生物化學(xué)CAI講義

1、生物化學(xué)CAI講義第三篇 基因信息的傳遞 中心法那么基因(gene)-是為生物活性產(chǎn)物編碼的DNA功能片段，這些產(chǎn)物主要是蛋白質(zhì)或是各種RNA第十一章 DNA的生物合成 復(fù)制復(fù)制的要點(diǎn) 1 半保存復(fù)制2 有起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和方向3 半不連續(xù)復(fù)制第一節(jié) 半保存復(fù)制半保存復(fù)制(semiconservative replication)-當(dāng)細(xì)胞分裂, DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，雙螺旋結(jié)構(gòu)解開而成為單鏈，用于合成新的互補(bǔ)鏈。子代細(xì)胞出現(xiàn)新的DNA雙鏈，其中一股單鏈?zhǔn)菑挠H代完整地接受過來的。另一股單鏈完全重新合成，且按堿基配對(duì)原那么互補(bǔ)。DNA半保存復(fù)制的證據(jù)第二節(jié) DNA復(fù)制的酶學(xué)1.底物 dNTP(dATP,

2、dGTP,dCTP,dTTP)2.聚合酶 DNA聚合酶DNA依賴的DNA 聚合酶) DNA-pol3.模板單鏈的DNA母鏈4.引物寡核苷酸引物RNA)5.其他酶和蛋白質(zhì)因子 解鏈酶，解旋酶，單鏈結(jié)合蛋白，連接酶DNA聚合酶的活性5至3的聚合活性5 3方向核酸 外切酶活性5 3外切酶活性3 5外切酶活性一、復(fù)制的化學(xué)反響5至3的聚合活性 5 3 核酸外切酶活性 35外切酶活性 53外切酶活性二、 DAN聚合酶DNA polymerase)(一)原核生物： pol 與校讀，修復(fù)有關(guān)小片段 5 3核酸 外切酶活性大片段 Klenow片段聚合活性、 3 5外切活性 常用的工具酶 pol pol 真正起

3、復(fù)制作用的酶 由10種亞基組成的不對(duì)稱二聚體，、組成核心酶聚合活性、3 5外切活性二真核生物DNA-pol： 與隨從鏈的合成有關(guān) 核酸外切酶活性 與修復(fù)有關(guān) 存在于線粒體 與領(lǐng)頭鏈的合成有關(guān) 與校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口有關(guān)三DNA聚合酶的核酸外切酶活性和復(fù)制的保真性核酸外切酶活性和即時(shí)校讀DNA-pol，的3 5外切酶活性 復(fù)制的保真性和堿基選擇pol 的亞基先形成氫鍵，再生成磷酸二酯鍵 依賴三種機(jī)理1 遵守嚴(yán)格的堿基互補(bǔ)配對(duì)規(guī)律2 聚合酶在復(fù)制延長(zhǎng)中對(duì)堿基的選擇功能3 復(fù)制中出錯(cuò)時(shí)有即時(shí)校讀功能 三、復(fù)制中解鏈和DNA分子的拓?fù)鋵W(xué)變化一解螺旋酶 領(lǐng)頭鏈 rep蛋白 Dna B 隨從鏈 解鏈酶二D

4、NA拓?fù)洚悩?gòu)酶(解旋酶 既能水解，又能連接磷酸二酯鍵 拓?fù)涿?切斷DNA雙鏈中的一股 拓?fù)涿?切斷DNA雙鏈 三單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB 維持模板處于單鏈狀態(tài)保護(hù)單鏈的完整四、引物酶和引發(fā)體引物酶 RNA聚合酶 Dna GRNA聚合酶引發(fā)體 Dna A識(shí)別復(fù)制啟始點(diǎn)，再結(jié)合Dna B,Dna C及其他復(fù)制因子形成復(fù)合體五、 DNA連接酶ligase催化兩段DNA之間的連接第三節(jié) DNA生物合成過程一 復(fù)制的起始 一DNA解成單鏈 原核生物從一個(gè)固定的起始點(diǎn)開始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行的，稱為雙向復(fù)制 復(fù)制真核細(xì)胞染色體比較復(fù)雜，可能有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)，同時(shí)形成多個(gè)復(fù)制單位復(fù)制叉-復(fù)制開始后由于DNA雙

