。序，這叫中心法則，也叫信息流。P P301301DNARNA蛋白質轉錄反轉錄翻譯復制復制(一一) DNA的復制的復制 概念：復制時

4、，概念：復制時，DNA兩條鏈解開，兩條鏈解開，分別以每條鏈為分別以每條鏈為模板合成互補鏈，模板合成互補鏈，形成的兩個子代形成的兩個子代DNA中均有一條中均有一條鏈來自親代鏈來自親代DNA，另一條鏈是新合另一條鏈是新合成的。成的。1. DNA的半保留復制的半保留復制(Semiconservative Replication )P302全保留復制全保留復制半保留復制半保留復制分散復制分散復制 實驗依據(jù)：實驗依據(jù)：1958年年 Meselson & Stahl E.coli 同位素標記同位素標記（15N）結合密度梯度離心法結合密度梯度離心法2.DNA2.DNA的半不連續(xù)復制的半不連續(xù)復制P318 (

5、Semidiscontinuous replication) DNADNA的兩條鏈方向是的兩條鏈方向是相反的相反的(5(533，3 355) )； DNADNA合成需要合成需要DNADNA聚合聚合酶，它只能使酶，它只能使DNADNA鏈鏈從從5 533合成，所以合成，所以復制是半不連續(xù)的。復制是半不連續(xù)的。535555533333要點：要點：沿著復制叉沿著復制叉(replication fork)移動的方向，先移動的方向，先合成前導鏈合成前導鏈(leading strand)，前導鏈復制是連，前導鏈復制是連續(xù)的，其復制方向與復制叉移動方向一致；續(xù)的，其復制方向與復制叉移動方向一致； 復制時雙鏈打

6、開，分開成兩股，新鏈沿著張復制時雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿著張開的模板生成，復制中形成的這種開的模板生成，復制中形成的這種Y Y字形的字形的結構稱為復制叉結構稱為復制叉P P308308。53355解鏈方向3復制方向復制方向復制叉復制叉另外一條鏈另外一條鏈( (隨后鏈隨后鏈, ,lagging strand) )的合的合成是不連續(xù)的，復制叉打開后，也是按成是不連續(xù)的，復制叉打開后，也是按5 533方向即母鏈的方向即母鏈的3 355方向方向( (與復制與復制叉方向相反叉方向相反) )合成若干個短片段，然后通合成若干個短片段，然后通過連接酶連接起來，所以整個過程是半過連接酶連接起來，所以整個過程

7、是半不連續(xù)的。不連續(xù)的。53355解鏈方向35335復制方向復制方向岡崎片段岡崎片段P P308308 19681968年日本生化學者岡崎用電鏡及放年日本生化學者岡崎用電鏡及放射自顯影技術，觀察到射自顯影技術，觀察到DNADNA復制中出復制中出現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，因而將這些不現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，因而將這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。連續(xù)的片段稱為岡崎片段。(2)(2)條件條件P P303-306303-306 底物：底物：dNTP(dATP、dGTP 、 dCTP 、dTTP) 聚合酶聚合酶( (polymerase) )：依賴：依賴DNADNA的的DNADNA聚合酶聚合酶( (、) )，簡寫為

8、，簡寫為DNA-pol； 模板模板(template)：解開成單鏈的：解開成單鏈的DNADNA母鏈；母鏈； 引物引物(primer)：提供：提供3 3 -OH-OH末端的寡核苷酸；末端的寡核苷酸； 其他的酶和蛋白質因子：其他的酶和蛋白質因子：DNADNA解鏈酶解鏈酶(helicase) 、DNADNA旋轉酶旋轉酶(gyrase)、引物酶引物酶 (primase)和引發(fā)體和引發(fā)體 (primosome)、 DNADNA連接酶連接酶(ligase)、單單鏈結合蛋鏈結合蛋白白(single-strand binding protein,SSB)。(1)引物酶引物酶 已知的任何一種已知的任何一種DNA

