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,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的生物合成,第二级,第三级,第四级,第五级,*,九核酸的生物合成,大 纲,原核生物DNA的复制,原核与真核生物DNA复制的差异,逆转录,DNA的损伤与修复,DNA一级结构分析与PCR技术,（二）DNA的生物合成,（三）RNA的生物合成,RNA的转录及加工,RNA的复制,RNA的转录调控,（一）中心法则,（一）中心法则,DNA,RNA,蛋白质,复制,复制,转录,翻译,逆转录,逆转录：以RNA为模板，合成出cDNA的过程。,转录酶是DNA指导下的RNA合成酶,逆转录酶是RNA指导下的DNA聚合酶,例题,何为中心法则？广义的中心法则在狭隘的中心法则的基础上有哪些发展？,南京农业大学,（二）DNA的生物合成,2.1 原核生物DNA的复制,一、DNA的半保留复制,父链,子链,DNA双链解开，以每条单链为模板，合成其互补的子链，成为两个相同的子代DNA，其中每个子代DNA分子拥有亲代和新合成的链各一条。,1.定义,验证实验：,密度梯度离心实验,含15N-DNA的细菌,培养于含,14,N,的普通培养基,第一代,继续培养于含,14,N,的普通培养基,第二代,例题,如果放射性标记的双链DNA分子在无放射性标记的溶液中经过两次复制，那么所产生的四个DNA分子，其放射性状况如何？,A.两个分子含有放射性,B.全部含有放射性,C.双链中各有一半含有放射性,D.所有分子的两条链都没有放射性,2001年上海交大,二、DNA的半不连续复制,前导链,后随链,冈崎,片段,新链按5-3方向合成,前导链为连续合成,后随链的合成不连续，由许多冈崎片段组成,例题,作出DNA半不连续复制示意图，注明链的方向，并画出复制叉“看似同向前进”的特征。,南京农业大学,全称：DNA指导的DNA聚合酶,简称：DNA-pol,活性：53 的聚合活性,核酸外切酶活性,1.DNA聚合酶（DNA polymease）,三、参与DNA复制的酶,5 ucgagcuag-OH 3,5 ucgagcuag,DNA pol,dNTP,3 agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5,3 agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5,catcggatcgcatcgtcacgtgctag 3,(dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPi,DNA聚合酶,DNA模板，Mg2+,53聚合作用,5,A G C T T C A G G A T,A,3,|,3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5,3 5外切酶活性,5 3外切酶活性,?,能切除突变的 DNA片段和RNA引物。,能辨认错配的碱基对，并将其水解，起校对作用。,核酸外切酶活性,DNA聚合酶,催化活性,功 能,53聚合,35外切,53外切,原核生物,DNA聚合酶,切除引物，修复,DNA聚合酶,修复（活性低）,DNA聚合酶,链的延长（活性高）,E.Coli有至少五种DNA聚合酶,DNA聚合酶和,是1999年新发现的。,当DNA受到严重损伤时，生物体可诱导产生两种酶，但它们的修复准确率低，会导致生物的高变异率。,例题,大肠杆菌中催化DNA新链延长的主要酶是（）,A.DNA连接酶,B.DNA聚合酶I,C.DNA聚合酶II,D.DNA聚合酶,2008年农学联考,05年中科院考题中，问的是“负责DNA复制的酶”。,3,5,DNA,连接酶,ATP,ADP,5,3,HO,5,3,5,3,作用：催化双链DNA的切口连接成3,5-磷酸二酯键。,大肠杆菌中以NAD+提供能量。,注意：此酶不能将两条游离的DNA单链连接起来。,2.DNA连接酶（DNA ligase）,作用：通过水解ATP释放的能量，解开双链DNA中碱基配对的氢键，使DNA变为单链,解螺旋酶,ATP,3.使DNA双螺旋解开所需的酶或蛋白质,（1）DNA解螺旋酶（DNA helicase）,种类：,解螺旋酶、：沿模板DNA一条链53方向移动，并与复制叉前进同向；,(2)rep蛋白等：它们沿着模板DNA另一条链35方向移动，并与复制叉前进同向。