核酸和核苷酸代謝

1、1 核酸的基本單位是核苷酸。遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)核酸的基本單位是核苷酸。遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和翻譯都與核酸代謝有關(guān)，核酸代謝與核苷酸代謝錄和翻譯都與核酸代謝有關(guān)，核酸代謝與核苷酸代謝密切關(guān)聯(lián)。核苷酸幾乎參與細(xì)胞中的所有生化過(guò)程。密切關(guān)聯(lián)。核苷酸幾乎參與細(xì)胞中的所有生化過(guò)程。 核苷酸的作用：三磷酸核苷酸是核酸生物合成核苷酸的作用：三磷酸核苷酸是核酸生物合成的前體。的前體。ATP是生物能量代謝中的通用載體，是生物能量代謝中的通用載體，GTP是推動(dòng)重要生物過(guò)程的能量供體。核苷酸衍生物是是推動(dòng)重要生物過(guò)程的能量供體。核苷酸衍生物是許多生物合成反應(yīng)的活性中間物。腺苷酸是三種重許多生物合成反應(yīng)的活性中間物。

2、腺苷酸是三種重要輔酶要輔酶(煙酰胺核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸和輔酶煙酰胺核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸和輔酶A)的組分。的組分。cAMP和和cGMP作為細(xì)胞內(nèi)第二信使，調(diào)作為細(xì)胞內(nèi)第二信使，調(diào)節(jié)細(xì)胞功能和基因表達(dá)。節(jié)細(xì)胞功能和基因表達(dá)。第1頁(yè)/共53頁(yè)2一一 核酸和核苷酸的分解代謝核酸和核苷酸的分解代謝 動(dòng)物和異養(yǎng)型微生物可分泌消化酶類(lèi)來(lái)分解食物動(dòng)物和異養(yǎng)型微生物可分泌消化酶類(lèi)來(lái)分解食物或體外的核蛋白或核酸類(lèi)物質(zhì)，以獲得各種核苷酸?；蝮w外的核蛋白或核酸類(lèi)物質(zhì)，以獲得各種核苷酸。核酸核酸核苷酸核苷酸核酸酶核酸酶磷酸二酯酶磷酸二酯酶核苷酸核苷酸核苷酸酶核苷酸酶核苷核苷 +磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化

3、酶堿基堿基+1-P-戊糖戊糖堿基堿基 + 戊糖戊糖核苷酶核苷酶核苷核苷第2頁(yè)/共53頁(yè)3 核酸是由許多核苷酸以核酸是由許多核苷酸以3 ,5 磷酸二酯鍵連磷酸二酯鍵連接而成的大分子化合物。核酸分解代謝的第一步是接而成的大分子化合物。核酸分解代謝的第一步是水解連接核苷酸之間的磷酸二酯鍵，生成低級(jí)多核水解連接核苷酸之間的磷酸二酯鍵，生成低級(jí)多核苷酸或單核苷酸。磷酸二酯酶苷酸或單核苷酸。磷酸二酯酶(核酸酶核酸酶)可催化這一可催化這一解聚作用。水解解聚作用。水解RNA的酶稱(chēng)核糖核酸酶，水解的酶稱(chēng)核糖核酸酶，水解DNA的酶稱(chēng)脫氧核糖核酸酶。能水解核酸分子內(nèi)的酶稱(chēng)脫氧核糖核酸酶。能水解核酸分子內(nèi)磷酸二酯鍵的

4、酶稱(chēng)核酸內(nèi)切酶，從核酸鏈的一端逐磷酸二酯鍵的酶稱(chēng)核酸內(nèi)切酶，從核酸鏈的一端逐步水解下核苷酸的酶稱(chēng)外切酶。細(xì)胞內(nèi)的核酸都不步水解下核苷酸的酶稱(chēng)外切酶。細(xì)胞內(nèi)的核酸都不是恒定不變的，細(xì)胞內(nèi)的各種核酸酶參與了核酸的是恒定不變的，細(xì)胞內(nèi)的各種核酸酶參與了核酸的代謝。代謝。1 核酸的解聚作用核酸的解聚作用第3頁(yè)/共53頁(yè)42 核苷酸的降解核苷酸的降解 核苷酸水解下磷酸成為核苷。生物體內(nèi)廣泛存在核苷酸水解下磷酸成為核苷。生物體內(nèi)廣泛存在的磷酸單酯酶或核苷酸酶可催化這一反應(yīng)。非特異性的磷酸單酯酶或核苷酸酶可催化這一反應(yīng)。非特異性的磷酸單酯酶對(duì)所有核苷酸都能作用，特異性強(qiáng)的磷的磷酸單酯酶對(duì)所有核苷酸都能作用，

5、特異性強(qiáng)的磷酸單酯酶只能水解酸單酯酶只能水解3 核苷酸或核苷酸或5 核苷酸。核苷酸。 核苷經(jīng)核苷酶催化分解為嘌呤堿或嘧啶堿和戊糖。核苷經(jīng)核苷酶催化分解為嘌呤堿或嘧啶堿和戊糖。分解核苷的酶有核苷磷酸化酶和核苷水解酶。分解核苷的酶有核苷磷酸化酶和核苷水解酶。堿基堿基 + 戊糖戊糖核苷水解酶核苷水解酶核苷核苷 + H2O核苷核苷 + 磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶堿基堿基 + 戊糖戊糖-1-磷酸磷酸第4頁(yè)/共53頁(yè)53 嘌呤堿的分解嘌呤堿的分解 不同生物分解嘌呤的能力不同，代謝產(chǎn)物也不相不同生物分解嘌呤的能力不同，代謝產(chǎn)物也不相同。靈長(zhǎng)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物的嘌呤降解終產(chǎn)物是尿酸；非同。靈長(zhǎng)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物的嘌

6、呤降解終產(chǎn)物是尿酸；非靈長(zhǎng)類(lèi)的哺乳動(dòng)物和腹足類(lèi)動(dòng)物是尿囊素；硬骨魚(yú)類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)的哺乳動(dòng)物和腹足類(lèi)動(dòng)物是尿囊素；硬骨魚(yú)類(lèi)將尿囊素分解為尿囊酸；兩棲類(lèi)則將尿囊酸分解為尿?qū)⒛蚰宜胤纸鉃槟蚰宜?；兩棲?lèi)則將尿囊酸分解為尿素和乙醛酸；甲殼類(lèi)動(dòng)物將嘌呤分解為素和乙醛酸；甲殼類(lèi)動(dòng)物將嘌呤分解為CO2和和NH3。 腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相應(yīng)的脫氨酶作用下水解脫氨腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相應(yīng)的脫氨酶作用下水解脫氨基，分別生成次黃嘌呤和黃嘌呤。次黃嘌呤和黃嘌呤基，分別生成次黃嘌呤和黃嘌呤。次黃嘌呤和黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?。尿酸最終降解為在黃嘌呤氧化酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?。尿酸最終降解為CO2和和NH3。第5頁(yè)/共53頁(yè)64