9、聚合酶都不能從頭聚合酶都不能從頭合成一條新合成一條新DNA鏈，鏈，DNA的合成需要一的合成需要一段引物。段引物。 大多數(shù)細胞中引物為大多數(shù)細胞中引物為RNA，合成這些引，合成這些引物的酶稱為引物酶。物的酶稱為引物酶。 引物酶以單鏈引物酶以單鏈DNA為模板，為模板，NTP為底物為底物合成合成RNA。(2) DNA聚合酶聚合酶 以四種以四種dNTP為底物，在為底物，在DNA模板的指令模板的指令下，按照堿基互補配對的原則，把下，按照堿基互補配對的原則，把dNTP逐個添加到引物或延伸鏈的逐個添加到引物或延伸鏈的3OH末端，末端，形成形成3,5磷酸二酯鍵。新合成的鏈按磷酸二酯鍵。新合成的鏈按53方向進行

10、延伸。方向進行延伸。 DNA聚合酶聚合酶可以催化可以催化DNA鏈的延長（鏈的延長（5 3聚合）聚合）由由5端水解端水解DNA鏈（鏈（53核酸外切酶活性）核酸外切酶活性）由由3端水解端水解DNA鏈（鏈（3 5核酸外切活性）校對核酸外切活性）校對 DNA聚合酶聚合酶：多亞基酶，聚合作用，但多亞基酶，聚合作用，但聚合活力很低；具有聚合活力很低；具有35外切酶活性。外切酶活性。 DNA聚合酶聚合酶 ：真正起復制作用的酶：真正起復制作用的酶由由10種亞基組成的不對稱二聚體種亞基組成的不對稱二聚體、和和構成核心酶構成核心酶亞基有聚合活性亞基有聚合活性亞基有亞基有35外切酶活性外切酶活性(3)連接酶連接酶

11、催化雙鏈催化雙鏈DNA切口上切口上5-P與與3-OH的共價的共價連接。連接。 連接反應需要能量。連接反應需要能量。 不催化兩條游離不催化兩條游離DNA單鏈的結合。單鏈的結合。35535353HOP DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+DNA連接酶在連接酶在DNA復制、修復和重組過程均起重要作用。復制、修復和重組過程均起重要作用。(4)解螺旋酶（解鏈酶）解螺旋酶（解鏈酶） 利用水解利用水解ATP釋放的能量，催化雙鏈釋放的能量，催化雙鏈DNA解開形成單鏈。解開形成單鏈。 解鏈酶一般是多聚體的，最常見的是六解鏈酶一般是多聚體的，最常見的是六聚體的形式。聚體的形式。(5)單鏈結合蛋白

12、（單鏈結合蛋白（SSB） 穩(wěn)定已被解開的穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復性和單鏈，阻止復性和保護單鏈不被核酸酶降解。保護單鏈不被核酸酶降解。(6)拓撲異構酶拓撲異構酶（旋轉酶）（旋轉酶） 兼有內切酶和連接酶的活力，兼有內切酶和連接酶的活力，既能水解，又能既能水解，又能連接磷酸二酯鍵連接磷酸二酯鍵。 型拓撲異構酶：使型拓撲異構酶：使DNA一條鏈斷裂和再連接一條鏈斷裂和再連接 型拓撲異構酶：使型拓撲異構酶：使DNA兩條鏈斷裂和再連接兩條鏈斷裂和再連接旋轉酶旋轉酶(3)(3)規(guī)律規(guī)律DNADNA復制是半保留的；復制是半保留的；DNADNA復制必須在特定的位點開始，這樣的復制必須在特定的位點開始，這樣

13、的位點稱為復制起始點位點稱為復制起始點(origin, ori)，原核生，原核生物只有一個復制起始點；真核生物染色物只有一個復制起始點；真核生物染色體體DNADNA有多個復制起始點，同時形成多個有多個復制起始點，同時形成多個復制單位，兩個起始點之間的復制單位，兩個起始點之間的DNADNA片段稱片段稱為為復制子復制子(replicon)P P317317。DNADNA復制可以是單向的，復制可以是單向的，也可以是雙向的也可以是雙向的, ,后者更后者更常見；常見； 原核生物的復制從一個起原核生物的復制從一個起始點開始，同時向兩個方始點開始，同時向兩個方向進行，稱為雙向復制，向進行，稱為雙向復制，復制

