第十三章 DNA的生物合成-化藥課件

第十三章

DNA的生物合成

第十三章DNA的生物合成

1轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯RNA復(fù)制RNA復(fù)制分子生物學(xué)中心法則DNAProteinRNA轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄翻譯RNA復(fù)制RNA復(fù)分子生物學(xué)中心2生命是…………….自我繁殖系統(tǒng)生命是…………….自我繁殖系統(tǒng)3繁衍后代生殖細(xì)胞DNA繁衍后代生殖細(xì)胞DNA4DNA雙螺旋的每條鏈由四種小分子連接而成DNA雙螺旋的每條鏈由四種小分子連接而成5繁殖就是將DNA雙螺旋傳給后代繁殖就是將DNA雙螺旋傳給后代6第十三章DNA的生物合成-化藥課件7第十三章DNA的生物合成-化藥課件8母鏈全保留式半保留式混合式子鏈子鏈繼承母鏈的遺傳信息三種可能的方式13.1.1DNA的半保留復(fù)制

母鏈全保留式半保留式混合式子鏈子鏈繼承母鏈的遺9親代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-DNA混合123親代DNA分子第一子代分子第二子代分子15N-DNA14N-10重帶子一代重帶輕帶全保留復(fù)制子二代重帶輕帶含15NDNA的母體菌普通14NH4Cl培養(yǎng)液重帶子一代重帶輕帶全保留復(fù)制子二代重帶輕帶含15NDNA普通11重帶子一代中間帶子二代中間帶混合式復(fù)制普通14NH4Cl培養(yǎng)液重帶子一代中間帶子二代中間帶混合式復(fù)制普通14NH4Cl培養(yǎng)12含15NDNA的母體菌密度梯度離心結(jié)果DNA半保留復(fù)制1958M.MesselsonF.W.Stahl重帶子二代輕帶中間帶子一代中間帶普通14NH4Cl培養(yǎng)液含15NDNA密度梯度DNA半保留復(fù)制1958M.Mess13全保留復(fù)制混合式復(fù)制DNA半保留復(fù)制全保留復(fù)制混合式復(fù)制DNA半保留復(fù)制14半保留復(fù)制

（semiconservativereplication)

AGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC半保留復(fù)制

（semiconservativereplic15DNA半保留復(fù)制的原理：

?復(fù)制時母鏈的雙鏈DNA解開成各自

作為模板指導(dǎo)子代合成互補(bǔ)鏈。

?子代的兩條鏈，一條來自親代，

另一條重新合成。

?由于堿基互補(bǔ)，子代DNA雙鏈和

親代DNA堿基序列一致。DNA半保留復(fù)制的原理：

?復(fù)制時母鏈的雙鏈DNA解開成各16DNA半保留復(fù)制的意義?子代保留了親代DNA的全部信息?DNA通過復(fù)制和基因表達(dá)決定生物特性?體現(xiàn)了遺傳過程的相對保守性DNA半保留復(fù)制的意義1713.1.2DNA復(fù)制的起始點和方向

A放射自顯影圖像（原核生物DNA的雙向復(fù)制）復(fù)制子。DNA的復(fù)制開始于染色體上固定的起始點：起始點是含100-200個堿基對的一段DNA.13.1.2DNA復(fù)制的起始點和方向A放射18B復(fù)制示意圖（原核生物DNA的雙向復(fù)制）

形B復(fù)制示意圖形19E.coli復(fù)制起始點E.coli復(fù)制起始點20（1）DNA聚合酶DNA-polIII：多種亞基組成的不對稱二聚體α（5’→3’DNA聚合酶活性）核心酶ε（3’→5’核酸外切酶活性）θDNA-polIIDNA-polI：切除RNA引物、校讀、填補(bǔ)空隙。Klenow片段（DNA聚合酶活性和3’→5’核酸外切酶活性）小片段（5’→3’核酸外切酶活性）13.2原核生物DNA的復(fù)制

13.2.1酶和蛋白（1）DNA聚合酶13.2原核生物D21DNA復(fù)制所需原料：底物：dNTP(dATPdGTPdCTPdTTP)聚合酶（polymerase）：DNA-pol依賴DNA的DNA聚合酶模板(template)：解開成單鏈的DNA母鏈引物(primer)：提供3’-OH末端,使dNTP聚合其它酶類及蛋白因子