7、 嘧啶堿的分解嘧啶堿的分解 胞嘧啶先脫氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏?，尿嘧啶?jīng)胞嘧啶先脫氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ぃ蜞奏そ?jīng)還原、開(kāi)環(huán)水解，最后生成還原、開(kāi)環(huán)水解，最后生成NH3、CO2和和-丙氨酸。丙氨酸。-丙氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用脫去氨基后參丙氨酸經(jīng)轉(zhuǎn)氨作用脫去氨基后參加有機(jī)酸代謝。加有機(jī)酸代謝。 胸腺嘧啶經(jīng)還原、開(kāi)環(huán)水解生成胸腺嘧啶經(jīng)還原、開(kāi)環(huán)水解生成NH3、CO2和和-氨基異丁酸，后者脫去氨基后參加氨基異丁酸，后者脫去氨基后參加有機(jī)酸代謝。有機(jī)酸代謝。第6頁(yè)/共53頁(yè)71 嘌呤核糖核苷酸的合成嘌呤核糖核苷酸的合成 生物利用生物利用CO2、甲酸鹽、谷氨酰胺、天冬氨酸和、甲酸鹽、谷氨酰胺、天冬氨酸和甘氨酸等簡(jiǎn)單前體物質(zhì)作為合

8、成嘌呤環(huán)的前體。甘氨酸等簡(jiǎn)單前體物質(zhì)作為合成嘌呤環(huán)的前體。CNCNCCCNN123456789CO2天冬氨酸天冬氨酸N10-甲酰甲酰四氫葉酸四氫葉酸谷氨酰胺谷氨酰胺(酰胺氮酰胺氮)甘氨酸甘氨酸N10-甲酰甲酰四氫葉酸四氫葉酸嘌呤環(huán)的元素來(lái)源嘌呤環(huán)的元素來(lái)源第7頁(yè)/共53頁(yè)8 合成過(guò)程是在合成過(guò)程是在5 -磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的。磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的C1上去的，先合成咪唑環(huán)，再合成駢嘧啶上去的，先合成咪唑環(huán)，再合成駢嘧啶環(huán)。隨著嘌呤環(huán)的生成，環(huán)。隨著嘌呤環(huán)的生成，5 -核苷酸應(yīng)運(yùn)而核苷酸應(yīng)運(yùn)而生。第一個(gè)被合成的核苷酸是生。

9、第一個(gè)被合成的核苷酸是IMP。 AMP、 GMP是由是由IMP轉(zhuǎn)化生成的。轉(zhuǎn)化生成的。 嘌呤核苷酸生物合成的特點(diǎn)：嘌呤核苷酸生物合成的特點(diǎn)：第8頁(yè)/共53頁(yè)9 生物利用現(xiàn)有嘌呤、嘧啶或核苷合成核苷生物利用現(xiàn)有嘌呤、嘧啶或核苷合成核苷酸的過(guò)程稱(chēng)為半合成途徑。酸的過(guò)程稱(chēng)為半合成途徑。嘌呤堿嘌呤堿+1-磷酸核糖磷酸核糖嘌呤核苷嘌呤核苷+Pi嘌呤堿嘌呤堿+PRPP嘌呤核苷酸嘌呤核苷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶ATPADP核苷磷酸激酶核苷磷酸激酶核苷酸焦磷酸化酶核苷酸焦磷酸化酶PPi第9頁(yè)/共53頁(yè)10CNNCCC123456嘧啶環(huán)各元素來(lái)源嘧啶環(huán)各元素來(lái)源來(lái)來(lái) 自自 天天 冬冬 氨氨 酸酸來(lái)來(lái) 自自 氨

10、氨 甲甲 酰酰 磷磷 酸酸2 嘧啶核糖核苷酸的合成嘧啶核糖核苷酸的合成 嘧啶環(huán)是以天冬氨酸、谷酰胺、嘧啶環(huán)是以天冬氨酸、谷酰胺、CO2為前體物為前體物質(zhì)合成的。質(zhì)合成的。第10頁(yè)/共53頁(yè)113 脫氧核糖核苷酸的合成脫氧核糖核苷酸的合成 脫氧核苷酸的合成不是從脫氧核糖起始的，脫氧核苷酸的合成不是從脫氧核糖起始的，而是先合成相應(yīng)的核苷酸后，再通過(guò)還原作用而是先合成相應(yīng)的核苷酸后，再通過(guò)還原作用使其中的核糖脫氧轉(zhuǎn)變成為脫氧核苷酸。催化使其中的核糖脫氧轉(zhuǎn)變成為脫氧核苷酸。催化此還原反應(yīng)的酶體系包括核糖核苷酸還原酶、此還原反應(yīng)的酶體系包括核糖核苷酸還原酶、硫氧還蛋白、硫氧還蛋白還原酶及硫氧還蛋白、硫氧

11、還蛋白還原酶及FAD、NADP等因子。等因子。第11頁(yè)/共53頁(yè)12NADPNADPH+FADATP, Mg2+硫氧還蛋白還原酶硫氧還蛋白還原酶硫氧還蛋白硫氧還蛋白-(SH)2(還原型還原型)硫氧還蛋白硫氧還蛋白-S2(氧化型氧化型)核糖核苷酸還原酶核糖核苷酸還原酶(B1和和B2)核糖核苷核糖核苷二磷酸二磷酸脫氧核糖核脫氧核糖核苷二磷酸苷二磷酸+H2O脫氧核糖核苷酸的形成脫氧核糖核苷酸的形成第12頁(yè)/共53頁(yè)13三三 遺傳信息遺傳信息1 DNA是遺傳信息的攜帶分子是遺傳信息的攜帶分子第13頁(yè)/共53頁(yè)142 RNA使遺傳信息得以表達(dá)使遺傳信息得以表達(dá)第14頁(yè)/共53頁(yè)153 遺傳密碼的破譯遺傳

12、密碼的破譯 mRNA是指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的直接模板，是由四種是指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的直接模板，是由四種核苷酸組成的。如果由兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸在肽核苷酸組成的。如果由兩個(gè)堿基決定一個(gè)氨基酸在肽鏈中的位置，則只有鏈中的位置，則只有16組二聯(lián)體，不能滿(mǎn)足組二聯(lián)體，不能滿(mǎn)足20種氨基種氨基酸編碼的需要；如果每三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，可酸編碼的需要；如果每三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，可組合成組合成64組三聯(lián)體，能滿(mǎn)足組三聯(lián)體，能滿(mǎn)足20種氨基酸編碼的需求。種氨基酸編碼的需求。應(yīng)用生物化學(xué)和遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：三個(gè)堿基編碼一個(gè)應(yīng)用生物化學(xué)和遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)證明：三個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，稱(chēng)為氨基酸，稱(chēng)為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼或密