,与解开的单链DNA结合，防止重新形成双链,防止核酸酶降解单链DNA,SSB,（2）单链结合蛋白（single-strand binding protein，SSB）,作用：,10,8,局部解链,（3）拓扑异构酶（topoisomerase）,(1)复制叉前进时候，使模板DNA超螺旋松弛；,(2)复制后使超螺旋恢复,拓扑异构酶I,拓扑异构酶II,使DNA一条链断裂和再连接,使DNA两条链断裂和再连接,反应无需供能,反应需要ATP,减少负超螺旋,引入负超螺旋,与转录有关,与复制有关,P.390图13-6,2.类型,例题,能够将DNA双链解开成单链的酶是,A.引发酶,B）拓扑异构酶,C）限制性内切酶,D）解螺旋酶,南京农业大学,任何DNA聚合酶都不能从头合成新的DNA链，都只能在引物的基础上延长DNA链。催化这些引物合成的酶称为引发酶。,大肠杆菌中的引发酶是DnaG蛋白,4.引发酶（primase）,引物多数为RNA,DnaA,由引发前体与引发酶组装而成。,5,3,3,5,引发酶,DnaC,引发体,解螺旋酶,作用：,a.识别复制起点；,b.解开DNA双链；,c.引发引物RNA合成。,5.引发体（primosome）,起始,延长,终止,四、原核生物DNA的复制过程,1、复制的起始,复制的起点和方向,RNA引物的合成,起点的识别和双链的解开,该区域具有高度保守的重复序列，并富含AT序列，双链容易分开。,复制的起点和方向（origin、ori）,原核生物只有一个复制起点，复制方向大多数是双向的。,真核染色体DNA有多个复制起点，形成多个复制眼，同时双向复制。,ori,起点的识别和双链的解开,a.DnaA蛋白识别起始位点，形成起始复合物。,Dna A,Dna B,、,Dna C,拓扑异构酶,SSB,3,5,3,5,b.由拓扑异构酶和解链酶DnaB作用，解开双链。,c.SSB结合在两条单链DNA上，形成复制叉。,称为引发前体或预引发体,3,5,3,5,在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片段作为引物，获得3-OH。,引物,3 HO,5,引物酶,引物的合成,引发体前体与引发酶组成引发体才能起引发作用，即合成RNA引物,引物合成后，由DNA pol催化，按碱基配对原则，将dNTP逐一添加到引物3末端，形成磷酸二酯键，使新合成的链不断延长。,2、复制的延长,5,3,5,dATP,dGTP,dTTP,dCTP,dTTP,dGTP,dATP,dCTP,OH 3,3,DNA-pol,与复制叉前进同向的子代DNA合成是连续的，叫先导链（领头链）；,与复制叉前进反向的子代DNA合成是不连续的，叫后随链（冈崎片段）,半不连续复制,引物酶在复制原点附近合成一段RNA引物；,DNA pol在引物的3末端逐个添加脱氧核苷酸。,随着复制叉的推进，亲代DNA双螺旋不断被解开，先导链也不断延伸。,先导链的合成,复制叉的推进,后随链的合成,引物的合成,冈崎片段的合成,后随链的每个冈崎片段都需要合成RNA引物。,DNA聚合酶在引物的3末端使DNA链延伸，直至抵达其下游的另一个冈崎片段的RNA引物的5端。,RNA,引物,DNA polI,DNA polI,DNA,连接酶,冈崎片段的连结：,前导链,后随链,3,5,3,5,延 长,5,5,5,3,3,5,3,3,5,SSB,DNA Polymerase,冈崎片断,RNA,引物,引物酶,5,3,5,TOPO,解旋酶,1、原核生物DNA为环状，双向复制的汇合点就是复制终止点,2、在DNA聚合酶I的作用下，切除引物RNA，填补空缺DNA；在连接酶作用下，连接各子链DNA。,3、复制的终止,小 结,主要成员,主要作用,解螺旋酶 断开氢键，解开DNA双链,SSB 稳定解开的单链DNA,引发酶 合成RNA引物。与引发前体形成引发体。,拓扑异构酶 使DNA解旋,DNA聚合酶 水解引物、DNA复制、修复作用,DNA连接酶 催化双链DNA中单链缺口的连接,起始：DnaA识别起点拓扑异构酶、DnaB和SSB等配合解开双链引发酶合成RNA引物,DNA的复制过程（半不连续复制）,终止：DNA聚合酶I切除引物并填补空缺DNA连接酶连上缺口,延伸：DNA聚合酶催化延长先导链：5-3方向连续合成；后随链：冈崎片段的不连续合成,例题,DNA复制时两条链的合成方式有区别吗？如果有，区别是什么？