生物化學(xué)第8章 核酸代謝課件

第十一章核酸的代謝第一節(jié)核酸的消化吸收第十一章核酸的代謝第一節(jié)核酸的消化吸收1核酸的降解過程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷磷酸化酶核酸核苷酸核苷磷酸嘌呤或嘧啶戊糖-1-磷酸核酸的降解過程核酸酶（磷酸二酯酶）核苷酸酶（磷酸單酯酶）核苷2

核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶稱為核酸酶,按其作用位置分為:一.核酸外切酶：作用于核酸鏈的末端（3’端或5’端），逐個水解下核苷酸。脫氧核糖核酸外切酶：只作用于DNA

核糖核酸外切酶:只作用于RNA二.核酸內(nèi)切酶:從核酸分子內(nèi)部切斷3’，5’-磷酸二酯鍵。限制性內(nèi)切酶：在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)存在的一類能識別并水解外源雙鏈DNA的核酸內(nèi)切酶，可用于特異切割DNA,常作為工具酶。核酸酶：作用于核酸的磷酸二酯酶稱為核酸酶,按其作用位置3某些核酸外切酶對RNA、DNA均有作用：牛脾磷酸二酯酶3-核苷酸蛇毒磷酸二酯酶5-核苷酸某些核酸外切酶對RNA、DNA均有作用：牛脾磷酸二酯酶蛇毒磷4第二節(jié)核苷酸的分解代謝一、核酸的分解

核苷酸+H2O核苷+Pi

核苷+H2O嘌呤（或嘧啶）+戊糖（核苷水解酶主要存在于植物和微生物體內(nèi)，并且只能對核糖核苷起作用，對脫氧核糖核苷不起作用。）

核苷+H3PO4

嘌呤（或嘧啶）+1-磷酸戊糖

（核苷磷酸化酶存在廣泛）

核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶第二節(jié)核苷酸的分解代謝核苷酸酶核苷水解酶核苷磷酸化酶5

二、嘌呤的降解：

這是一個氧化降解過程，不同生物降解的產(chǎn)物不同。

6

腺嘌呤鳥嘌呤

H2O

H2O

NH3

NH3

次黃嘌呤黃嘌呤

H2O+O2H2O2H2O+O2

H2O2

尿囊素

尿酸

H2OCO2+H2O22H2O+O2

尿囊酸

尿素+乙醛酸

H2O2H2O

4NH3+2CO2

（人類和靈長類動物、爬蟲、鳥類）（靈長類以外的哺乳動物）（植物）（魚類、兩棲類）（海洋無脊椎動物）腺嘌呤脫氨酶鳥嘌呤脫氨酶黃嘌呤氧化酶黃嘌呤氧化酶尿酸氧化酶尿囊素酶尿囊酸酶脲酶別嘌呤醇：別黃嘌呤底物類似物經(jīng)酶作用后成為酶的滅活物，稱之為自殺作用物。自殺性底物腺嘌呤鳥嘌7三、嘧啶的降解：這是一個還原降解過程。

胞嘧啶尿嘧啶二氫尿嘧啶

H2ONH3NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-丙氨酸β-脲基丙酸

H2O

胸腺嘧啶二氫胸腺嘧啶

NAD(P)H+H+NAD(P)+H2O

β-氨基異丁酸β-脲基異丁酸

H2O

胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶二氫尿嘧啶脫氫酶二氫嘧啶酶脲基丙酸酶NH3+CO2+NH3+CO2+三、嘧啶的降解：這是一個還原降解過程。胞嘧啶脫氨酶二氫尿嘧啶8第三節(jié)核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的生物合成1N:來源于天冬氨酸

2、8C:來源于甲酸

3、9N:來源于谷氨酰胺4、5C和7N:來自甘氨酸

6C:來自CO2第三節(jié)核苷酸的合成一、嘌呤核苷酸的生物合成9PRPPIMPFH4PRPPIMPFH410IMP+Asp延胡索酸+AMP

GTPGDP+Pi腺苷酸的合成腺苷酸琥珀酸合成酶腺苷酸琥珀酸裂解酶羽田殺菌素（Asp的類似物）IMP+Asp延胡索酸+AMPGTP11鳥苷酸的形成谷氨酰胺谷氨酸IMP

