第十章核酸生物合成

1、第一節(jié)第一節(jié) dnadna的生物合成的生物合成生物體內(nèi)的合成主要包括三個方面：生物體內(nèi)的合成主要包括三個方面：w 1.1.在細胞周期的在細胞周期的s s期進行的期進行的dnadna復制，親代細胞通復制，親代細胞通過過dnadna自身復制將遺傳信息傳給子代；自身復制將遺傳信息傳給子代；w 2.2.當體內(nèi)當體內(nèi)dnadna受到某些損傷時，可以進行修復；受到某些損傷時，可以進行修復；w 3.3.在某些病毒中存在的以在某些病毒中存在的以rnarna為模板的為模板的dnadna合成。合成。一、參與一、參與dnadna復制的酶及蛋白因子復制的酶及蛋白因子（一）（一） dnadna聚合酶（聚合酶（dna p

2、olymerasedna polymerase） 以以dntpdntp為底物，以為底物，以dnadna為模板，需要一段引物，從為模板，需要一段引物，從引物的引物的3-oh3-oh末端合成末端合成dnadna新鏈。新鏈。 三種大腸桿菌三種大腸桿菌dnadna聚合酶聚合酶1. dna1. dna聚合酶聚合酶i(1956,arthur kornberg)i(1956,arthur kornberg)外切酶活性：外切酶活性：3 53 5外切活性具有校正作用；外切活性具有校正作用； 5 35 3切除引物和切除引物和dnadna損傷的修復；損傷的修復；聚合作用：聚合作用：合成速度較慢，每秒合成速度較慢，每

3、秒1010個核苷酸，而且新個核苷酸，而且新鏈長鏈長2020個核苷酸后，酶即脫離模板。個核苷酸后，酶即脫離模板。枯草桿菌蛋白酶枯草桿菌蛋白酶68 kda35 kda大腸桿菌大腸桿菌dnadna聚合酶聚合酶（修復酶）（修復酶） 大腸桿菌大腸桿菌dnadna聚合酶聚合酶不具有不具有5-35-3外切活性外切活性聚合酶聚合酶補補大大缺口；聚合酶缺口；聚合酶補補小小缺口缺口2. dna2. dna聚合酶聚合酶 外切酶活性：外切酶活性：3 53 5外切活性外切活性 聚合作用：聚合作用： 5 35 3補小缺口（補小缺口（10010-3mol/l抑制（不敏抑制（不敏感）感）（b（b酶）酶）不均一rna不均一rn

4、a聚合酶聚合酶核質核質hnrna10-9-10-10mol/l抑制（高抑制（高度敏感）度敏感）（c（c酶）酶）小分子rna小分子rna聚合酶聚合酶核質核質5srna、trna1010-5-5-10-10-4-4mol/l抑制mol/l抑制（中度敏感）（中度敏感）二、轉錄的過程二、轉錄的過程 1. 1. 起始位點的識別起始位點的識別 識別正確的啟動位點，識別正確的啟動位點，啟動子的結構至少由三部分組啟動子的結構至少由三部分組成：成：-35-35序列提供了序列提供了rnarna聚合酶全酶識別的信號；聚合酶全酶識別的信號；-10-10序列是序列是酶的緊密結合位點（富含酶的緊密結合位點（富含atat堿

5、基，利于雙鏈打開）；第三堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是部分是rnarna合成的起始點。合成的起始點。35+1轉錄起始點轉錄起始點aactgtatattattgacatataat5335序列序列 sextama 框框 10序列序列pribnow框框 加入的第一個核苷三磷酸常是加入的第一個核苷三磷酸常是gtpgtp或或atpatp。所形成的。所形成的啟動子、全酶和啟動子、全酶和核苷三磷酸復合物稱為三元起始復合物核苷三磷酸復合物稱為三元起始復合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉錄起始點，到轉錄起始點， 亞基就會被釋放脫離核心酶。亞基就會被釋放脫離核心酶。-35-10pppg

6、或或pppa55553333模板鏈模板鏈e 3.3.鏈的延伸鏈的延伸 以以ntpntp為原料和能量為原料和能量,dna,dna模板鏈為模板，模板鏈為模板，靠核心酶的催靠核心酶的催化，化，核苷酸間通過核苷酸間通過3 3 ,5,5 - -磷酸二酯鍵成核糖核酸鏈磷酸二酯鍵成核糖核酸鏈(rna)(rna)4. 4. 轉錄終止轉錄終止 轉轉錄終止信號有兩種情況錄終止信號有兩種情況 弱終止子：弱終止子：依賴依賴因子（終止因子，因子（終止因子，terminators）的終止的終止 nusanusa蛋白識別蛋白識別dnadna鏈上的終止信號，在鏈上的終止信號，在因子幫助終止。因子幫助終止。 強終止子：強終止子