,2007年中科院,2.2 原核与真核生物,DNA复制的差异,相同点,都是半保留复制,都是半不连续复制,复制方向,原 核,真 核,单点复制（一个复制子）,多点复制（多个复制子）,主要复制酶为DNA pol,有多种聚合酶,引物和冈崎片段长,引物和冈崎片段短,有端粒和端粒酶,2.3 逆转录,DNA,RNA,蛋白质,复制,复制,转录,翻译,逆转录,逆转录（反转录）：,以RNA为模板，按RNA中的碱基顺序进行碱基配对合成cDNA（complementary DNA）。,例题,劳氏肉瘤病毒逆转录的产物是,A.DNA,B.cDNA,C.ccDNA,D.Ts-DNA,2009年农学联考,逆转录酶,模板：RNA引物：DNA或RNA底物：dNTP，需Mg2+和Mn2+,按5-3方向合成DNA新链,不具有3-5校正的外切核酸酶活性，合成错误率很高。,例题,逆转录酶是一类（）,A.DNA指导的DNA聚合酶,B.DNA指导的RNA聚合酶,C.RNA指导的DNA聚合酶,D.RNA指导的RNA聚合酶,2003年西南农业大学,催化三种反应：逆转录酶活性：RNA指导合成与RNA模板互补的DNA单链(cDNA)；RNase H活性：水解RNA-DNA杂合分子上的RNA；DNA聚合酶活性：以新合成的DNA链为模板合成另一条互补的DNA链，即DNA指导的DNA合成。,例题,一个逆转录病毒的单链RNA碱基组成摩尔百分比为：A,15；U,25;G,25;C:35。由该病毒的逆转录酶催化生成的双链DNA的碱基组成是多少？,2007年中科院,逆转录的生物学意义,补充和丰富了中心法则,帮助人类疾病的预防如：HIV、狂犬病毒,成为基因组的不稳定因素，促进基因组重组；,2.4 DNA的损伤与修复,物理因素：如紫外线、电离辐射等；,化学因素：如碱基类似物（5-溴尿嘧啶）碱基修饰剂（亚硝酸、烷化剂）嵌入染料（溴化乙啶）；,损伤的结果：突变或死亡,突变的表现：碱基对置换、插入碱基和碱基缺失,一、DNA损伤的类型及产生的原因,嘧啶二聚体形成机理,DNA同一条链上相连的胸腺嘧啶受紫外线照射的刺激下，以环丁基环的结构形成嘧啶二聚体（TT）。,UV,双链间H键作用被破坏，引起了DNA变形，妨碍了DNA的复制和转录等作用。,1.直接修复,（1）光修复,可见光（400700nm）可激活光复活酶切开嘧啶二聚体，恢复成正常DNA结构的过程。,注意：,只适合于紫外光引起的DNA嘧啶二聚体损伤；,高等哺乳动物没有！,二、修复的方式与机制,（2）其它酶直接修复,如：O6-甲基鸟嘌呤-DNA甲基转移酶,当碱基G烷基化形成O6-甲基鸟嘌呤时，该酶可以识别并将O6位的甲基转移到酶自身基团上，使G恢复正常。,UvrA,UvrB,UvrC,OH,P,DNA,聚合酶,OH,P,DNA,连接酶,ATP,切开,核酸内切酶,切除,核酸外切酶,聚合,聚合酶,连接,DNA连接酶,2.切除修复,此修复利用的是化学能ATP，所以也叫暗修复。,包括 核苷酸切除修复 碱基切除修复,将受损伤的单链部分切除，并以另一条完整的DNA链为模板，合成出新的被切去的部分。,3.错配修复,修复DNA复制中新合成DNA链上的错配碱基,利用是否甲基化区分新合成的DNA链和模板链,甲基化：模板链（旧链）,未甲基化：新链,切除未甲基化的链,以甲基化的链为模板进行修复合成,在紧急情况下，应急产生校对功能低的修复酶，采用填补任何碱基的修复方式。,4.SOS反应与修复,这是具有差错的修复，变异率高,例题,DNA损伤修复中，给生物带来高变异率的是,A）切除修复,B）SOS修复,C）光复活,D）重组修复,南京农业大学,5.重组修复,损伤的DNA先进行复制，在子代DNA损伤互补的部位出现缺口。,通过分子间重组，将同源DNA的母链上相应完好的片断移至缺口处，再填补重组产生的缺口。,子代DNA,损伤并未消除，但被“稀释”了。,被修复的对象是什么？,损伤被完全修复了吗？,例题,2002年华东理工大学,哪些因素能引起DNA损伤？生物体是如何进行修复的？这些机制对生物体有何意义？,DNA损伤的修复机制保证了生物遗传信息的稳定，不致于流失或改变。,3.意义：,本节结束,例题,逆转录酶是一类（）,A.DNA,指导的,DNA,聚合酶,B.DNA,指导的,RNA,聚合酶,C.RNA,指导的,DNA,聚合酶,D.RNA,指导的,RNA,聚合酶,南京,农业大学,
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