13、碼子?；蛎艽a子。 從從1961年開(kāi)始，用年開(kāi)始，用64個(gè)已知密碼，找出了與之對(duì)個(gè)已知密碼，找出了與之對(duì)應(yīng)的氨基酸。應(yīng)的氨基酸。1966-1967年，破譯全部遺傳密碼。年，破譯全部遺傳密碼。第15頁(yè)/共53頁(yè)16第一位堿基第一位堿基(5 端端)第第 二二 位位 堿堿 基（中基（中 間）間）第三位堿基第三位堿基(3 端端)UCAGU苯丙苯丙苯丙苯丙絲絲絲絲絲絲絲絲酪酪酪酪半胱半胱半胱半胱UCAG亮亮亮亮終止終止終止終止終止終止色色C亮亮亮亮亮亮亮亮脯脯脯脯脯脯脯脯組組組組精精精精精精精精UCAG谷酰胺谷酰胺谷酰胺谷酰胺A異亮異亮異亮異亮異亮異亮蘇蘇蘇蘇蘇蘇蘇蘇天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺天冬酰胺絲絲絲

14、絲UCAG賴(lài)賴(lài)賴(lài)賴(lài)精精精精甲硫甲硫(起始起始)G纈纈纈纈纈纈纈纈丙丙丙丙丙丙丙丙天冬天冬天冬天冬甘甘甘甘甘甘甘甘UCAG谷谷谷谷遺遺 傳傳 密密 碼碼 字字 典典第16頁(yè)/共53頁(yè)174 遺傳密碼的基本特性遺傳密碼的基本特性第17頁(yè)/共53頁(yè)18四四 DNA的復(fù)制和修復(fù)的復(fù)制和修復(fù)1 DNA的半保留復(fù)制的半保留復(fù)制 DNA復(fù)制時(shí)復(fù)制時(shí), 兩條鏈堿基對(duì)之間氫鍵破裂，雙兩條鏈堿基對(duì)之間氫鍵破裂，雙螺旋解開(kāi)，以每條鏈作模板分別合成新的互補(bǔ)鏈。螺旋解開(kāi)，以每條鏈作模板分別合成新的互補(bǔ)鏈。于是親代于是親代DNA分子變?yōu)楹塑账崤帕行蛄型耆嗤姆肿幼優(yōu)楹塑账崤帕行蛄型耆嗤膬蓚€(gè)子代兩個(gè)子代DNA分子。每

15、個(gè)子代分子。每個(gè)子代DNA分子的一條鏈分子的一條鏈來(lái)自親代來(lái)自親代DNA，另一條則是新合成的，這樣的復(fù)制，另一條則是新合成的，這樣的復(fù)制合成方式稱(chēng)為合成方式稱(chēng)為半保留復(fù)制半保留復(fù)制。 1958年，年，MeselsonStahl利用氮的同位素利用氮的同位素15N標(biāo)記實(shí)驗(yàn)首先證實(shí)了標(biāo)記實(shí)驗(yàn)首先證實(shí)了DNA半保留復(fù)制。半保留復(fù)制。第18頁(yè)/共53頁(yè)19DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)證明第19頁(yè)/共53頁(yè)202 DNA的復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制方式的復(fù)制起點(diǎn)和復(fù)制方式 DNA復(fù)制是一個(gè)受到嚴(yán)格控制的過(guò)程，復(fù)制是復(fù)制是一個(gè)受到嚴(yán)格控制的過(guò)程，復(fù)制是從從DNA上定點(diǎn)起始的。大腸桿菌染色體上定點(diǎn)起始的。大

16、腸桿菌染色體DNA復(fù)制起復(fù)制起始區(qū)為含回紋序列始區(qū)為含回紋序列GATC多達(dá)多達(dá)11次的一段約次的一段約245bp的的特殊序列。復(fù)制起始時(shí)，此序列可形成復(fù)雜的十字特殊序列。復(fù)制起始時(shí)，此序列可形成復(fù)雜的十字結(jié)構(gòu)，為復(fù)制酶識(shí)別和結(jié)合的信號(hào)。原核生物染色結(jié)構(gòu)，為復(fù)制酶識(shí)別和結(jié)合的信號(hào)。原核生物染色體體DNA較小，一般只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。較小，一般只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。 真核真核DNA的復(fù)制起點(diǎn)沒(méi)有順序特異性，是從復(fù)的復(fù)制起點(diǎn)沒(méi)有順序特異性，是從復(fù)制酶與制酶與DNA容易接觸的部位起始的，即兩核小體之容易接觸的部位起始的，即兩核小體之間的連接部位。真核間的連接部位。真核DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)

17、。第20頁(yè)/共53頁(yè)21 DNA復(fù)制時(shí)，從復(fù)制點(diǎn)開(kāi)始，兩條鏈解復(fù)制時(shí)，從復(fù)制點(diǎn)開(kāi)始，兩條鏈解開(kāi)，已解開(kāi)的兩條鏈與未解開(kāi)的雙鏈間形成叉開(kāi)，已解開(kāi)的兩條鏈與未解開(kāi)的雙鏈間形成叉子樣的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為子樣的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為復(fù)制叉復(fù)制叉。DNA復(fù)制在復(fù)制叉復(fù)制在復(fù)制叉中進(jìn)行。若從起點(diǎn)開(kāi)始形成兩個(gè)復(fù)制叉，新鏈中進(jìn)行。若從起點(diǎn)開(kāi)始形成兩個(gè)復(fù)制叉，新鏈同時(shí)向相反兩個(gè)方向延伸，稱(chēng)為同時(shí)向相反兩個(gè)方向延伸，稱(chēng)為雙向復(fù)制雙向復(fù)制。若。若從起點(diǎn)開(kāi)始形成一個(gè)復(fù)制叉，新鏈向一個(gè)方向從起點(diǎn)開(kāi)始形成一個(gè)復(fù)制叉，新鏈向一個(gè)方向延伸，則稱(chēng)為延伸，則稱(chēng)為單向復(fù)制單向復(fù)制。對(duì)稱(chēng)復(fù)制指兩條鏈同。對(duì)稱(chēng)復(fù)制指兩條鏈同時(shí)進(jìn)行復(fù)制，若一條鏈先復(fù)制，待一

18、條鏈復(fù)制時(shí)進(jìn)行復(fù)制，若一條鏈先復(fù)制，待一條鏈復(fù)制完成另一條鏈才開(kāi)始復(fù)制，則稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)復(fù)制。完成另一條鏈才開(kāi)始復(fù)制，則稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)復(fù)制。第21頁(yè)/共53頁(yè)22第22頁(yè)/共53頁(yè)233 DNA聚合酶聚合酶 1956年年Kornberg等從大腸桿菌提取液中首先等從大腸桿菌提取液中首先發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶聚合酶I。1969年和年和1970年，年，Delucia和和Cairns從大腸桿菌分離得到從大腸桿菌分離得到DNA聚合酶聚合酶和和DNA聚合酶聚合酶。DNA聚合酶聚合酶和和是在是在1999年才年才被發(fā)現(xiàn)，他們涉及被發(fā)現(xiàn)，他們涉及DNA的易錯(cuò)修復(fù)。的易錯(cuò)修復(fù)。第23頁(yè)/共53頁(yè)24大腸桿菌三種大腸桿菌