7、：（ 1 1 ）在終止點之前具有一段富含）在終止點之前具有一段富含g-cg-c的回的回文區(qū)域。（文區(qū)域。（2 2）富含）富含g-cg-c的區(qū)域之后是一連串的的區(qū)域之后是一連串的dada堿基序列，堿基序列，它們轉錄的它們轉錄的rnarna鏈的末端為一連串鏈的末端為一連串u u（連續(xù)（連續(xù)6 6個）個）。w 三、三、rnarna轉錄后加工轉錄后加工1.rrna 1.rrna 的轉錄后加工的轉錄后加工 rrnarrna基因轉錄原初產(chǎn)物基因轉錄原初產(chǎn)物 原核生物：原核生物：30s30s 哺乳動物：哺乳動物：45s45s5s rrna5.8s rrna28s rrna有關有關prpr核糖體大亞基核糖體大

8、亞基18s rrna有關有關prpr核糖體小亞基核糖體小亞基成熟核糖體成熟核糖體進入細胞質進入細胞質rnaasernaase2.trnatrna的轉錄后加工的轉錄后加工原核生物原核生物核酸核酸內(nèi)切酶內(nèi)切酶在在trnatrna分子兩端切斷分子兩端切斷核酸核酸外切酶外切酶在在33端進行修剪端進行修剪在在trna 3trna 3端加端加-ccaoh-ccaoh核苷的核苷的修飾修飾甲基化（供體：甲基化（供體：s-s-腺苷蛋氨酸）腺苷蛋氨酸）w rnarna核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶識別的是加工部位的空間結構識別的是加工部位的空間結構rnase prnase p：切斷：切斷trna5trna5端端55端成熟酶

9、端成熟酶rnase frnase f：切斷：切斷trnatrna靠近靠近33端端rnase drnase d：從：從33端逐個切去附加序列端逐個切去附加序列 識別整個識別整個trnatrna的結構，是的結構，是33端成熟酶端成熟酶3.mrna3.mrna的加工與成熟的加工與成熟原核生物原核生物mrnamrna合成的特點合成的特點多順反子轉錄多順反子轉錄幾個結構基因在一條幾個結構基因在一條mrnamrna鏈上鏈上轉錄與翻譯相偶聯(lián)轉錄與翻譯相偶聯(lián)大多無需加工、直接翻譯大多無需加工、直接翻譯 mrna mrna壽命較短壽命較短真核生物真核生物mrnamrna合成的特點合成的特點單順反子轉錄單順反子轉

10、錄轉錄在核內(nèi)，翻譯在細胞質中轉錄在核內(nèi)，翻譯在細胞質中需加工才能翻譯需加工才能翻譯 mrna mrna壽命較長壽命較長帽子和尾結構帽子和尾結構四、基因表達轉錄調(diào)控方式四、基因表達轉錄調(diào)控方式w 基因表達調(diào)控概述基因表達調(diào)控概述w 原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特原核生物以操縱子為單元進行表達和調(diào)控，特異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要異的阻遏蛋白是控制原核啟動序列活性的重要因素。因素。w 乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制乳糖操縱子的調(diào)節(jié)機制w 色氨酸操縱子的調(diào)節(jié)機制色氨酸操縱子的調(diào)節(jié)機制i i調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因p p啟動子啟動子o o操作子（操操作子（操作基因）作基因）z z、y y、a a三

11、種三種結構基因結構基因w阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié)阻遏蛋白的負性調(diào)節(jié) 當無誘導物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白當無誘導物乳糖存在時，調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白（repressor proteinrepressor protein）處于活性狀態(tài)，阻止）處于活性狀態(tài)，阻止rnarna聚合酶與聚合酶與啟動基因的結合，則無法啟動轉錄。啟動基因的結合，則無法啟動轉錄。 當有乳糖存在時，當有乳糖存在時，laclac操縱子（元）即可被誘導。乳糖操縱子（元）即可被誘導。乳糖進入細胞，經(jīng)進入細胞，經(jīng)半乳糖苷酶催化，轉變?yōu)榘肴樘?。后者半乳糖苷酶催化，轉變?yōu)榘肴樘?。后者作為一種誘導劑分子結合阻遏蛋白，使蛋白構象變化，導作為

