DNA的生物合成

《DNA的生物合成》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DNA的生物合成（76页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、 DNA的生物合成的生物合成教学要求1.掌握DNA生物合成的类型和其在种族延续及个体发育中的重要意义。2.掌握DNA复制及其相关的基本概念，复制的特点，复制的体系的组成和基本过程。3.自学DNA损伤的主要原因，了解常见的损伤类型和修复合成的机制。4.熟悉逆转录和逆转录酶的概念和重要生物学意义。第一节第一节 DNA的复制的复制1. DNA复制的概念2. DNA复制的意义3. DNA复制的方式4. DNA复制的体系组成5. DNA复制的基本过程6. DNA复制的高保真机制一一 . DNA复制的概念复制的概念 DNA的生物合成包括DNA的复制， DNA的修复合成与逆转录三部分。DNA复制是DNA生物

2、合成的中心内容，所谓DNA复制就是以DNA为模板指导合成全部DNA的过程。 二二. DNA复制的意义复制的意义1. DNA是遗传信息的携带者2. DNA复制是种系延续的关键3. DNA复制是个体生长发育的关键4. DNA变异与进化5. DNA变异与疾病和退化三三 . DNA复制的方式复制的方式 DNA 的复制方式是半保留复制： DNA 复制时，两条链打开分别作为模板，根据碱基互补的原则指导合成新链，如此合成的子代 DNA 分子与亲代完全相同，子代DNA 分子中的两条链一条来自亲代，另一条是新合成的， DNA 的这种复制方式称为DNA 的半保留复制。半保留复制的证明半保留复制的证明第一代第二代细

3、菌（含15N-DNA)普通DNA普通DNA重DNA 重DNA普通培养基普通培养基细菌DNA双链密度梯度离心15N-DNA14N-DNA四四. DNA复制的体系组成复制的体系组成1. DNA模板2. DNA聚合酶等多种催化酶3. RNA引物与引物酶4. 连接酶5. DNA合成的原料：四种dNTP 6. 蛋白因子7. 无机离子（Mg 2+等）和反应体系8. 供能体系1. DNA模板模板DNA结构特点解链酶（Helicase）拓扑异构（Topoisomerase）单链结合蛋白（Single strand binding protein）2. DNA聚合酶（DNA polymerase）n 有RNA引

4、物和dNTP存在n 以DNA为模板n 催化DNA的聚合反应n 合成具有方向性为53pp pp pppPPPOHOHOH55PPiN1N2N3N1N2N3533 DNA聚合酶基本特征聚合酶基本特征模板的依赖性方向的单向性引物的依赖性校读功能底物的特异性合成速度DNA合成方向的单向性合成方向的单向性3. RNA引物与引物酶引物与引物酶以DNA为模板的 RNA聚合酶合成的RNA片段称 为引物引物能够提供核苷酸 片段的OH引物酶是引发体的重要结构成分具有RNA聚合酶的 基本特征4. 连接酶连接酶连接酶只能催化互补双链的连接连接酶不能催 化游离单链的连接连接酶是重要工具酶4、连接酶（ligase）连接D

5、NA链3- OH末端和相邻DNA链5-磷酸基末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。35535353HOP DNA ligaseNADATPNMNAMP+PPi+POHP5533+53DNAligaseOOHPOOO-OOHPOOOPP-PPi连接酶只催化互补双链DNA中单链缺口的连接5. 其他成分其他成分4. DNA合成的原料：四种dNTP. DNA聚合酶底物的特异性5. 蛋白因子: 多种蛋白因子6. 无机离子（Mg 2+等） Mg 2+ 是DNA聚合酶的激活剂7. 供能体系: ATP五五 .DNA复制的基本过程复制的基本过程1.复制的起始：2.复制的延伸：3.复制

6、的终止：1. 复制的起始复制的起始1.复制起始点2.解为单链3.合成引物4.复制起始 复制的起始点复制的起始点1.复制起始点不是随机的，它具有一定的结构特点。2.原核生物环状DNA仅有一个起始点。3.真核生物线性基因组 DNA结构复杂，它们具有多个复制起始点。n原核生物从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行的，称为双向复制起点起点起点原核生物DNA的双向复制复制叉复制叉-复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，形成在显微镜下可看到的叉状结构，称为复制叉复制叉原核生物细胞有单个起始点原核生物细胞有单个起始点真核生物有多个起始点真核生物有多个起始点2. 复制的延伸复制的延伸1. 前

7、导链与随从链2. 冈崎片段3. 引物的水解与连接. 前导链与随从链前导链与随从链1. 在DNA复制过程中，与复制叉行进方向相同连续合成的新的DNA单链称之为前导链。2. 在DNA复制过程中，与复制叉行进方向相反不连续断续合成的新的DNA单链称之为随从链。Semi-discontinuous replicationDNA replication(2). 冈崎片段冈崎片段 在DNA复制时，与前导链的连续合成不同随从链的DNA合成是不连续的。这种不连续合成随从链上由RNA引物和新合成DNA片段共同组成的片段称之为冈崎片段。因这种现象是由日本学者冈崎（Okazaki)首先发现的故命名为冈崎片段（Oka