14、中的復制中的DNADNA成為成為 狀狀兩條兩條DNADNA鏈的合成都是朝鏈的合成都是朝5 533方向進行；方向進行；DNADNA復制嚴格遵守堿基互復制嚴格遵守堿基互補配對原則，準確復制；補配對原則，準確復制；復制是半不連續(xù)的，復制是半不連續(xù)的，前導鏈是連續(xù)合成前導鏈是連續(xù)合成的，隨后鏈是不連的，隨后鏈是不連續(xù)合成的，通過連續(xù)合成的，通過連接酶把若干片段連接酶把若干片段連接起來；接起來；各個短片段開始復各個短片段開始復制時，都需要制時，都需要RNARNA引引物；物；復制有多種機制，復制有多種機制，會因環(huán)境的不同會因環(huán)境的不同( (酶酶的豐度、溫度、營的豐度、溫度、營養(yǎng)條件等養(yǎng)條件等) )而有不同

15、而有不同的起始機制及鏈的的起始機制及鏈的延長方式。延長方式。5.5.復制過程復制過程( (大腸桿菌大腸桿菌)P)P307307分為三個階段：分為三個階段：(1)(1)起始起始(initiation) RNARNA引物的合成引物的合成(2)(2)延長延長(elongation) 向向RNARNA引物引物3 3端端添加添加dNTPdNTP，合成，合成DNADNA短的片段短的片段(3)(3)終止終止(termination)RNARNA引物脫落，引物脫落，代替相應的代替相應的DNADNA序列，通過共價鍵連序列，通過共價鍵連接短片段，形成接短片段，形成DNADNA片段。片段。(1)(1)起始起始 DN

16、ADNA解成單鏈解成單鏈: :由旋轉由旋轉酶松弛超螺旋，解鏈酶松弛超螺旋，解鏈酶解開雙鏈，酶解開雙鏈，SSBSSB結合結合到單鏈上使其穩(wěn)定。到單鏈上使其穩(wěn)定。解鏈酶解鏈酶 引物合成：引發(fā)體引導引物酶到達適當?shù)奈灰锖铣桑阂l(fā)體引導引物酶到達適當?shù)奈恢煤铣梢?。置合成引物。Dna ADna BDna CDNA拓異構酶5335（旋轉酶）（旋轉酶）(2)(2)延長延長 在在DNApolDNApol催化下，以解開的單鏈為模板，催化下，以解開的單鏈為模板，以四種以四種dNTPdNTP為原料，進行聚合作用為原料，進行聚合作用, ,即新進即新進入的入的 dNTP dNTP 與引物與引物 3 3 OHOH形成

17、磷酸二酯鍵，形成磷酸二酯鍵，由由5 5 3 3 方向延長子鏈。方向延長子鏈。535DNA-pol IIIdCTPdATPdATPdTTPdTTPdGTPdGTPdCTP 隨后鏈的模板繞隨后鏈的模板繞DNA聚合酶向后回折成環(huán)，復制叉聚合酶向后回折成環(huán)，復制叉 上的上的DNA聚合酶聚合酶III全酶同時合成前導鏈和隨后鏈。全酶同時合成前導鏈和隨后鏈。(3)(3)終止終止 不連續(xù)片段的連接不連續(xù)片段的連接3553RNA酶POH3553DNA聚合酶P3553dNTPDNA連接酶3553ATPDNA聚合酶聚合酶IDNA聚合酶聚合酶I（4 4）真核生物的）真核生物的DNADNA復制復制P P310310基本

18、過程類似于原核生物的基本過程類似于原核生物的DNADNA復制，復制，但有不同：但有不同： 真核生物有多個復制起點；真核生物有多個復制起點； 真核生物有五種真核生物有五種DNADNA聚合酶聚合酶(、 )； 真核生物線性染色體末端的真核生物線性染色體末端的DNADNA叫端粒叫端粒(telomere)，端粒的復制是由端粒酶，端粒的復制是由端粒酶(telomerase)催化的。催化的。 真核生物復制的終止真核生物復制的終止: :染色體染色體DNADNA呈線性，呈線性，復制在末端停止。復制在末端停止。35533553不連續(xù)片段的連接35533553(二二)逆轉錄作用逆轉錄作用P312 概念：以概念：以R

19、NA為模板合成為模板合成DNA，這個，這個過程與轉錄相反，故叫逆轉錄，由逆過程與轉錄相反，故叫逆轉錄，由逆轉錄酶催化。轉錄酶催化。依賴依賴RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸酶核糖核酸酶H依賴依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶逆轉錄過程中逆轉錄過程中cDNA的合成的合成 前病毒學說（前病毒學說（Temin）逆轉錄過程逆轉錄過程 生物學意義：生物學意義：擴充了中心法則；擴充了中心法則；有助于致癌機制、有助于致癌機制、艾滋病起因的研究；與真核細胞分裂和胚胎發(fā)育艾滋病起因的研究；與真核細胞分裂和胚胎發(fā)育有關；逆轉錄酶是分子生物學重要工具酶。有關；逆轉錄酶是分子生物學重要工具酶。逆轉錄病逆轉錄病毒的生活