5、鏈解開，在兩股單鏈上進(jìn)行復(fù)制，形成在顯微鏡下可看到的叉狀結(jié)構(gòu)，稱為復(fù)制叉E.coli復(fù)制起始點(diǎn)oriC跨度為245bp，包含有三組串聯(lián)重復(fù)序列和兩對(duì)反向重復(fù)序列二引發(fā)體的生成復(fù)制過程需要引物-短鏈RNA引物酶 合成RNA引物十個(gè)bp左右，方向?yàn)?到3引物酶進(jìn)入，加上解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶DnaG蛋白和DNA的起始復(fù)制區(qū)域形成引發(fā)體。 DNA聚合酶 由其亞單位識(shí)別引物，新鏈的第一個(gè)脫氧核苷酸與引物的3-OH形成磷酸二酯鍵，開始復(fù)制 拓?fù)洚悩?gòu)酶 松弛螺旋。 復(fù)制過程中各酶和蛋白質(zhì)因子的作用二 復(fù)制的延長(zhǎng)原核生物為pol 真核生物為DNA 聚合酶和，其中與隨從鏈的合成有關(guān)，與領(lǐng)頭鏈的合成有關(guān)

6、一復(fù)制延長(zhǎng)的生化過程原核 生物復(fù)制延長(zhǎng)的速度很快，真核生物復(fù)制有多個(gè)復(fù)制起點(diǎn)， 二復(fù)制的半不連續(xù)性和岡崎片段 領(lǐng)頭鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的，而隨從鏈那么是不連續(xù)合成岡崎片段 岡崎用電子顯微鏡看到了DNA復(fù)制過程中出現(xiàn)一些不連續(xù)片段，這些不連續(xù)片段只存在與DNA復(fù)制叉上其中的一股。后來就把這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。三滾環(huán)復(fù)制 低等生物如質(zhì)粒，復(fù)制時(shí)采用滾環(huán)復(fù)制。環(huán)狀DNA雙鏈一股先開一個(gè)缺口，5端向外伸展，兩股鏈均直接作為模板，不需要另外合成引物。滾環(huán)復(fù)制三 復(fù)制的終止一原核生物復(fù)制終止及不連續(xù)片段連接復(fù)制有終止點(diǎn)ter領(lǐng)頭鏈?zhǔn)遣婚g斷延長(zhǎng)的，隨從鏈?zhǔn)?生成一個(gè)個(gè)的岡崎片段，最后連接成一條完整的DNA鏈

7、。pol 5 3外切酶活性水解引物pol聚合活性填補(bǔ)空隙DNA連接酶連接缺口。pol(二)真核生物的端粒和端粒酶端粒(telomere) 是真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu) 富含GC的重復(fù)序列人：(TTAGGG)n端粒酶(telomerase) RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物 既有模板，又有逆轉(zhuǎn)錄酶以自身的RNA為模板延長(zhǎng)DNA單鏈，然后反折為雙鏈, 爬行模式端粒酶與生物體的衰老、腫瘤的發(fā)生有關(guān)復(fù)制的過程第四節(jié) DNA的損傷修復(fù) 突變-DNA分子上堿基的改變自發(fā)突變、人工誘變一 突變的意義突變是進(jìn)化、分化的分子根底只有基因型改變的突變致死性的突變突變是某些疾病的發(fā)病根底二、引發(fā)突變的因素 誘變因素

8、及突變類型三、突變分子改變的類型錯(cuò)配 點(diǎn)突變一個(gè)堿基改變?nèi)笔?、插入和框移突變片段插入或缺失重排較大片段重組或重排四、 損傷的修復(fù)損傷-復(fù)制過程中發(fā)生的DNA突變光修復(fù)切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)一光修復(fù) 紫外光照射可使相鄰的兩個(gè)T 形成二聚體 光修復(fù)酶可使二聚體解聚為單體狀態(tài)，DNA完全恢復(fù)正常。光修復(fù)酶的激活需300-600m波長(zhǎng)的光。二切除修復(fù)參與的酶有 核酸內(nèi)切酶，pol,DNA連接酶 三重組修復(fù)重組蛋白R(shí)ecA，pol，連接酶參與 損傷會(huì)保存下去四SOS修復(fù)DNA損傷面太大，復(fù)制難以繼續(xù)。復(fù)制，修復(fù)的酶，重組蛋白R(shí)ecA，調(diào)控蛋白LexA等組成一個(gè)龐大的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。特異性很低著色性干皮病患者缺乏特異的核酸內(nèi)切酶，紫外光照射后易患皮膚癌第五節(jié) 逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象和逆轉(zhuǎn)錄酶RNA病毒逆轉(zhuǎn)錄酶(reverse transcriptase, RT)逆轉(zhuǎn)錄活性RNaseH 活性DNA聚合酶活性本章要點(diǎn)1、掌握生物學(xué)中心法那么。2、掌握DNA聚合酶催化的反響，復(fù)制保真性依賴的機(jī)理。3、掌握DNA點(diǎn)突變、缺失、插入、倒位的概念、損傷的修復(fù)方式。4、掌握半保存復(fù)制，不連續(xù)復(fù)制的概念。5、熟悉解鏈酶，拓?fù)洚悩?gòu)酶 ，引物酶及DNA 連接酶