DNA的生物合成课件_002

,单击此处编辑母版标题样式,2011/10/11,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,DNA,的生物合成,一,.DNA,的复制,二,.,反转录,DNA的生物合成一.DNA的复制,1,中心法则（,central dogma,）是指遗传信息的流向所遵循的法则。,Crick,提出，在,DNA,分子可以自我复制（,replication,）传给子代的基础上，遗传信息可以从,DNA,传递给,RNA,（称为转录,transcription,）再从,RNA,传递给蛋白质（称为翻译,translation,），这是遗传信息流所遵循的中心法则。,Temin,又证实,RNA,也可以是遗传信息的携带者，即,DNA,以,RNA,为模板反向转录合成。,RNA,本身也能自我复制，将遗传信息传给子代，从而修订了中心法则，其中包含了,DNA,得合成，,RNA,的合成及蛋白质的合成。,遗传学的中心法则,中心法则（central dogma）是指遗传信息的流向所,2,DNA,复制：亲代双链,DNA,分子在,DNA,聚合酶的作用下，分别以每条单链,DNA,分子为模板，聚合与自身碱基可以互补配对的游离的,dNTP,，合成出两条与亲代,DNA,分子完全相同的子代,DNA,分子的过程。,1.DNA,复制过程基本要点,1.1,半保留复制,DNA,由,一条链合成互补的两条链，新合成的两个,DNA,分子与原来的,DNA,分子的碱基顺序完全一样，在此过程中，每个子代分子的一条链来自亲代,DNA,，另一条链则是新合成的，这种复制方式称为半保留复制,(semi-conservative replication),。,一,.DNA,的,复制,DNA复制：亲代双链DNA分子在DNA聚合酶的作用下，分别以,3,半保留复制是双链,DNA,普遍的复制机制。即使是单链的,DNA,分子，在其复制过程中通常也总是亲代,DNA,的两条链分开，各自作为模板，通过碱基配对的法则，合成另一条互补链。碱基配对是核酸分子间传递信息的结构基础。无论是复制还是转录，在形成双链螺旋分子时都是通过碱基配对来完成的。,半保留复制是双链DNA普遍的复制机制。即使是单链的D,4,DNA的生物合成课件_002,5,DNA,合成期：起始、延长、终止三个阶段,DNA,的合成过程,DNA合成期：起始、延长、终止三个阶段DNA的合成过程,6,1.,复制起始点（,origin,，,ori,）,原核生物只有一个复制起始点；,真核生物染色体,DNA,有多个复制起始点，同时形成多个复制单位，两个起始点之间的,DNA,片段称为复制子（,replicon,）。,一、复制的起始,1.复制起始点（origin，ori）一、复制的起始,7,2.,复制叉（,replication fork,）,复制时双链打开，分开成两股，新链沿着张开的模板生产，复制中形成的这种,Y,字形的结构称为复制叉,。,2.复制叉（replication fork）,8,3.,双向复制（,bidirectionalreplication,）,原核生物的复制是从一个起始点开始，同时向两个方向进行，称为双向复制。复制中的,DNA,成为,状。,3.双向复制（bidirectionalreplicatio,9,DNA,复制的起始就是要解开双链和生成引物。,（一）,DNA,解成单链,由拓扑异构酶松弛超螺旋，解,螺旋酶解开双链，,SSB,结合到单,链上使其稳定。,复制起始的解链需要多种,蛋白质参与。这些蛋白质与复,制起始点的特有序列结合，促,使其邻近的,DNA,解链。,DNA复制的起始就是要解开双链和生成引物。,10,（二,),引物合成,引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。,（二)引物合成,11,（三）双向复制（,bidirectional replication,）,原核生物：基因组是环状,DNA,，只有一个复制起始点。,真核生物：染色体,DNA,有多个复制起始点，两个起始点之间的,DNA,片段称为复制子（,replicon),，复制子是独立完成复制的功能单位。,真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉,（三）双向复制（bidirectional replicat,12,DNA,聚合酶催化下，以解开的单链为模板，以四种,dNTP,为原料，进行聚合作用。