19、三種DNA聚合酶的性質(zhì)比較聚合酶的性質(zhì)比較DNA聚聚合酶合酶 IDNA聚聚合酶合酶DNA聚聚合酶合酶相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量103 00088 000130 0003 5 核酸外切酶核酸外切酶+ +5 3 核酸外切酶核酸外切酶+- - -聚合速度聚合速度(核苷酸核苷酸/min)1 0001 2002 40015 00060 000持續(xù)合成能力持續(xù)合成能力32001 500500 000主要功能主要功能切除引物切除引物, 修復(fù)修復(fù)修復(fù)修復(fù)復(fù)制復(fù)制第24頁(yè)/共53頁(yè)252)真核生物真核生物DNA聚合酶聚合酶哺乳動(dòng)物的哺乳動(dòng)物的DNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶a a聚合酶聚合酶b b聚合酶聚合酶g g

20、聚合酶聚合酶d d定位定位細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞核細(xì)胞核線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體細(xì)胞核細(xì)胞核亞基數(shù)目亞基數(shù)目4124外切酶活性外切酶活性無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)3 5 3 5 引物合成酶活性引物合成酶活性有有無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)持續(xù)合成能力持續(xù)合成能力低低低低高高抑制劑抑制劑蚜腸霉素蚜腸霉素雙脫氧雙脫氧TTP 雙脫氧雙脫氧TTP蚜腸霉素蚜腸霉素功能功能引物合成引物合成修復(fù)修復(fù)線(xiàn)粒體線(xiàn)粒體DNA復(fù)制和修復(fù)復(fù)制和修復(fù)核核DNA復(fù)制和修復(fù)復(fù)制和修復(fù)第25頁(yè)/共53頁(yè)26DNA聚合酶的反應(yīng)特點(diǎn)是：聚合酶的反應(yīng)特點(diǎn)是： 以四種脫氧核苷三磷酸作底物以四種脫氧核苷三磷酸作底物; 反應(yīng)需要模板的指導(dǎo)，模板方向反應(yīng)需要模板的指導(dǎo)，模板方向3 5 ; 反

21、應(yīng)需要引物反應(yīng)需要引物3 -OH存在存在; DNA新鏈的生長(zhǎng)方向?yàn)樾骆湹纳L(zhǎng)方向?yàn)? 3 ; 產(chǎn)物產(chǎn)物DNA的性質(zhì)與模板相同。的性質(zhì)與模板相同。第26頁(yè)/共53頁(yè)274 DNA連接酶連接酶 DNA聚合酶只能催化聚合酶只能催化DNA鏈的延伸，不能鏈的延伸，不能使兩條使兩條DNA鏈端部相互以磷酸酯鍵連接起來(lái)，也鏈端部相互以磷酸酯鍵連接起來(lái)，也不能使單鏈不能使單鏈DNA環(huán)化閉合。環(huán)化閉合。1967年，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室年，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)發(fā)現(xiàn)了同時(shí)發(fā)現(xiàn)了DNA連接酶，該酶可使雙鏈連接酶，該酶可使雙鏈DNA中一中一條斷開(kāi)的相鄰核苷酸間條斷開(kāi)的相鄰核苷酸間(斷口的一端為斷口的一端為3 -OH，另，另一端是一端是5

22、 -磷酸基磷酸基)形成形成3 ,5 -磷酸二酯鍵，但不磷酸二酯鍵，但不能使游離的兩條鏈直接連接起來(lái)。連接反應(yīng)需要能使游離的兩條鏈直接連接起來(lái)。連接反應(yīng)需要能量，在動(dòng)物和噬菌體由能量，在動(dòng)物和噬菌體由ATP提供，在細(xì)菌由提供，在細(xì)菌由NAD提供。提供。 此外，參與此外，參與DNA復(fù)制過(guò)程的酶還有轉(zhuǎn)軸酶、復(fù)制過(guò)程的酶還有轉(zhuǎn)軸酶、旋轉(zhuǎn)酶、解鏈酶、引發(fā)酶、單鏈結(jié)合蛋白等。旋轉(zhuǎn)酶、解鏈酶、引發(fā)酶、單鏈結(jié)合蛋白等。第27頁(yè)/共53頁(yè)285 DNA的復(fù)制過(guò)程的復(fù)制過(guò)程 DNA復(fù)制是一個(gè)受到嚴(yán)格控制的過(guò)程復(fù)制是一個(gè)受到嚴(yán)格控制的過(guò)程, 復(fù)制是從復(fù)制是從DNA上定點(diǎn)起始的。大腸桿菌染色體上定點(diǎn)起始的。大腸桿菌染

23、色體DNA復(fù)制起始復(fù)制起始區(qū)為含回紋序列區(qū)為含回紋序列GATC多達(dá)多達(dá)11次的一段約次的一段約245bp的特的特殊序列。復(fù)制起始時(shí)，此序列可形成復(fù)雜的十字結(jié)殊序列。復(fù)制起始時(shí)，此序列可形成復(fù)雜的十字結(jié)構(gòu)構(gòu), 為復(fù)制酶識(shí)別和結(jié)合的信號(hào)。原核生物染色體為復(fù)制酶識(shí)別和結(jié)合的信號(hào)。原核生物染色體DNA較小，一般只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。較小，一般只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。 真核真核DNA的復(fù)制起點(diǎn)沒(méi)有順序特異性，是從復(fù)的復(fù)制起點(diǎn)沒(méi)有順序特異性，是從復(fù)制酶與制酶與DNA容易接觸的部位起始的，即兩核小體之容易接觸的部位起始的，即兩核小體之間的連接部位。真核間的連接部位。真核DNA有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。第28

24、頁(yè)/共53頁(yè)29 DNA復(fù)制時(shí)，解鏈酶與復(fù)制起始區(qū)結(jié)合，利用復(fù)制時(shí)，解鏈酶與復(fù)制起始區(qū)結(jié)合，利用ATP提供能量，使雙鏈解開(kāi)，形成復(fù)制叉。在復(fù)制提供能量，使雙鏈解開(kāi)，形成復(fù)制叉。在復(fù)制叉中叉中DNA聚合酶以單鏈為模板合成新鏈。隨著解鏈聚合酶以單鏈為模板合成新鏈。隨著解鏈和合成的不斷進(jìn)行，使復(fù)制叉前面的螺旋進(jìn)一步扭和合成的不斷進(jìn)行，使復(fù)制叉前面的螺旋進(jìn)一步扭緊，產(chǎn)生正超螺旋張力，而使解鏈難以繼續(xù)進(jìn)行。緊，產(chǎn)生正超螺旋張力，而使解鏈難以繼續(xù)進(jìn)行。 拓補(bǔ)異構(gòu)酶拓補(bǔ)異構(gòu)酶能切斷雙鏈中的一條，斷端繞螺能切斷雙鏈中的一條，斷端繞螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，釋放解鏈造成的正超螺旋張力。超螺旋解旋轉(zhuǎn)動(dòng)，釋放解鏈造成的正超螺旋張力