XMPGMPATPAMP+PPiH2ONAD+NADH+H+脫氫酶合成酶鳥苷酸的形成谷氨酰胺谷氨酸IMPXMPGMPATP12嘌呤核苷酸的生物合成（從頭合成）：嘌呤核苷酸的合成結(jié)果直接形成IMPIMP合成從5-P-核糖開始的，在ATP參與下先形成PRPP嘌呤的各個原子是在PRPP的C1上逐漸加上去的。由Asp、Gln、Gly、甲酸、CO2提供N和C四氫葉酸（FH4）是一碳單位的載體

嘌呤核苷酸的生物合成（從頭合成）：嘌呤核苷酸的合成結(jié)果直接形13嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸和天冬氨酸合成的。二、嘧啶核苷酸的生物合成氨甲酰磷酸天冬氨酸嘧啶核苷酸的嘧啶環(huán)是由氨甲酰磷酸二、嘧啶核苷酸的生物合成氨14尿苷酸的生物合成其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先利用小分子化合物形成嘧啶環(huán)，再與核糖磷酸（PRPP）結(jié)合形成UMP，其關(guān)鍵的中產(chǎn)物是乳清酸。其他嘧啶核苷酸由尿苷酸轉(zhuǎn)變而來尿苷酸的生物合成其合成與嘌呤核苷酸的合成不同，先利用15胞苷酸的生物合成

UMPUDPUTPATPADPATPADPUTP+NH3+ATPCTP+ADP+Pi(細(xì)菌體內(nèi))

在動物體內(nèi),由谷氨酰胺代替氨參加反應(yīng)提供氨基

UTP+谷氨酰胺+ATP+H2OCTP+谷氨酸+ADP+Pi

CTP合成酶Mg2+尿嘧啶核苷酸激酶核苷二磷酸激酶CTP合成酶胞苷酸的生物合成CTP合成酶Mg2+尿嘧啶核苷16三、脫氧核糖核苷酸的生物合成（大腸桿菌、動物、植物）

NMP+ATPNDP+ADPNDP核糖核苷二磷酸還原酶

dNDP

SHS

硫氧還蛋白

硫氧還蛋白

SHS

(FAD)

硫氧還蛋白還原酶

NADP+

NADPH+H+

（dADP、dGDP、dCDP、dUDP)激酶B1B2dATPdGTPdCTPdUTP激酶三、脫氧核糖核苷酸的生物合成（大腸桿菌、動物、植物）（dAD17其它原核細(xì)胞中：NTPdNTP到目前為止，脫氧核糖核苷酸的生物合成機(jī)制仍然不太清楚VB12、二氫硫辛酸還原劑其它原核細(xì)胞中：NTP18

胸腺嘧啶脫氧核苷酸（dTMP）的合成

dUDP+H2OdUMP+Pi

dCMP+H2OdUMP+Pi

胸腺嘧啶核苷酸合酶

dUMPdTMP

N5,10亞甲基四氫葉酸

二氫葉酸酯酶脫氨酶甲基化胸腺嘧啶脫氧核苷酸（dTMP）的合成酯酶脫氨酶甲基化19輔酶核苷酸的生物合成CoANAD+NADP+FAD輔酶核苷酸的生物合成CoANAD+NADP+20DNA的生物合成DNA的生物合成21

DNA是生物遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，生物機(jī)體的遺傳信息以密碼的形式編碼在DNA分子上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序，并通過DNA的復(fù)制由親代傳遞給子代。在后代的生長發(fā)育過程中，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄給RNA,然后翻譯成特異的蛋白質(zhì)，以執(zhí)行各種生命功能，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳性狀。中心法則1964-1970勞氏肉瘤病毒的遺傳方式致癌RNA病毒病毒（復(fù)制）復(fù)制轉(zhuǎn)錄DNARNA蛋白質(zhì)翻譯逆轉(zhuǎn)錄1958年，遺傳信息的單向DNA是生物遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)，生物機(jī)體的遺傳22

復(fù)制：親代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。轉(zhuǎn)錄：以DNA為模板，按照堿基配對原則將其所含的遺傳信息傳給RNA，形成一條與DNA鏈互補(bǔ)的RNA的過程。翻譯：亦叫轉(zhuǎn)譯，以mRNA為模板，將mRNA的密碼解讀成蛋白質(zhì)的AA順序的過程。逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，生成DNA的過程。Reversetranscription復(fù)制：親代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成與親代23一、DNA的復(fù)制方式——半保留復(fù)制定義：由親代DNA生成子代DNA時，每個新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制半保留復(fù)制的實驗證據(jù):1958年Meselson和Stahl用同位素15N標(biāo)記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復(fù)制。一、DNA的復(fù)制方式——半保留復(fù)制24DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代。

DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非指DNA是一種惰性物質(zhì)。DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：DNA的半保留復(fù)制表明DNA25二、與DNA復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)

原料：四種脫氧核苷三磷酸（dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

模板：以DNA的兩條鏈為模板鏈，合成子代DNA。

引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中，DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物。二、與DNA復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白質(zhì)26催化因子1.引物合成酶（引發(fā)酶）：此酶以DNA為模板合成一段RNA,這段RNA作為合成DNA的引物（Primer)。實質(zhì)是以DNA為模板的RNA聚合酶。2.DNA聚合酶:以DNA為模板的DNA合成酶，其催化反應(yīng)的特點（1）以四種脫氧核苷酸三磷酸為底物；（2）反應(yīng)需要有模板的指導(dǎo)；（3）反應(yīng)需要有3

-OH存在；（4）DNA鏈的合成方向為5

3

生物大分子合成：底物、酶、能量、模板催化因子生物大分子合成：27（5）DNA聚合酶的反應(yīng)可以利用DNA雙鏈作為模板和引物，亦可以單鏈DNA作為模板和引物（6）DNA的體外聚合必須加入少量的DNA才能進(jìn)行。DNA在提取過程中易形成切口（nick）或缺口（gap）.則加入的DNA一條鏈作為模板而另一條鏈可作為引物。（5）DNA聚合酶的反應(yīng)可以利用DNA雙鏈作為模板和引物，28原核生物中的DNA聚合酶在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有三種DNA聚合酶（用突變株研究其功能）：

⑴DNA聚合酶Ⅰ:單體酶,它具有5

3

聚合酶功能（對脫氧核苷酸的選擇）；3’

5’外切酶活性（對雙鏈無作用，校對功能。但在正常聚合條件下，此活性不能作用于生長鏈）及5’

3’外切酶活性（雙鏈有效，主要是對DNA損傷的修復(fù)，以及在DNA復(fù)制時RNA引物切除及其空隙的填補(bǔ)）；在DNA鏈的3

形成焦磷酸解（生理意義不大）；無機(jī)焦磷酸鹽與dNTP之間的焦磷酸基交換。

⑵DNA聚合酶Ⅱ：多亞基酶，聚合作用，但聚合活力很低；具有3’

5’外切酶活性。其它生理功能尚不清楚，可能在修復(fù)紫外光引起的DNA損傷中起作用。

原核生物中的DNA聚合酶在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)有三種DNA聚合酶（29⑶DNA聚合酶Ⅲ：是原核生物DNA復(fù)制的主要聚合酶，該酶由10種亞基組成，其中、、形成全酶的核心酶。具有5’

3’DNA聚合酶活性（亞基，速率高）；具有3’

5’外切酶（亞基）的校對功能，提高DNA復(fù)制的保真性；還具有5’

3’外切酶活性（單鏈有效，其意義未知）。（4）DNA聚合酶IV和V：1999年發(fā)現(xiàn)，當(dāng)DNA嚴(yán)重?fù)p傷時，誘導(dǎo)產(chǎn)生。生物化學(xué)第8章核酸代謝課件30

DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ

亞基數(shù)目1（單體酶）＞1（多亞基酶）＞1（多亞基酶）

5’3’聚合活性+中+很低+很高3‘5’外切活性+++（保護(hù)DNA復(fù)制的忠實性fidelity）5‘3’外切活性+--主要是對DNA損傷的修復(fù)；以及在DNA復(fù)制時切除RNA引物并填補(bǔ)其留下的空隙。修復(fù)紫外光引起的DNA損傷DNA復(fù)制的主要聚合酶，還具有3’-5‘外切酶的校對功能，提高DNA復(fù)制的保真性DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶Ⅱ31

在真核細(xì)胞內(nèi)有五種DNA聚合酶（與細(xì)菌DNA聚合酶的性質(zhì)基本相同：底物、模板、引物、方向）

α

β

γ

δ

ε定位細(xì)胞核細(xì)胞核線粒體細(xì)胞核細(xì)胞核3‘-5’外切--+++酶活性功能引物合成修復(fù)作用線粒體DNA的復(fù)制核DNA的復(fù)制修復(fù)作用在真核細(xì)胞內(nèi)有五種DNA聚合酶（與細(xì)菌DNA聚合酶32