20、毒的生活周期周期依賴依賴RNA的的DNA聚合酶聚合酶核糖核酸酶核糖核酸酶H活力活力依賴依賴DNA的的DNA聚合酶聚合酶逆轉錄過程中逆轉錄過程中cDNAcDNA的合成的合成7.DNA7.DNA的損傷與修復的損傷與修復P P312312 紫外線、輻射可引起紫外線、輻射可引起DNADNA損傷，使損傷，使DNADNA鏈中鏈中相鄰的嘧啶形成一個相鄰的嘧啶形成一個環(huán)形丁烷，主要是胸環(huán)形丁烷，主要是胸腺嘧啶二聚體；腺嘧啶二聚體； 可通過兩種修復系統(tǒng)可通過兩種修復系統(tǒng)除去：一種是光復活除去：一種是光復活修復系統(tǒng)修復系統(tǒng)（光復活酶，（光復活酶，藍光）藍光），另一種是暗，另一種是暗修復系統(tǒng)。修復系統(tǒng)。只有高等哺乳

21、動物該功能退化掉了。只有高等哺乳動物該功能退化掉了。例例 對細菌紫外誘變或殺滅時盡量保持暗環(huán)境。對細菌紫外誘變或殺滅時盡量保持暗環(huán)境。(1)光復活修復光復活修復（2）DNA的切除修復的切除修復（3 3）DNADNA的重組修復的重組修復胸腺嘧啶胸腺嘧啶二聚體二聚體復制復制核酸酶及核酸酶及重組蛋白重組蛋白修復復制修復復制DNA聚合酶聚合酶DNA連接酶連接酶重組重組提問：原損傷部位沒有修復，對后代影響大嗎？提問：原損傷部位沒有修復，對后代影響大嗎？8.8.突變突變(Mutation)P(Mutation)P315315 DNADNA上的堿基序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的變化叫突變；上的堿基序列發(fā)生突然而穩(wěn)定的

22、變化叫突變； 突變的形式有：突變的形式有： 插入插入插入一個或幾個堿基，插入一個或幾個堿基， 置換置換( (常見常見) )一個或幾個堿基的置換，包括轉一個或幾個堿基的置換，包括轉換換( (嘌呤或嘧啶之間的置換嘌呤或嘧啶之間的置換) )和顛換和顛換( (嘌呤與嘧啶嘌呤與嘧啶之間的置換之間的置換) )， 缺失缺失一個或幾個堿基的缺失一個或幾個堿基的缺失( (不可逆不可逆) )； 突變可以是自發(fā)的，也可以是誘發(fā)的突變可以是自發(fā)的，也可以是誘發(fā)的( (紫外線、紫外線、射線、疊氮物、亞硝酸等物化因素射線、疊氮物、亞硝酸等物化因素) )。二、二、RNARNA的生物合成的生物合成 在在DNADNA指導的指導

23、的RNARNA聚合酶催化下，生物聚合酶催化下，生物體以體以DNADNA的一條鏈為模板，按照堿基配的一條鏈為模板，按照堿基配對原則，合成一條與對原則，合成一條與DNADNA鏈的一定區(qū)段鏈的一定區(qū)段互補的互補的RNARNA鏈，這個過程稱為轉錄。鏈，這個過程稱為轉錄。1.1.概念概念( (轉錄轉錄) )轉錄與復制的區(qū)別主要有：轉錄與復制的區(qū)別主要有： 材料材料:4:4種種NTP(NTP(復制為復制為4 4種種dNTP);dNTP); mRNAmRNA中由中由U U代替了代替了T;T; 復制是兩條鏈同時進行，而轉錄只以其中復制是兩條鏈同時進行，而轉錄只以其中的一條的一條DNADNA鏈為模板進行轉錄鏈為