25、。超螺旋解除后封閉斷口。拓補(bǔ)異構(gòu)酶除后封閉斷口。拓補(bǔ)異構(gòu)酶能切斷雙鏈，并向能切斷雙鏈，并向DNA分子中引入負(fù)超螺旋，以消除解鏈產(chǎn)生的正超分子中引入負(fù)超螺旋，以消除解鏈產(chǎn)生的正超螺旋張力。螺旋張力。第29頁(yè)/共53頁(yè)302)不連續(xù)復(fù)制不連續(xù)復(fù)制 DNA是兩條反向平行的鏈，是兩條反向平行的鏈，DNA聚合酶要聚合酶要求模板和方向是求模板和方向是3 5 。在。在DNA復(fù)制時(shí)，復(fù)制時(shí)，3 5 走向的模板鏈的新鏈以走向的模板鏈的新鏈以5 3 方向連續(xù)合成，稱(chēng)方向連續(xù)合成，稱(chēng)先導(dǎo)鏈先導(dǎo)鏈。5 3 走向的模板鏈的新鏈也是走向的模板鏈的新鏈也是5 3 方向合成，與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，隨著復(fù)制方向合成，與復(fù)制叉

26、移動(dòng)的方向相反，隨著復(fù)制叉的移動(dòng)，合成出許多不連續(xù)的片段叉的移動(dòng)，合成出許多不連續(xù)的片段(稱(chēng)岡崎片稱(chēng)岡崎片段段)，最后連接成一條完整的，最后連接成一條完整的DNA鏈，稱(chēng)鏈，稱(chēng)滯后鏈滯后鏈。 原核生物中岡崎片段的長(zhǎng)度為原核生物中岡崎片段的長(zhǎng)度為10002000個(gè)個(gè)核苷酸；真核生物中的約核苷酸；真核生物中的約200個(gè)核苷酸，相當(dāng)于個(gè)核苷酸，相當(dāng)于一個(gè)核小體一個(gè)核小體DNA的長(zhǎng)度。的長(zhǎng)度。第30頁(yè)/共53頁(yè)313)引物合成引物合成 DNA聚合酶都只能從引物的聚合酶都只能從引物的3 -OH末端延末端延伸伸DNA鏈，而不能從頭合成。引物是由特定的鏈，而不能從頭合成。引物是由特定的RNA聚合酶聚合酶(引發(fā)

27、酶引發(fā)酶)合成的合成的RNA片段，長(zhǎng)度約幾片段，長(zhǎng)度約幾個(gè)到十幾個(gè)核苷酸。每個(gè)合成起始點(diǎn)都需要引物。個(gè)到十幾個(gè)核苷酸。每個(gè)合成起始點(diǎn)都需要引物。 DNA聚合酶聚合酶以其以其5 3 外切酶活性將外切酶活性將RNA引引物切除，留下的空缺由該酶從下一個(gè)岡崎片段的物切除，留下的空缺由該酶從下一個(gè)岡崎片段的3 -OH端開(kāi)始，按模板延伸端開(kāi)始，按模板延伸DNA鏈將缺口補(bǔ)齊，再由鏈將缺口補(bǔ)齊，再由DNA連接酶將鄰近岡崎片段連接起來(lái)，成為一個(gè)完連接酶將鄰近岡崎片段連接起來(lái)，成為一個(gè)完整的新鏈。整的新鏈。第31頁(yè)/共53頁(yè)32DNA復(fù)制過(guò)程可分為復(fù)制過(guò)程可分為8個(gè)步驟：個(gè)步驟：(1) 解鏈蛋白將解鏈蛋白將DNA

28、雙鏈解開(kāi)。雙鏈解開(kāi)。(2) 引發(fā)酶結(jié)合于打開(kāi)的引發(fā)酶結(jié)合于打開(kāi)的DNA單鏈上，合成單鏈上，合成RNA引物。引物。(3) 解旋酶在復(fù)制叉前面特定位點(diǎn)解旋，以釋放張力。解旋酶在復(fù)制叉前面特定位點(diǎn)解旋，以釋放張力。(4) DNA聚合酶聚合酶按堿基互補(bǔ)原則從引物按堿基互補(bǔ)原則從引物3-OH端延伸端延伸DNA鏈。鏈。(5) DNA鏈延伸致下一個(gè)引物時(shí)，鏈延伸致下一個(gè)引物時(shí)，DNA聚合酶聚合酶脫離。脫離。(6) DNA聚合酶聚合酶從從5 3 方向切除引物和合成新方向切除引物和合成新DNA鏈。鏈。(7) 岡崎片段之間由岡崎片段之間由DNA連接酶連接成新鏈。連接酶連接成新鏈。(8) 新合成的子鏈與模板鏈形成新

29、的新合成的子鏈與模板鏈形成新的DNA雙螺旋鏈。雙螺旋鏈。第32頁(yè)/共53頁(yè)33第33頁(yè)/共53頁(yè)34紫外線(xiàn)照射紫外線(xiàn)照射產(chǎn)生嘧啶二聚體產(chǎn)生嘧啶二聚體光復(fù)活酶光復(fù)活酶吸收光解開(kāi)二聚體吸收光解開(kāi)二聚體釋放光復(fù)活酶釋放光復(fù)活酶6 DNA損傷損傷的修復(fù)的修復(fù)第34頁(yè)/共53頁(yè)35切開(kāi)切開(kāi)( (核酸內(nèi)切酶核酸內(nèi)切酶) )切除切除( (核酸外切酶核酸外切酶) )修復(fù)修復(fù)(DNA聚合酶聚合酶)連接連接(DNA連接酶連接酶)第35頁(yè)/共53頁(yè)36復(fù)制復(fù)制重組重組再合成再合成第36頁(yè)/共53頁(yè)37五五 RNA的生物合成的生物合成1 RNA聚合酶的類(lèi)型聚合酶的類(lèi)型 原核細(xì)胞大腸桿菌中只分離到一種原核細(xì)胞大腸桿菌中