3.DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一條鏈有切口，一端是3’-OH，另一端是5‘-磷酸基，連接酶可催化這兩端形成磷酸二酯鍵，而使切口連接。但是它不能將兩條游離的DNA單鏈連接起來。

大腸桿菌和其它細(xì)菌的DNA連接酶要求NAD+提供能量，在高等生物和噬菌體中，則要求ATP提供能量。T4噬菌體的DNA連接酶不僅能在模板鏈上連接DNA和DNA鏈之間的切口，而且能連接無單鏈粘性末端的平頭雙鏈DNA。

DNA連接酶在DNA復(fù)制、損傷修復(fù)、重組等過程中起重要作用作用3‘5‘3‘5‘OHP3.DNA連接酶（1967年發(fā)現(xiàn)）：若雙鏈DNA中一33拓?fù)洚悩?gòu)酶?：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接。作用是松解負(fù)超螺旋，反應(yīng)不需要能量。主要集中在活性轉(zhuǎn)錄區(qū)，同轉(zhuǎn)錄有關(guān)。

拓?fù)洚悩?gòu)酶Π：使DNA兩條鏈發(fā)生斷裂和再連接。當(dāng)引入負(fù)超螺旋時需要由ATP提供能量，同復(fù)制有關(guān)。二者共同控制DNA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。5、解螺旋酶（解鏈酶）：通過水解ATP將DNA兩條鏈打開。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶，還有解螺旋酶I、II、III。每解開一對堿基需要水解2個ATP分子。4.拓?fù)洚悩?gòu)酶：催化DNA的拓?fù)溥B環(huán)數(shù)發(fā)生變化的酶，在DNA重組修復(fù)和其他轉(zhuǎn)變方面起重要作用。除連環(huán)數(shù)不同外其它性質(zhì)均相同的DNA分子稱為拓?fù)洚悩?gòu)體，引起拓?fù)洚悩?gòu)體反應(yīng)的酶稱為拓?fù)洚悩?gòu)酶拓?fù)洚悩?gòu)酶?：使DNA一條鏈發(fā)生斷裂和再連接。作用是松解負(fù)超346.其它蛋白因子：⑴單鏈結(jié)合蛋白(SSB-single-strandbindingprotein)：穩(wěn)定已被解開的DNA單鏈，阻止復(fù)性和保護(hù)單鏈不被核酸酶降解。⑵引發(fā)前體:它由多種蛋白質(zhì)dnaA、dnaB、dnaC、n、n’、n’’

和i組成。引發(fā)前體再與引發(fā)酶結(jié)合組裝成引發(fā)體。引發(fā)體可以沿模板鏈5’

3’方向移動,具有識別合成起始位點的功能，移動到一定位置上即可引發(fā)RNA引物的合成。移動和引發(fā)均需要ATP提供能量，n’蛋白具有ATP酶的活力。引發(fā)體的移動與復(fù)制叉移動的方向相同，與岡崎片段的合成方向相反。6.其它蛋白因子：⑴單鏈結(jié)合蛋白(SSB-single-st35三、DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）

雙鏈的解開

RNA引物的合成

DNA鏈的延伸切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段三、DNA的復(fù)制過程：（以大腸桿菌為例）361、雙鏈的解開一些概念：

DNA的復(fù)制有特定的起始位點，叫做復(fù)制原點。常用ori(或o）表示。許多生物的復(fù)制原點都是富含A、T的區(qū)段。大腸桿菌染色體DNA以及真核生物的細(xì)胞器DNA為雙鏈環(huán)狀，只有一個復(fù)制原點，而真核生物染色體DNA是線性雙鏈分子，含有許多復(fù)制起點。從復(fù)制原點到終點，組成一個復(fù)制單位，叫復(fù)制子（基因組獨立進(jìn)行復(fù)制的單位）。1、雙鏈的解開一些概念：37復(fù)制原點由DnaA蛋白識別，在原點由DnaB蛋白（解螺旋酶）將雙螺旋解開成單鏈狀態(tài)，分別作為模板，合成其互補(bǔ)鏈(DNA雙鏈的解開還需DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Π、SSB),在原點處形成一個眼狀結(jié)構(gòu)，叫復(fù)制眼。