12、一種誘導劑分子結合阻遏蛋白，使蛋白構象變化，導致阻遏蛋白與致阻遏蛋白與o o序列解離、轉錄發(fā)生。序列解離、轉錄發(fā)生。 異丙基硫代半乳糖苷（異丙基硫代半乳糖苷（iptgiptg）是一種作用極強的誘導）是一種作用極強的誘導劑，不被細菌代謝而十分穩(wěn)定，因此被實驗室廣泛應用。劑，不被細菌代謝而十分穩(wěn)定，因此被實驗室廣泛應用。w capcap（代謝產(chǎn)物活化蛋白）的（代謝產(chǎn)物活化蛋白）的正性調(diào)節(jié)正性調(diào)節(jié) 當沒有葡萄糖及當沒有葡萄糖及campcamp濃度較高時，濃度較高時，campcamp與與capcap結合，這結合，這時時capcap結合在結合在laclac啟動序列附近的啟動序列附近的capcap位點，可

13、刺激位點，可刺激rnarna轉錄轉錄活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能抑制腺苷酸環(huán)化酶活性并活性。葡萄糖的分解代謝產(chǎn)物能抑制腺苷酸環(huán)化酶活性并活化磷酸二酯酶，從而降低了活化磷酸二酯酶，從而降低了campcamp的濃度，的濃度，capcap不能被活化不能被活化形成形成capcapcampcamp復合物，則不能轉錄。復合物，則不能轉錄。w laclac阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與阻遏蛋白負性調(diào)節(jié)與capcap正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合正性調(diào)節(jié)兩種機制協(xié)調(diào)合作：當作：當laclac阻遏蛋白封閉轉錄時，阻遏蛋白封閉轉錄時，capcap對該系統(tǒng)不能發(fā)對該系統(tǒng)不能發(fā)揮作用；但是如果沒有揮作用；但是如果沒有capcap存在來加

14、強轉錄活性，即使存在來加強轉錄活性，即使阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉錄活性。阻遏蛋白從操縱序列上解聚仍幾無轉錄活性。w laclac操縱子強的誘導作用既需要乳糖存在又需缺乏葡操縱子強的誘導作用既需要乳糖存在又需缺乏葡萄糖。萄糖。 調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因操縱基因操縱基因結構基因結構基因mrnamrna酶蛋白酶蛋白調(diào)節(jié)基因調(diào)節(jié)基因操縱基因操縱基因結構基因結構基因輔阻遏物輔阻遏物trp阻遏蛋白原阻遏蛋白原l 調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白原不與操作基因結合，結構基因轉調(diào)節(jié)基因編碼的阻遏蛋白原不與操作基因結合，結構基因轉錄。錄。trp或或trprna與阻遏蛋白結合，使之構象發(fā)生變化與與阻遏蛋白結合，使之構象發(fā)生

15、變化與操縱基因結合，結構基因不能表達。操縱基因結合，結構基因不能表達。阻遏物調(diào)節(jié)機制阻遏物調(diào)節(jié)機制衰減子調(diào)節(jié)機制衰減子調(diào)節(jié)機制衰減子：在轉錄水平上調(diào)節(jié)基因表達的衰減作用，衰減子：在轉錄水平上調(diào)節(jié)基因表達的衰減作用，用于終止和減弱轉錄，這種調(diào)節(jié)的作用部位叫衰減用于終止和減弱轉錄，這種調(diào)節(jié)的作用部位叫衰減子子是一種位于結構基因上游前導區(qū)的終止子。是一種位于結構基因上游前導區(qū)的終止子。1. 1. 生物遺傳信息傳遞的中心法則中不包括生物遺傳信息傳遞的中心法則中不包括a. dna dna b. dna rnaa. dna dna b. dna rnac. rna dna d. rna rnac. rna

16、 dna d. rna rnae. e. 蛋白質蛋白質 rnarna2.2.生物遺傳信息傳遞的中心法則是生物遺傳信息傳遞的中心法則是a.a.以以dnadna為中心為中心 b.b.以以rnarna為中心為中心 c.c.以蛋白質為中心以蛋白質為中心 d.d.以轉錄為中心以轉錄為中心 e.e.以為復制中心以為復制中心 3 3關于關于dnadna合成的敘述，正確的是合成的敘述，正確的是a.a. dnadna的生物合成即半保留復制的生物合成即半保留復制 b. dnab. dna的生物合成必須以的生物合成必須以dnadna為模板為模板c. dnac. dna的生物合成必須以的生物合成必須以dnadna指導