30、只分離到一種RNA聚合酶，聚合酶，能催化細(xì)胞中三種能催化細(xì)胞中三種RNA的合成。真核細(xì)胞中分離得的合成。真核細(xì)胞中分離得到多種到多種RNA聚合酶：聚合酶：RNA聚合酶聚合酶、，分別，分別催化催化rRNA、mRNA、5SrRNA和和tRNA的合成。線(xiàn)粒的合成。線(xiàn)粒體和葉綠體中的體和葉綠體中的RNA聚合酶各自催化線(xiàn)粒體和葉綠聚合酶各自催化線(xiàn)粒體和葉綠體中的體中的RNA轉(zhuǎn)錄合成。轉(zhuǎn)錄合成。第37頁(yè)/共53頁(yè)38 大腸桿菌大腸桿菌RNA聚合酶，相對(duì)分子量聚合酶，相對(duì)分子量40萬(wàn)萬(wàn)50萬(wàn)，含有萬(wàn)，含有2、 、五個(gè)亞基。無(wú)五個(gè)亞基。無(wú)亞基的亞基的酶稱(chēng)為核心酶。酶稱(chēng)為核心酶。亞基的功能是幫助核心酶識(shí)別亞基的

31、功能是幫助核心酶識(shí)別轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，核心酶的功能是催化聚合反應(yīng)。轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)，核心酶的功能是催化聚合反應(yīng)。無(wú)無(wú)亞基的核心酶只能使正在合成的亞基的核心酶只能使正在合成的RNA鏈延長(zhǎng)，鏈延長(zhǎng)，但不具有起始合成但不具有起始合成RNA的能力。的能力。2 RNA聚合酶的結(jié)構(gòu)聚合酶的結(jié)構(gòu)第38頁(yè)/共53頁(yè)393 RNA聚合酶催化聚合反應(yīng)的特聚合酶催化聚合反應(yīng)的特點(diǎn)點(diǎn) 要求模板方向是要求模板方向是3 5 。 不需要引物，可從頭起始合成。不需要引物，可從頭起始合成。 新鏈延伸方向是新鏈延伸方向是5 3 。 底物是四種核苷三磷酸。底物是四種核苷三磷酸。 反應(yīng)需要反應(yīng)需要Mg2+或或Mn2+。第39頁(yè)/共53頁(yè)40

32、1)轉(zhuǎn)錄起始轉(zhuǎn)錄起始 RNA轉(zhuǎn)錄從轉(zhuǎn)錄從DNA模板上特定部位開(kāi)始。模板上特定部位開(kāi)始。從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開(kāi)始到上游約從轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)開(kāi)始到上游約 35 40 bp 的一段富的一段富AT區(qū)，稱(chēng)之為區(qū)，稱(chēng)之為啟動(dòng)子啟動(dòng)子。啟動(dòng)子包括。啟動(dòng)子包括亞基的識(shí)亞基的識(shí)別部位、別部位、RNA聚合酶緊密結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)聚合酶緊密結(jié)合部位和轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)三個(gè)部分。緊密結(jié)合部位是位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)前三個(gè)部分。緊密結(jié)合部位是位于轉(zhuǎn)錄起點(diǎn)前10位的一段位的一段TATAATG保守區(qū)，稱(chēng)為保守區(qū)，稱(chēng)為T(mén)AT盒。盒。4 RNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程的轉(zhuǎn)錄過(guò)程第40頁(yè)/共53頁(yè)41 轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程為：轉(zhuǎn)錄起始過(guò)程為：RNA聚合酶的聚合酶的因子因子識(shí)別啟動(dòng)子特殊堿

33、基順序，導(dǎo)致識(shí)別啟動(dòng)子特殊堿基順序，導(dǎo)致RNA聚合酶聚合酶全酶與啟動(dòng)子特定部位緊密結(jié)合，并局部打全酶與啟動(dòng)子特定部位緊密結(jié)合，并局部打開(kāi)開(kāi)DNA雙螺旋，第一個(gè)核苷三磷酸底物插入雙螺旋，第一個(gè)核苷三磷酸底物插入轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)部位，與模板配對(duì)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄從轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)部位，與模板配對(duì)結(jié)合，轉(zhuǎn)錄從此開(kāi)始。此開(kāi)始。第41頁(yè)/共53頁(yè)42 模板上轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)第模板上轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)第1位堿基一般是嘧啶，位堿基一般是嘧啶，RNA新鏈新鏈5 -端第端第1個(gè)摻入的核苷酸則為嘌呤，個(gè)摻入的核苷酸則為嘌呤，當(dāng)與模板堿基互補(bǔ)的第當(dāng)與模板堿基互補(bǔ)的第2個(gè)核苷三磷酸的個(gè)核苷三磷酸的5 -磷酸磷酸基與第基與第1個(gè)核苷酸的個(gè)核苷酸的3 -

34、OH形成形成3 , 5 -磷酸二酯磷酸二酯鍵，并釋放焦磷酸則開(kāi)始了鍵，并釋放焦磷酸則開(kāi)始了RNA鏈的延伸。隨鏈的延伸。隨著著RNA聚合酶沿模板聚合酶沿模板3 5 方向移動(dòng)，方向移動(dòng)，DNA雙雙鏈不斷解開(kāi)，新生鏈不斷解開(kāi)，新生RNA鏈就不斷延伸。鏈就不斷延伸。2)延伸延伸第42頁(yè)/共53頁(yè)43 當(dāng)新生鏈延長(zhǎng)到當(dāng)新生鏈延長(zhǎng)到1020核苷酸后核苷酸后亞基從亞基從全酶上脫落，核心酶繼續(xù)催化鏈的延伸。新全酶上脫落，核心酶繼續(xù)催化鏈的延伸。新生的生的RNA鏈與模板鏈與模板DNA鏈形成的鏈形成的RNA-DNA雜交雙鏈不穩(wěn)定，核心酶移動(dòng)后留下的兩條雜交雙鏈不穩(wěn)定，核心酶移動(dòng)后留下的兩條單鏈單鏈DNA有更強(qiáng)的復(fù)

35、性能力，從而取代雜交有更強(qiáng)的復(fù)性能力，從而取代雜交鏈中的鏈中的RNA鏈，雙鏈鏈，雙鏈DNA模板恢復(fù)原樣，新模板恢復(fù)原樣，新的的RNA鏈游離出來(lái)。鏈游離出來(lái)。第43頁(yè)/共53頁(yè)443)轉(zhuǎn)錄終止轉(zhuǎn)錄終止 轉(zhuǎn)錄在特定位點(diǎn)終止，轉(zhuǎn)錄在特定位點(diǎn)終止，DNA模板上有終模板上有終止信號(hào)，稱(chēng)終止子。所有原核生物的終止子在止信號(hào)，稱(chēng)終止子。所有原核生物的終止子在終止位點(diǎn)前均有一個(gè)二重對(duì)稱(chēng)序列，之后有一終止位點(diǎn)前均有一個(gè)二重對(duì)稱(chēng)序列，之后有一個(gè)富含個(gè)富含AT序列跟隨。由于終止子結(jié)構(gòu)不同，終序列跟隨。由于終止子結(jié)構(gòu)不同，終止有兩種不同的機(jī)制：一種是不需終止蛋白止有兩種不同的機(jī)制：一種是不需終止蛋白因子幫助的終止，一