主要涉及的酶類：?DNA聚合酶?解螺旋酶拓?fù)涿?引物酶?連接酶（2）其它酶和蛋白質(zhì)DNA復(fù)制所需原料：（2）其它酶和蛋白質(zhì)22解螺旋酶helicaseDNA拓樸異構(gòu)酶DNAtopoisomerase單鏈DNA結(jié)合蛋白SSB(singlestrandDNAbindingprotein)解開、理順DNA鏈、維持DNA單鏈狀態(tài)解螺旋酶DNA拓樸異構(gòu)酶單鏈DNA結(jié)合蛋白解開、理順D23RNA引物3’-OH末端（2）岡崎片段的

RNA引物RNA引物3’-OH末端（2）岡崎片段的

RNA引物2413.2.2大腸桿菌DNA復(fù)制的起始：

復(fù)制是在一段RNA引物的基礎(chǔ)上加進(jìn)脫氧核苷酸的。一段RNA引物可以提供3’-OH末端，供dNTP加入、延長之用。引物為何是RNA而不是DNA？分析：?DNA聚合酶沒有催化兩個游離dNTP聚合的能力，而RNA聚合酶（引物酶primase）可以催化兩個游離的NTP聚合。?引物體（primosome）。13.2.2大腸桿菌DNA復(fù)制的起始：

復(fù)制是253.雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制13.2.3延伸：岡崎片段和半不連續(xù)復(fù)制

前導(dǎo)鏈(leadingstrand):順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的。后隨鏈(laggingstrand):逆著解鏈方向生成的若干短片段（岡崎片段），再通過酶的作用連接的子鏈，復(fù)制是不連續(xù)進(jìn)行的。3.雙鏈DNA復(fù)制的分子機(jī)制13.2.3延伸：岡崎片段26領(lǐng)頭鏈Leadingstrand隨從鏈Laggingstrand領(lǐng)頭鏈隨從鏈27DNA連接酶(DNAligase)：岡崎片段通過DNA連接酶形成后隨鏈連接DNA鏈3’-OH末段和相鄰DNA鏈5’-P末段，生成磷酸二酯鍵，消耗ATP。連接堿基互補(bǔ)基礎(chǔ)上雙鏈中的單鏈缺口。后隨鏈的三個步驟：起始，延長，終止DNA連接酶(DNAligase)：28領(lǐng)頭鏈的合成目錄領(lǐng)頭鏈的合成目錄29隨從鏈的合成目錄隨從鏈的合成目錄3013.2.4復(fù)制的終止

終止子13.2.4復(fù)制的終止

終止子3113.3真核生物DNA的復(fù)制多個起始點5種聚合酶復(fù)制過程：SV40DNA,酵母DNA13.2.3真核生物DNA復(fù)制特點：p350（5）端粒的復(fù)制13.3真核生物DNA的復(fù)制多個起始點3213.4逆轉(zhuǎn)錄作用RNA-dependentDNApolymerase,reversetranscriptase(逆轉(zhuǎn)錄酶）逆轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus)逆轉(zhuǎn)錄過程：體內(nèi)體外（cDNA)Acquiredimmuno-deficiencysyndrom,AIDSHumanimmuno-deficiencyvirus,HIV13.4逆轉(zhuǎn)錄作用3313.5

DNA的損傷與修復(fù)13.5.1DNA的損傷的產(chǎn)生紫外線、電離輻射、化學(xué)誘變劑13.5.2損傷的修復(fù)（1）直接修復(fù)：光修復(fù)：光修復(fù)酶使TT復(fù)原（2）切除修復(fù)：紫外線損傷為例原核生物用UvrA、UvrB、UvrC切除，

DNA-polⅠ、DNA連接酶修復(fù)DNA-pol

、

DNA-pol、DNA連接酶修復(fù)

著色性干皮?。篋NA修復(fù)能力的缺陷

13.5DNA的損傷與修復(fù)34著色性干皮病著色性干皮病(XP)與共濟(jì)失調(diào)毛細(xì)血管擴(kuò)張癥一樣，屬DNA修復(fù)缺陷所致的遺傳性共濟(jì)失調(diào)綜合征。XP是常染色體隱性遺傳病，具有遺傳異質(zhì)性。

本病的主要特征是皮膚光敏和早發(fā)性肉瘤，初期表現(xiàn)為皮膚病癥狀，如光敏、雀斑、角化、毛細(xì)血管擴(kuò)張、皮膚癌(黑素瘤、鱗狀基底細(xì)胞瘤)。神經(jīng)系統(tǒng)癥狀包括精神發(fā)育遲滯、癡呆、周圍神經(jīng)病、共濟(jì)失調(diào)、舞蹈手足徐動癥、癲癇發(fā)作、痙攣性四肢癱、耳聾、頭及身材