17、的指導的dnadna聚合酶催化聚合酶催化 d. dnad. dna的生物合成是半不連續(xù)復制的生物合成是半不連續(xù)復制e. dnae. dna的生物合成包括的生物合成包括dnadna的半保留復制、的半保留復制、 dnadna修復合修復合成和反轉錄成和反轉錄4. 4. 真核細胞中真核細胞中dnadna的復制是在哪個部位進行的的復制是在哪個部位進行的a. a. 核蛋白體核蛋白體 b. b. 線粒體線粒體 c. c. 細胞核細胞核 d. d. 微粒體微粒體 e. e. 細胞漿細胞漿5.5.關于關于dnadna半不連續(xù)合成敘述，錯誤的是半不連續(xù)合成敘述，錯誤的是a.a. 前導鏈是連續(xù)合成的前導鏈是連續(xù)合成

18、的 b. b. 后隨鏈是不連續(xù)合成的后隨鏈是不連續(xù)合成的 c. c. 后隨鏈的合成方向是后隨鏈的合成方向是3 5 3 5 ，前導鏈是，前導鏈是5 35 3d. d. 不連續(xù)合成的片段是岡崎片段不連續(xù)合成的片段是岡崎片段 e. e. 后隨鏈的合成滯后于前導鏈后隨鏈的合成滯后于前導鏈6.6.關于關于dnadna復制的敘述，錯誤的是復制的敘述，錯誤的是a.a. 是半保留復制是半保留復制 b. b. 合成方向以合成方向以5 3 5 3 c. c. 以四種以四種dntpdntp為原料為原料 d. d. 是半不連續(xù)復制是半不連續(xù)復制7. dna7. dna復制的引物是復制的引物是a. a. 以以dna d

19、na 為模板合成的為模板合成的dna dna 片段片段 b. b. 以以rnarna為模板合成的為模板合成的dna dna 片段片段c. c. 以以dna dna 的一個基因為模板合成的的一個基因為模板合成的rna rna 片段片段 d. d. 以復制起始處以復制起始處dna dna 為模板合成的為模板合成的rnarna短片段短片段e. e. 引物存在于復制完成的片段中引物存在于復制完成的片段中8.8.大腸桿菌大腸桿菌dnadna聚合酶聚合酶a.a. 具有具有3 53 5核酸外切酶活性核酸外切酶活性 b. b. 具有具有3 53 5聚合酶活性聚合酶活性c. c. 不需引物不需引物 d. d.

20、可催化可催化2 2個游離的個游離的dntpdntp以以3 5 -3 5 -磷酸二酯鍵相連磷酸二酯鍵相連e. e. 需四種需四種ntpntp為底物為底物9.9.關于關于dnadna復制的需要：復制的需要：解鏈酶解鏈酶 引物酶引物酶 dna dna聚合酶聚合酶拓撲異構酶拓撲異構酶連接酶作用順序為連接酶作用順序為a. 1a. 1， 2 2， 3 3， 4 4，5 b. 45 b. 4，1 1，2 2，3 3，5 5 c. 1c. 1， 4 4， 3 3， 2 2，5 d. 35 d. 3，4 4，1 1，2 2，5 5 e. 1e. 1， 4 4， 2 2， 3 3，5 5 10.10.生物遺傳信息

21、傳遞的中心法則中尚無證據(jù)的是生物遺傳信息傳遞的中心法則中尚無證據(jù)的是a. rna a. rna 蛋白質蛋白質 b. dna rnab. dna rnac. rna dna d. rna rnac. rna dna d. rna rnae. e. 蛋白質蛋白質 rnarna11.rna11.rna編輯的方向是編輯的方向是a. 3 5 b. c n a. 3 5 b. c n c. n c d. 5 3 c. n c d. 5 3 e. e. 以上方向都不對以上方向都不對12.12.識別轉錄起始點的是識別轉錄起始點的是a. a. 因子因子b. b. 核心酶核心酶 c. rnac. rna聚合酶的聚合酶的因子因子d. rnad. rna聚合酶的聚合酶的亞基亞基e. rnae. rna聚合酶的聚合酶的亞基亞基13. rna13. rna轉錄過程是轉錄過程是a. a. 解鏈、引發(fā)、鏈的延長和終止解鏈、引