24、模板進行轉錄( (不對稱轉錄不對稱轉錄) )，這條鏈叫模板鏈這條鏈叫模板鏈( (負鏈或無意義鏈負鏈或無意義鏈),),另一條另一條鏈叫編碼鏈鏈叫編碼鏈( (正鏈或有意義鏈正鏈或有意義鏈)P)P316316； DNADNA分子是整個被復制，而轉錄是局部的，分子是整個被復制，而轉錄是局部的，有選擇性的。有選擇性的。2.RNA2.RNA聚合酶聚合酶( (轉錄酶轉錄酶) )n1ATP DNA指導的指導的RNA聚合酶聚合酶n2GTP RNA前體前體 +n3CTP DNA、Mg2+、Mn2+ (n1+n2+n3+n4)PPi n4UTP 反應不需引物反應不需引物, ,直接在直接在DNADNA模板上合成模板上

25、合成RNARNA 合成方向合成方向5 533(RNA(RNA鏈的延長方向鏈的延長方向) ) 大腸桿菌大腸桿菌RNARNA聚合酶組成與功能聚合酶組成與功能P P327327 2 2個個 亞基：亞基：結合啟動子結合啟動子 核心酶核心酶 亞基：亞基：催化催化RNARNA合成合成全酶全酶 亞基：亞基：結合結合DNADNA 因子：負責識別啟動子因子：負責識別啟動子3.RNA3.RNA的轉錄過程的轉錄過程( (大腸桿菌大腸桿菌)P)P317-319317-319分為三個階段：分為三個階段：(1)(1)起始階段起始階段轉錄因子識別起始位點轉錄因子識別起始位點，使使RNARNA聚聚合酶結合到啟動子合酶結合到啟

26、動子(promoter)上，在起始區(qū)產生開上，在起始區(qū)產生開放復合體。放復合體。(2)(2)延長階段延長階段RNARNA聚合酶沿著聚合酶沿著DNADNA模板鏈模板鏈3 35 5 方方向向滑動，催化滑動，催化RNARNA的合成的合成( (方向是方向是5 53 3 ) )。(3)(3)終止階段終止階段當當RNARNA聚合酶到達終止信號時聚合酶到達終止信號時, ,它和它和合成的合成的RNARNA鏈一起從鏈一起從DNADNA上脫落下來。上脫落下來。 啟動子：指啟動子：指RNARNA聚合酶識別，結合和開始轉錄的聚合酶識別，結合和開始轉錄的一段一段DNADNA序列。序列。P P317317 轉錄因子：轉錄

27、因子：RNARNA聚合酶在進行轉錄時常需一些輔聚合酶在進行轉錄時常需一些輔助因子助因子( (蛋白質蛋白質) )參與作用，稱之為轉錄因子。參與作用，稱之為轉錄因子。 終止子終止子(terminator)：提供轉錄停止信號的：提供轉錄停止信號的DNADNA序列序列稱終止子。稱終止子。 終止因子：協(xié)助終止因子：協(xié)助RNARNA聚合酶識別終止信號的輔助聚合酶識別終止信號的輔助因子因子( (蛋白質蛋白質) )。55553333(1)(1)起始階段起始階段 轉錄酶轉錄酶全酶松弛地結全酶松弛地結合到合到DNADNA上上; ; 轉錄酶沿轉錄酶沿DNADNA滑行至滑行至啟動子，由啟動子，由 因子識因子識別并緊密

28、結合別并緊密結合, ,形成形成閉合復合體閉合復合體; ; 在在1010區(qū)解鏈區(qū)解鏈, ,形成開形成開放復合體放復合體; ; 催化催化ATPATP或或GTPGTP與另外與另外一個核苷酸聚合，一個核苷酸聚合，形形成成第一個第一個3 3,5,5- -磷酸二磷酸二酯鍵酯鍵， 因子脫離。因子脫離。(2)(2)延長階段延長階段 轉錄酶沿模板鏈轉錄酶沿模板鏈3 35 5 方向移動，開放復合體方向移動，開放復合體( (保持保持約約17bp17bp長長) )隨之前移隨之前移,RNA,RNA鏈沿鏈沿5 53 3 方向延伸，速度方向延伸，速度約為約為4545核苷酸核苷酸/ /秒。秒。(3)(3)終止階段終止階段 當