36、種是需要因子幫助的終止，一種是需要因子幫助的終因子幫助的終止。止。 不需不需因子幫助的終止，其終止子的二重因子幫助的終止，其終止子的二重對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中富含對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中富含G、C，之后有寡聚，之后有寡聚A序列。需序列。需因子幫助的終止，其終止子的二重對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)因子幫助的終止，其終止子的二重對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中不富含中不富含G、C，之后無(wú)寡聚，之后無(wú)寡聚A序列。序列。第44頁(yè)/共53頁(yè)45第45頁(yè)/共53頁(yè)465 RNA的復(fù)制合成的復(fù)制合成 某些某些RNA病毒，其遺傳物質(zhì)是病毒，其遺傳物質(zhì)是RNA，其，其RNA的合成是通過(guò)的合成是通過(guò)RNA的復(fù)制的方式來(lái)完成的。的復(fù)制的方式來(lái)完成的。噬菌體噬菌體Qb中中RNA占占3

37、0%，蛋白質(zhì)占，蛋白質(zhì)占70%。其。其RNA是是4500個(gè)核苷酸組成的一條單鏈分子，具個(gè)核苷酸組成的一條單鏈分子，具有有mRNA功能功能(正鏈正鏈)，可編碼成熟蛋白、外殼蛋，可編碼成熟蛋白、外殼蛋白和復(fù)制酶的白和復(fù)制酶的b b亞基其亞基其RNA的復(fù)制是依賴(lài)的復(fù)制是依賴(lài) RNA 復(fù)制酶。復(fù)制酶。 RNA復(fù)制酶對(duì)模板有高度專(zhuān)一性，只識(shí)別復(fù)制酶對(duì)模板有高度專(zhuān)一性，只識(shí)別自身自身RNA，對(duì)宿主細(xì)胞和其他病毒，對(duì)宿主細(xì)胞和其他病毒RNA均無(wú)反均無(wú)反應(yīng)。應(yīng)。第46頁(yè)/共53頁(yè)47核酸降解產(chǎn)生的核苷酸可被核苷酸酶降解，產(chǎn)核酸降解產(chǎn)生的核苷酸可被核苷酸酶降解，產(chǎn)生核苷和磷酸。核苷和磷酸可在核苷磷酸化酶生核苷和

38、磷酸。核苷和磷酸可在核苷磷酸化酶的作用下生成堿基和的作用下生成堿基和1-磷酸戊糖，核苷也可在磷酸戊糖，核苷也可在核苷酸酶的作用下生成堿基和戊糖。核苷酸酶的作用下生成堿基和戊糖。腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相應(yīng)的脫氨酶作用下水解脫腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相應(yīng)的脫氨酶作用下水解脫氨基，分別生成次黃嘌呤和黃嘌呤。次黃嘌呤氨基，分別生成次黃嘌呤和黃嘌呤。次黃嘌呤和黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?。和黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶催化下轉(zhuǎn)變?yōu)槟蛩?。尿酸最終降解為尿酸最終降解為NH3和和CO2。生物利用生物利用CO2、甲酸鹽、谷酰胺、甘氨酸、天、甲酸鹽、谷酰胺、甘氨酸、天冬氨酸等簡(jiǎn)單前體物質(zhì)合成嘌呤核苷酸。冬氨酸等簡(jiǎn)單前體物質(zhì)合成

39、嘌呤核苷酸。提提 要要第47頁(yè)/共53頁(yè)48嘌呤核苷酸生物合成的特點(diǎn)為：嘌呤核苷酸生物合成的特點(diǎn)為： 合成過(guò)程是在合成過(guò)程是在5 -磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的。磷酸核糖基礎(chǔ)上進(jìn)行的。 組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的組成嘌呤環(huán)的各元素是逐個(gè)壘加到核糖的C1上去的上去的, 先合成咪唑環(huán)先合成咪唑環(huán), 再合成駢嘧啶環(huán)。再合成駢嘧啶環(huán)。隨著嘌呤環(huán)的生成隨著嘌呤環(huán)的生成, 5 -核苷酸應(yīng)運(yùn)而生。第核苷酸應(yīng)運(yùn)而生。第一個(gè)被合成的核苷酸是一個(gè)被合成的核苷酸是IMP。 AMP、 GMP是由是由IMP轉(zhuǎn)化生成的。轉(zhuǎn)化生成的。1)密碼的基本單位密碼的基本單位 2)密碼的簡(jiǎn)并性密碼的簡(jiǎn)并性3)密碼的變偶性密碼的變偶

40、性 4)密碼的通用性密碼的通用性5)密碼的防錯(cuò)系統(tǒng)密碼的防錯(cuò)系統(tǒng)第48頁(yè)/共53頁(yè)49DNA半保留復(fù)制：半保留復(fù)制：DNA復(fù)制時(shí)，兩條鏈堿基對(duì)復(fù)制時(shí)，兩條鏈堿基對(duì)之間氫鍵破裂，雙螺旋解開(kāi)，以每條鏈作模板分之間氫鍵破裂，雙螺旋解開(kāi)，以每條鏈作模板分別合成新的互補(bǔ)鏈。于是親代別合成新的互補(bǔ)鏈。于是親代DNA分子變?yōu)楹塑辗肿幼優(yōu)楹塑账崤帕行蛄型耆嗤膬蓚€(gè)子代酸排列序列完全相同的兩個(gè)子代DNA分子。每個(gè)分子。每個(gè)子代子代 DNA分子的一條鏈來(lái)自親代，另一條則是分子的一條鏈來(lái)自親代，另一條則是新合成的，這樣的復(fù)制合成方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。新合成的，這樣的復(fù)制合成方式稱(chēng)為半保留復(fù)制。參與參與DNA復(fù)制過(guò)程

41、的酶有：復(fù)制過(guò)程的酶有：DNA聚合酶、聚合酶、DNA連接酶、轉(zhuǎn)軸酶、旋轉(zhuǎn)酶、解鏈酶、引發(fā)酶、單連接酶、轉(zhuǎn)軸酶、旋轉(zhuǎn)酶、解鏈酶、引發(fā)酶、單鏈結(jié)合蛋白等。鏈結(jié)合蛋白等。第49頁(yè)/共53頁(yè)50DNA聚合酶的反應(yīng)特點(diǎn)是：聚合酶的反應(yīng)特點(diǎn)是： 以四種脫氧核苷三磷酸作底物以四種脫氧核苷三磷酸作底物; 反應(yīng)需要模板的指導(dǎo)，模板方向反應(yīng)需要模板的指導(dǎo)，模板方向3 5 ; 反應(yīng)需要引物反應(yīng)需要引物3 -OH存在存在; DNA新鏈的生長(zhǎng)方向?yàn)樾骆湹纳L(zhǎng)方向?yàn)? 3 ; 產(chǎn)物產(chǎn)物DNA的性質(zhì)與模板相同。的性質(zhì)與模板相同。DNA復(fù)制的起點(diǎn)復(fù)制的起點(diǎn): 原核原核DNA復(fù)制是從定點(diǎn)起始復(fù)制是從定點(diǎn)起始的，一般只有一個(gè)復(fù)制