DNA復(fù)制進(jìn)行時，在眼的兩側(cè)出現(xiàn)兩個叉子狀的生長點(growthpoint)，叫復(fù)制叉。在復(fù)制叉上分布著各種與復(fù)制有關(guān)的酶和蛋白因子，它們構(gòu)成的復(fù)合物稱為復(fù)制體（replisome）復(fù)制叉復(fù)制叉復(fù)制原點由DnaA蛋白識別，在原點由DnaB蛋白（解螺旋酶38復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’3’5’DNA的雙向復(fù)制復(fù)制叉起點復(fù)制叉延伸延伸起點領(lǐng)頭鏈領(lǐng)頭鏈隨后鏈隨后鏈3’5’39（2）RNA引物的合成

引發(fā)體在復(fù)制叉上移動，沿模板鏈5’3’的方向移動，與復(fù)制叉移動的方向相同，識別合成的起始位點，DnaB蛋白活化引物合成酶。引發(fā)RNA引物的合成。領(lǐng)頭鏈先引發(fā)開始合成，以原來一條DNA單鏈為模板（3’

5’),按5’

3’的方向合成一段RNA引物鏈。領(lǐng)頭鏈開始合成后，隨后鏈也開始合成其引物。引物長度約為幾個至10個核苷酸，在引物的5’端含3個磷酸殘基（引物酶的底物是核苷三磷酸），3’端為游離的羥基。（2）RNA引物的合成引發(fā)體在復(fù)制叉上移動，40（3）DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種脫氧核糖核苷5’-三磷酸為底物，在RNA引物的3’端以磷酸二酯鍵連接上脫氧核糖核苷酸并釋放出焦磷酸。DNA鏈的延伸同時進(jìn)行領(lǐng)頭鏈和隨后鏈的合成。兩條鏈方向相反。

領(lǐng)頭鏈隨后鏈岡崎片段半不連續(xù)復(fù)制岡崎模型（3）DNA鏈的延伸在DNA聚合酶Ш的催化下，以四種脫氧核糖41領(lǐng)頭鏈—在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)合成的鏈。隨從鏈—在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向相反，形成許多不連續(xù)的片段，最后再連成一條完整的DNA鏈。半不連續(xù)復(fù)制—在DNA復(fù)制時，領(lǐng)頭鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成的,而隨后鏈的合成是不連續(xù)的，這種復(fù)制方式稱為半不連續(xù)復(fù)制。領(lǐng)頭鏈—在DNA復(fù)制時，合成方向與復(fù)制叉移動的方向一致并連續(xù)42岡崎片段在DNA復(fù)制過程中，領(lǐng)頭鏈能連續(xù)合成，而隨后鏈只能是斷續(xù)的合成5

3

的多個短片段，這些不連續(xù)的小片段以其發(fā)現(xiàn)者的名字命名為岡崎片段。岡崎片段：真核生物中100-200個核苷酸（核小體的DNA單位）。原核生物中1000-2000個核苷酸（相當(dāng)于一個順反子）。岡崎片段43（4）切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段（復(fù)制終止）

當(dāng)新形成的岡崎片段延長至一定長度，其3’-OH端遇到上一個岡崎片段時即停止合成。復(fù)制叉移動到終止區(qū)即停止復(fù)制（大腸桿菌有一個終止區(qū)）。這時會發(fā)生一系列變化：在DNA聚合酶Ⅰ催化下切除RNA引物；留下的空隙由DNA聚合酶Ⅰ催化合成一段DNA填補(bǔ)上；在DNA連接酶作用下，連接相鄰的DNA鏈；修復(fù)摻入DNA鏈的錯配堿基；以修復(fù)方式填補(bǔ)終止區(qū)50-100bp的空缺。這樣以兩條親代DNA鏈為模板，各自形成一條新的DNA互補(bǔ)鏈。結(jié)果是形成了兩個DNA雙股螺旋分子。（4）切除RNA引物，填補(bǔ)缺口，連接相鄰的DNA片段44四、真核生物中DNA的復(fù)制特點1、真核生物染色體有多個復(fù)制起點，多復(fù)制眼，呈雙向復(fù)制，多復(fù)制子。2、岡崎片段長約200bp.3、真核生物DNA復(fù)制速度比原核慢。4、真核生物染色體在全部復(fù)制完之前起點不再重新開始復(fù)制；而在快速生長的原核中，起點可以連續(xù)發(fā)動復(fù)制。真核生物快速生長時，往往采用更多的復(fù)制起點。5、真核生物有多種DNA聚合酶。6、真核生物線性染色體兩端有端粒結(jié)構(gòu)，防止染色體間的末端連接。由端粒酶負(fù)責(zé)新合成鏈5