29、轉錄酶到達終止信號時，當轉錄酶到達終止信號時， RNA-DNARNA-DNA雜交區(qū)被雜交區(qū)被迫分離，酶和迫分離，酶和RNARNA均脫離均脫離DNADNA，轉錄結束。，轉錄結束。 有兩種轉錄終止方式：有兩種轉錄終止方式：不不依賴于依賴于 因子的終止因子的終止( (自發(fā)終止自發(fā)終止) )依賴于依賴于 因子的終止因子的終止( ( 因子依賴型終止因子依賴型終止) )依賴于依賴于 因子的終止因子的終止 因子識別因子識別RNARNA上的上的rutrut位點，與之結合，然后位點，與之結合，然后向轉錄酶移動，當轉錄向轉錄酶移動，當轉錄酶到達終止序列時，則酶到達終止序列時，則停止合成停止合成RNARNA，于是，

30、于是 因因子趕上轉錄酶，使子趕上轉錄酶，使RNA-RNA-DNADNA雜交鏈解開，從而雜交鏈解開，從而 RNARNA和轉錄酶脫離，轉和轉錄酶脫離，轉錄結束。錄結束。 真核生物的真核生物的RNARNA合成比原核生物復雜得多，合成比原核生物復雜得多，RNARNA聚合酶有三種：聚合酶有三種： （A A）核仁）核仁rRNArRNA前體前體 （B B）核質）核質mRNAmRNA前體前體 （C C）核質）核質tRNAtRNA和和5sRNA5sRNA前體前體 DNADNA模板功能抑制劑：放線菌素模板功能抑制劑：放線菌素D D、烷化、烷化劑、嵌入染料。劑、嵌入染料。P P325325 RNARNA聚合酶的抑制

31、劑：聚合酶的抑制劑： 利福平利福平與原核生物與原核生物RNARNA聚合酶的聚合酶的亞亞基結合，阻止基結合，阻止RNARNA合成；合成；P P325325 - -鵝膏覃堿鵝膏覃堿抑制真核生物抑制真核生物RNARNA聚合聚合酶酶和和的活性，阻斷的活性，阻斷mRNAmRNA的合成的合成。P P3213214.4.轉錄過程的選擇性抑制轉錄過程的選擇性抑制5.5.轉錄后的加工轉錄后的加工 原核：特定位點進行甲基化，產生甲基化修原核：特定位點進行甲基化，產生甲基化修飾成分；核酸內切酶切除間隔區(qū)。飾成分；核酸內切酶切除間隔區(qū)。P P320320(1)rRNA(1)rRNA前體的加工前體的加工30S 真核：真

32、核：100100多個核苷酸殘基被甲基化修飾，多數(shù)在核多個核苷酸殘基被甲基化修飾，多數(shù)在核糖糖2 2-OH-OH上；上；RNaseRNase及其它核酸內切酶裁切。及其它核酸內切酶裁切。(2)(2) tRNAtRNA前體的加工前體的加工P P320320 核酸內切酶切斷核酸內切酶切斷tRNAtRNA前體的兩端；前體的兩端； 核酸外切酶從端部逐個切去附加的順序，進行修剪；核酸外切酶從端部逐個切去附加的順序，進行修剪； 3 3端加上端加上-CCA-CCAOHOH( (有一類有一類tRNAtRNA本身就有，切去附加序列本身就有，切去附加序列則露出則露出) )； 核苷的修飾核苷的修飾( (甲基化、脫氨基和

33、還原作用等甲基化、脫氨基和還原作用等) ) 。(3)(3) mRNAmRNA前體的加工前體的加工 原核原核:mRNA:mRNA大多不需加工，一經轉錄即可大多不需加工，一經轉錄即可直接進行翻譯直接進行翻譯, ,但也有少數(shù)多順反子但也有少數(shù)多順反子mRNAmRNA須通過核酸內切酶切成較小的單位，然后須通過核酸內切酶切成較小的單位，然后再進行翻譯。再進行翻譯。 真 核 ：真 核 ： 5 5端 形 成 特 殊 的 帽 子 結 構端 形 成 特 殊 的 帽 子 結 構(m7G5PPP5NpNp-)；3 3端切斷并加上端切斷并加上polyApolyA尾巴；尾巴；mRNAmRNA前體剪接除去內含子，連接外前