42、起點(diǎn)。真核的，一般只有一個(gè)復(fù)制起點(diǎn)。真核DNA的復(fù)制的復(fù)制是從復(fù)制酶與是從復(fù)制酶與DNA容易接觸的部位起始的，是容易接觸的部位起始的，是有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。有多個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)。第50頁(yè)/共53頁(yè)51DNA復(fù)制從復(fù)制點(diǎn)開(kāi)始，雙鏈解開(kāi)，在解開(kāi)的雙復(fù)制從復(fù)制點(diǎn)開(kāi)始，雙鏈解開(kāi)，在解開(kāi)的雙條鏈與未解開(kāi)的雙鏈間形成叉狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為復(fù)制條鏈與未解開(kāi)的雙鏈間形成叉狀結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為復(fù)制叉。如從起點(diǎn)開(kāi)始形成兩個(gè)復(fù)制叉，新鏈同時(shí)向叉。如從起點(diǎn)開(kāi)始形成兩個(gè)復(fù)制叉，新鏈同時(shí)向相反兩個(gè)方向延伸，稱(chēng)為雙向復(fù)制；若從起點(diǎn)開(kāi)相反兩個(gè)方向延伸，稱(chēng)為雙向復(fù)制；若從起點(diǎn)開(kāi)始形成一個(gè)復(fù)制叉，新鏈向一個(gè)方向延伸，稱(chēng)為始形成一個(gè)復(fù)制叉，新鏈向一個(gè)方

43、向延伸，稱(chēng)為單向復(fù)制。對(duì)稱(chēng)復(fù)制指兩條鏈同時(shí)進(jìn)行復(fù)制；若單向復(fù)制。對(duì)稱(chēng)復(fù)制指兩條鏈同時(shí)進(jìn)行復(fù)制；若一條鏈先復(fù)制，待一條鏈復(fù)制完成另一條鏈才開(kāi)一條鏈先復(fù)制，待一條鏈復(fù)制完成另一條鏈才開(kāi)始復(fù)制，稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)復(fù)制。始復(fù)制，稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)復(fù)制。第51頁(yè)/共53頁(yè)52D N A 復(fù) 制 時(shí) ，復(fù) 制 時(shí) ， 3 5 走 向 模 板 鏈 的 新 鏈 以走 向 模 板 鏈 的 新 鏈 以5 3 方向連續(xù)合成，稱(chēng)為先導(dǎo)鏈；方向連續(xù)合成，稱(chēng)為先導(dǎo)鏈；5 3 走向走向模板鏈的新鏈與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，隨著復(fù)模板鏈的新鏈與復(fù)制叉移動(dòng)的方向相反，隨著復(fù)制叉的移動(dòng)，合成出許多不連續(xù)的片段制叉的移動(dòng)，合成出許多不連續(xù)的片段(稱(chēng)

44、岡崎稱(chēng)岡崎片段片段)，最后連接成一條完整的，最后連接成一條完整的DNA鏈，稱(chēng)為滯鏈，稱(chēng)為滯后鏈。后鏈。原核細(xì)胞大腸桿菌中只分離到一種原核細(xì)胞大腸桿菌中只分離到一種RNA聚合酶，聚合酶，能催化細(xì)胞中能催化細(xì)胞中3種種RNA的合成。真核細(xì)胞中分離的合成。真核細(xì)胞中分離得到多種得到多種RNA聚合酶：聚合酶：RNA聚合酶聚合酶、，分別催化分別催化rRNA、mRNA、5SrRNA和和tRNA的合的合成。成。第52頁(yè)/共53頁(yè)53作 業(yè)1. 生物體合成嘌呤環(huán)的前體物質(zhì)是什么？生物體合成嘌呤環(huán)的前體物質(zhì)是什么？2. 生物體合成嘧啶環(huán)的前體物質(zhì)是什么？生物體合成嘧啶環(huán)的前體物質(zhì)是什么？3. 簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述DNA半保

45、留復(fù)制。半保留復(fù)制。第53頁(yè)/共53頁(yè)542 核苷酸的降解核苷酸的降解 核苷酸水解下磷酸成為核苷。生物體內(nèi)廣泛存在核苷酸水解下磷酸成為核苷。生物體內(nèi)廣泛存在的磷酸單酯酶或核苷酸酶可催化這一反應(yīng)。非特異性的磷酸單酯酶或核苷酸酶可催化這一反應(yīng)。非特異性的磷酸單酯酶對(duì)所有核苷酸都能作用，特異性強(qiáng)的磷的磷酸單酯酶對(duì)所有核苷酸都能作用，特異性強(qiáng)的磷酸單酯酶只能水解酸單酯酶只能水解3 核苷酸或核苷酸或5 核苷酸。核苷酸。 核苷經(jīng)核苷酶催化分解為嘌呤堿或嘧啶堿和戊糖。核苷經(jīng)核苷酶催化分解為嘌呤堿或嘧啶堿和戊糖。分解核苷的酶有核苷磷酸化酶和核苷水解酶。分解核苷的酶有核苷磷酸化酶和核苷水解酶。堿基堿基 + 戊糖

46、戊糖核苷水解酶核苷水解酶核苷核苷 + H2O核苷核苷 + 磷酸磷酸核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶堿基堿基 + 戊糖戊糖-1-磷酸磷酸第4頁(yè)/共53頁(yè)553 嘌呤堿的分解嘌呤堿的分解 不同生物分解嘌呤的能力不同，代謝產(chǎn)物也不相不同生物分解嘌呤的能力不同，代謝產(chǎn)物也不相同。靈長(zhǎng)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物的嘌呤降解終產(chǎn)物是尿酸；非同。靈長(zhǎng)類(lèi)和鳥(niǎo)類(lèi)動(dòng)物的嘌呤降解終產(chǎn)物是尿酸；非靈長(zhǎng)類(lèi)的哺乳動(dòng)物和腹足類(lèi)動(dòng)物是尿囊素；硬骨魚(yú)類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)的哺乳動(dòng)物和腹足類(lèi)動(dòng)物是尿囊素；硬骨魚(yú)類(lèi)將尿囊素分解為尿囊酸；兩棲類(lèi)則將尿囊酸分解為尿?qū)⒛蚰宜胤纸鉃槟蚰宜?；兩棲?lèi)則將尿囊酸分解為尿素和乙醛酸；甲殼類(lèi)動(dòng)物將嘌呤分解為素和乙醛酸；甲殼類(lèi)動(dòng)物將嘌呤分解為CO2和和NH3。 腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相應(yīng)的脫氨酶作用下水解脫氨腺嘌呤和鳥(niǎo)嘌呤在相