RNA引物切除后的填補(bǔ)，亦保持端粒的一定長度。四、真核生物中DNA的復(fù)制特點1、真核生物染色體有多個復(fù)制起45定義:以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA稱為逆轉(zhuǎn)錄，由逆轉(zhuǎn)錄酶催化進(jìn)行。五、逆轉(zhuǎn)錄定義:以RNA為模板，按照RNA中的核苷酸順序合成DNA稱為46+RNA+DNA-RNA+DNA-DNA+病毒RNA的逆轉(zhuǎn)錄過程

（以前病毒形式引起整合到宿主細(xì)胞DNA中而使細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化）

單鏈病毒RNA

RNA-DNA雜交分子雙鏈DNA（前病毒）

逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶也和DNA聚合酶一樣，沿5’

3’方向合成DNA，并要求短鏈RNA作引物。+RNA+DNA-RNA+DNA-DNA+逆轉(zhuǎn)錄酶逆轉(zhuǎn)錄酶逆47六、DNA的損傷修復(fù)DNA的損傷：DNA在復(fù)制時產(chǎn)生錯配、病毒基因整合；某些物化因子如紫外光、電離輻射和化學(xué)誘變等，破壞DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。從而影響DNA的復(fù)制，并使DNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯也跟著變化，因而表現(xiàn)出異常的特征（生物突變）。若DNA的損傷或錯配得不到修復(fù)，會導(dǎo)致DNA突變。其主要形式：一個或幾個堿基被置換插入一個或幾個堿基一個或多個堿基對缺失

DNA的損傷修復(fù)——

四種修復(fù)途徑:光復(fù)活、切除修復(fù)、復(fù)組修復(fù)和誘導(dǎo)修復(fù)（亦稱暗修復(fù)）。六、DNA的損傷修復(fù)48

光復(fù)活：400nm左右的光激活光復(fù)活酶，專一分解紫外光照射引起的同一條鏈上TT（CCCT）二聚體。（包括從單細(xì)胞生物到鳥類，而高等哺乳動物無）切除修復(fù)：將DNA分子中的受損傷部分切除，以完整的那條鏈為模板再重新合成。特異內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA外切酶、DNA連接酶均參與。（發(fā)生在DNA復(fù)制前）重組修復(fù)

（發(fā)生在復(fù)制后）：復(fù)制時，跳過損傷部位，新鏈產(chǎn)生缺口由母鏈彌補(bǔ)，原損傷部位并沒有切除但在后代逐漸稀釋。誘導(dǎo)修復(fù)：造成DNA損傷或抑制復(fù)制的處理均能引起一系列復(fù)雜的誘導(dǎo)效應(yīng)，稱為應(yīng)急反應(yīng)（SOSresponse）。此過程誘導(dǎo)產(chǎn)生切除修復(fù)和重組修復(fù)中的關(guān)鍵蛋白和酶，同時產(chǎn)生無校對功能的DNA聚合酶。所以會有2種結(jié)果：修復(fù)或變異（進(jìn)化）。

49DNA的合成方式：DNA的復(fù)制：以DNA為模板合成DNA。逆轉(zhuǎn)錄：以RNA為模板合成DNA。修復(fù)合成（DNA聚合酶I、

連接酶等）DNA的合成方式：50RNA的生物合成一、概念轉(zhuǎn)錄：以DNA的一條鏈為模板在RNA聚合酶催化下，按照堿基配對原則，合成一條與DNA鏈的一定區(qū)段互補(bǔ)的RNA鏈的過程稱為轉(zhuǎn)錄。以四種核糖核苷三磷酸酸（NTP）為底物，形成3、5

-磷酸二酯鍵相連接。轉(zhuǎn)錄的不對稱性：在RNA的合成中，DNA的二條鏈中僅有一條鏈可作為轉(zhuǎn)錄的模板，稱為轉(zhuǎn)錄的不對稱性。反義鏈（無意義鏈，負(fù)鏈）：在RNA的轉(zhuǎn)錄中，用作模板的DNA鏈稱為反義鏈。有義鏈（編碼鏈，正鏈）在RNA的轉(zhuǎn)錄中，不作為模板的DNA鏈稱為有義鏈。RNA的生物合成一、概念51二、RNA聚合酶：大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基α2ββ’