8、zaki fragment) 。(3). 引物的水解与连接引物的水解与连接3. 复制的终止复制的终止1.水解引物2.填补空缺3.连接DNA片段六.DNA复制的高保真机制1. 复制时严格的碱基互补原则2. DNA聚合酶的校读功能3. DNA损伤的修复能力DNA复制与复制与PCR 聚合酶链式反应(polymorase chain reaction,PCR)是一种在体外由引物介导的DNA酶促合成反应，也叫基因扩增技术,类似体内的DNA复制过程。PCR主要是利用DNA聚合酶依赖DNA模板的特性，在一对引物间诱发聚合酶反应。 PCR具有特异性强，灵敏性高，操作简便，对待检材料质量要求低等特点，能够快速扩

9、增任何目的基因片段。开展开展PCR的基本要素的基本要素1.基因组(DNA)模板2.引物3.DNA聚合酶4.合成原料dNTP5.二价镁离子 Mg+6.一价离子K+ 7.适合的缓冲液目的基因扩增片段的鉴定目的基因扩增片段的鉴定第二节 DNA的修复合成1. DNA损伤的因素。2. DNA损伤的形式。3. DNA损伤的影响。 4. DNA损伤的修复。5. DNA损伤修复的结果。一一. DNA损伤的因素损伤的因素DNA的变异是绝对的，稳定是相对的。1. 自发性因素： DNA复制的错配。 DNA复制时校读功能不是绝对的。2. 环境的影响： 物理因素； 化学因素 生物学因素二二. DNA损伤的形式损伤的形式

10、1. 碱基错配2. 形成嘧啶二聚体3. 插入或缺失4. 片段的移位或重组5. 链的断裂或缺失三三. DNA损伤的影响损伤的影响DNA变异的两重性：1. DNA变异是物种进化的根源。2. DNA变异可以造成程度不同 的危害，有些危害是致命 的，有些危害是导致疾病， 分子病就是其中之一。四四. DNA损伤的修复损伤的修复1. 光修复2. 切除修复3. 重组修复4. SOS修复1. 光修复光修复 紫外光照射可使相邻的两个T 形成二聚体 光修复酶可使二聚体解聚为单体状态，DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600m波长的光。NNCH3OORHPHROOCH3NNNNCH3OORHHNNCH3O

11、ORPUVTT光修复酶2. 切除修复切除修复 参与的酶有 核酸内切酶，pol,DNA连接酶特异核酸内切酶pol DNA连接酶3. 重组修复重组修复n重组蛋白RecA，pol，连接酶参与 4. SOS修复修复 当DNA损伤广泛,甚至同时发生多处严重损伤以至难以继续复制时.机体应急产生一系列修复反应,这种应急修复称为SOS修复。 SOS修复特异性很低，快而粗糙，故修复后遗留错误概率大，突变概率也大。五五. DNA损伤修复的结果损伤修复的结果 DNA损伤与修复的结果不外两种情况： 一是完全修复，机体正常生长发育。 二是修复不全，这是导致基因突变乃至疾病发生的重要原因之一。第三节第三节 逆转录作用逆转

12、录作用1.逆转录的概念2.逆转录现象的发现3.逆转录的基本过程4.逆转录作用的生物学意义一一. 逆转录的概念逆转录的概念1.转录是以DNA为模板指导合成RNA的过程，它是遗传信息流动过程中的中心内容.2.逆转录是以RNA为模板指导合成DNA的过程，其遗传信息的流动方向与转录相反，故称为逆转录。逆转录是对遗传信息流动法则的重要补充；逆转录酶在基因工程中是重要的工具酶。二二. 逆转录现象的发现逆转录现象的发现 逆转录现象的发现源于劳氏肉瘤病毒（Rous sarcoma virus,RSV）的研究，该病毒为RNA病毒.1963年美国科学家H.M.Tamin观察到抑制DNA合成的抑制剂能阻断RNA增殖

13、的现象。1970年继又在其它的RNA病毒中发现了逆转录现象，并分离出逆转录酶。三三. 逆转录的基本过程逆转录的基本过程四四.逆转录作用的生物学意义逆转录作用的生物学意义1.病毒生活周期的重要环节2.逆转录病毒是重要的致病原之一，如人类获得性免疫缺陷综合症（AIDS）。3.逆转录病毒性疾病的治疗，如AZT。4.逆转录酶是基因工程中的重要工具酶.1.病毒生活周期的重要环节病毒生活周期的重要环节2. RNA病毒感染性疾病病毒感染性疾病1. 甲型肝炎病毒2. 丙型肝炎病毒3. 丁型肝炎病毒4. 戊型肝炎病毒5. 流感病毒6. 艾滋病7. 肠道病毒-脊髓灰质炎病毒等8. 萨斯等冠状病毒3. 抗反转录病毒药物抗反转录病毒药物-AZT4.逆转录酶是重要的工具酶逆转录酶是重要的工具酶RNA模板杂化双链单链DNA双链DNA反转录酶RNaseH碱水解DNA聚合酶整合S1核酸酶细胞内复制试管内合成反转录酶反转录酶本章要点1、生物遗传学中心法则。2、半保留复制，半不连续复制的概念3、DNA复制过程中酶以及蛋白因子4、原核生物DNA复制过程5、变异及意义6、反转录作用的概念以及逆转录酶的 三种活性感谢光临