34、體剪接除去內含子，連接外顯子；有時鏈內部核苷被甲基化。顯子；有時鏈內部核苷被甲基化。P P322322磷酸酶磷酸酶鳥苷酸轉移酶鳥苷酸轉移酶甲基轉移酶甲基轉移酶5 5端端加加帽帽DNA hnRNA6.RNA6.RNA指導下的指導下的RNARNA的合成的合成(RNA(RNA復制復制)P)P324324 噬菌體噬菌體QQ的復制：以的復制：以QQ病毒的病毒的RNA(RNA(正鏈正鏈) )為模板，在為模板，在QQ復制酶指導下合成互補鏈復制酶指導下合成互補鏈( (負鏈負鏈) )，再以負鏈為模板合成正鏈。，再以負鏈為模板合成正鏈。 病毒病毒RNARNA復制的主要方式：以病毒的復制的主要方式：以病毒的RNAR

35、NA為為模板進行復制模板進行復制(Q(Q病毒病毒) )；以病毒的；以病毒的RNARNA為為模板，反向轉錄成模板，反向轉錄成DNADNA，再以，再以DNADNA為模板，為模板，轉錄成病毒轉錄成病毒RNA(RNA(勞氏肉瘤病毒勞氏肉瘤病毒) )。5 RNA-5 3 3 RNA+釋放釋放釋放釋放35 3 3 5 5 RNA+RNA+RNA-vRNA-及及 RNA+的合成方向均為的合成方向均為5 3四、基因工程簡介四、基因工程簡介P3251.概念概念 亦稱遺傳工程，即利用亦稱遺傳工程，即利用DNA重組技術的重組技術的方法，把方法，把DNA作為組件，在細胞外將一種作為組件，在細胞外將一種外源外源DNA(

36、目的基因目的基因)和載體和載體DNA重新組合重新組合連接連接(重組重組)，最后將重組體轉入宿主細胞，最后將重組體轉入宿主細胞，使外源基因使外源基因DNA在宿主細胞中，隨細胞的在宿主細胞中，隨細胞的繁殖而增殖繁殖而增殖(cloning，克隆，克隆)，或最后得到，或最后得到表達，最終獲得基因表達產物或改變生物表達，最終獲得基因表達產物或改變生物原有的遺傳性狀。原有的遺傳性狀。2.基因工程基因工程的操作技術的操作技術(1)體外基因重組體外基因重組 目的基因的制備目的基因的制備 PCR載體的構建：質?；蚴奢d體的構建：質粒或噬菌體菌體 目的基因與載體重組目的基因與載體重組(2)重組體重組體DNA的轉的轉

37、化增殖和表達化增殖和表達 轉化轉化篩選篩選增殖和基因表達增殖和基因表達Foreign DNA to be insertedPlansmid vectorJoiningRecombinant DNA moleculeIntroduction into host cells by transformation of viral infection Host chromatemeSlection for cells coteining a recombinant DNA moleculeCloning+3.應用與前景應用與前景聚合酶鏈式反應聚合酶鏈式反應(Polymerase chain react

38、ion, PCR) PCR：在體外中通過酶促反應有選擇地大量擴：在體外中通過酶促反應有選擇地大量擴增（包括分離）一段目的基因的技術。增（包括分離）一段目的基因的技術。 原理：以待擴增的兩條原理：以待擴增的兩條DNA鏈為模板，一對寡鏈為模板，一對寡核苷酸為引物，通過核苷酸為引物，通過DNA聚合酶酶促反應，快聚合酶酶促反應，快速體外擴增特異速體外擴增特異DNA的技術。的技術。 PCR反應體系的組分：反應體系的組分：DNA模板、寡核苷酸引模板、寡核苷酸引物、物、dNTP、DNA聚合酶、聚合酶、Mg2+PCR技術每輪循環(huán)包括：技術每輪循環(huán)包括：變性：雙鏈變性：雙鏈DNA解鏈成解鏈成為單鏈為單鏈DNA退火退火：部分引物與模板部分引物與模板的單鏈的單鏈DNA的特定互補的特定互補部位相配對和結合部位相配對和結合延伸延伸：以目的基因為模以目的基因為模板板,合成互補的新合成互補的新DNA鏈鏈l每一輪聚合酶鏈式反應可使每一輪聚合酶鏈式反應可使目的基因片段增加一倍目的基因片段增加一倍l30輪循環(huán)可獲得輪循環(huán)可獲得230個片段個片段l變性、退火、延伸三步曲變性、退火、延伸三步曲 PCR技術的發(fā)明技術的發(fā)明 PCR的發(fā)明是的發(fā)明是DNA操作技術的革命操作技術的革命 美國美國Mullis教授教授 開汽車時的聯(lián)想開