σ

組成，σ因子與其它部分的結(jié)合不是十分緊密，它易于與β’βα2分離，沒有σ、

亞基的酶稱為核心酶——只催化鏈的延長，對起始無作用。五種亞基的功能分別為：

α亞基：與啟動子結(jié)合功能。

β亞基：含催化部位，起催化作用，催化形成磷酸二酯鍵。

亞基：在全酶中存在，功能不清楚。

β’亞基：與DNA模板結(jié)合功能。

σ亞基：識別起始位點。

二、RNA聚合酶：大腸桿菌的RNA聚合酶全酶由5種亞基α2β52

真核細(xì)胞的RNA聚合酶酶類分布產(chǎn)物α-鵝膏蕈堿對酶的作用分子量反應(yīng)條件ⅡIⅢ核仁核質(zhì)核質(zhì)rRNA5.8SrRNA18SrRNA28SrRNAmRNAtRNA5SrRNA不抑制低濃度抑制高濃度抑制500000~700000~700000_低離子強(qiáng)度,要求Mg2+或Mn2+高離子強(qiáng)度高M(jìn)n2+濃度真核細(xì)胞的RNA聚合酶酶類分布產(chǎn)物α-鵝膏蕈堿分子量反應(yīng)53RNA聚合酶的特點：1、反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、Mg2+促進(jìn)聚合反應(yīng)。

RNA聚合酶不需要引物，合成方向5

3。2、真核生物與原核生物的RNA聚合酶結(jié)構(gòu)不同（具體說明）。3、利福平抑制原核生物RNA聚合酶活性；α-鵝膏蕈堿

抑制真核生物RNA聚合酶活性。RNA聚合酶的特點：1、反應(yīng)底物：NTP，DNA為模板、Mg54三、RNA的轉(zhuǎn)錄過程：（以大腸桿菌為例）

起始位點的識別

轉(zhuǎn)錄起始鏈的延伸轉(zhuǎn)錄終止生物化學(xué)第8章核酸代謝課件55（1）起始位點的識別

RNA的合成不需要引物。體外實驗證明，不含σ亞基的核心酶會隨機(jī)地在一個基因的兩條鏈上啟動，當(dāng)有σ亞基時就會選擇正確的起點。σ亞基起著識別DNA分子上的起始信號（啟動子——指RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列P459）的作用。啟動子的結(jié)構(gòu)至少由三部分組成：-35序列提供了RNA聚合酶全酶識別的信號；-10序列是酶的緊密結(jié)合位點（富含AT堿基，利于雙鏈打開）；第三部分是RNA合成的起始點。AACTGTATATTATTGACATATAAT+1轉(zhuǎn)錄起始點5’3’3’5’35序列

Sextama框10序列Pribnow框（1）起始位點的識別RNA的合成不需要引物。56（2）轉(zhuǎn)錄起始

RNA聚合酶全酶掃描解鏈區(qū)，找到起始點，然后結(jié)合第一個核苷三磷酸。加入的第一個核苷三磷酸常是GTP或ATP，很少是CTP，不用UTP。所形成的啟動子、全酶和核苷三磷酸復(fù)合物稱為三元起始復(fù)合物，第一個核苷三磷酸一旦摻入到轉(zhuǎn)錄起始點，σ亞基就會被釋放脫離核心酶。因子僅與起始有關(guān)，RNA的合成一旦開始，便被釋放

E-35-10pppG或pppA5‘5‘3‘3‘模板鏈（2）轉(zhuǎn)錄起始RNA聚合酶全酶掃描解鏈區(qū)，找到57（3）RNA鏈的延伸DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶與DNA結(jié)合比較松弛，可沿DNA模板移動，并按模板順序選擇下一個核苷酸，將核苷三磷酸加到生長的RNA鏈的3’-OH端，催化形成磷酸二酯鍵。轉(zhuǎn)錄延伸方向從5’

3’（3）RNA鏈的延伸DNA分子和酶分子發(fā)生構(gòu)象的變化，核心酶58（4）轉(zhuǎn)錄終止

在DNA分子