即新进入的,dNTP,与引物,3-OH,形成磷酸二酯键，由,53,方向延长子链。,二、复制的延长,DNA聚合酶催化下，以解开的单链为模板，以四种dNTP为原料,13,1,.,领头连（,leading strand,）,顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进行的，得到一条连续的子链。,一、半不连续复制,1.领头连（leading strand）一、半不连续复制,14,2.,随从链,(lagging strand,）,复制方向与解链方向相反，须等解开足够长度的模板链才能继续复制，得到的子链由不连续的片段所组成。,2.随从链(lagging strand）,15,3.,冈崎片段（,okazaki fragment,）,1968,年日本生化学者冈崎用电镜,及放射自显影,技术，观察到,DNA,复制中出现一些不连续的片段，因而将这些不连续的片段称为冈崎片段。,原核生物的冈崎片段为一至二千个核苷酸，真核生物约为数百个核苷酸。,3.冈崎片段（okazaki fragment）,16,DNA的生物合成课件_002,17,DNA的生物合成课件_002,18,DNA的生物合成课件_002,19,一些简单低等生物或染色体以外的,DNA,复制的特殊形式。,（二）滚环复制（,rolling circle replication,）,一些简单低等生物或染色体以外的DNA复制的特殊形式。（二）滚,20,DNA的生物合成课件_002,21,是线粒体,DNA,（,mitochondrial DNA,，,mtDNA,）的复制形式。,由,DNA,聚合酶,-,催化。,两,条链的复制起点的位置不同。,三、,D,环复制（,D-loop replication,）,是线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDN,22,D,环复制,D 环复制,23,1.,随从链不连续片段的连接,2.,原核生物在复制终止点的汇合,3.,真核生物端粒的合成,四、复制的终止,1.随从链不连续片段的连接四、复制的终止,24,原核生物环状,DNA,为双向复制，复制片段在复制的终止点汇合。每个方向的领头链和相反方向的随从链的连接与不连续片段的连接相同。,原核生物复制的终止,原核生物环状DNA为双向复制，复制片段在复,25,DNA的生物合成课件_002,26,DNA的生物合成课件_002,27,DNA的生物合成课件_002,28,染色体,DNA,呈线性，复制在末端停止。,真核生物,染色体线性,DNA,分子末端的结构通常膨大成,粒状，称为端粒。,真核生物复制的终止,染色体DNA呈线性，复制在末端停止。真核生物复,29,端粒的结构,特点：,1,.,由末端单链,DNA,序列和蛋白质构成,2,.,末端,DNA,序列是多次重复的富含,G,、,C,碱基的短序列,端粒的功能：,1,.,维持染色体的稳定性,2,.,维持,DNA,复制的完整性,端粒的结构特点：,30,端粒酶是一种,RNA,蛋白质复合体，它可以其,RNA,为模板，通过逆转录过程对末端,DNA,链进行延长。,端粒酶是一种RNA蛋白质复合体，它可以其RNA为模板，通过逆,31,端粒酶（,telomerase,）,线性,DNA,在复制完成后，其末端由于引物,RNA,的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶的催化下，进行延长反应。,端粒酶的特点：,1.,由,RNA,和蛋白质构成的复合物,2.,为特殊的逆转录酶，能以自身的,RNA,为模板逆转录合成端粒,DNA,端粒酶的功能：,合成端粒,DNA,，维持端粒的长度,端粒酶（telomerase）,32,端粒酶的组成,端粒酶,RNA,端粒酶协同蛋白,端粒酶逆转录酶,端粒及端粒酶的意义,成年人端粒比胚胎细胞端粒短；,老化与端粒酶活性下降有关；,肿瘤的发生与端粒酶活性有关；,端粒酶不一定能决定端粒的长度。,端粒酶的组成,33,DNA的生物合成课件_002,34,DNA的生物合成课件_002,35,反转录：以反义,RNA,为模板，在反转录酶催化下转录为双链,DNA,的过程。,反转录病毒,是一组含有反转录酶的,RNA,病毒，对人类致病的主要有人类免疫缺陷病毒,HIV,和人类嗜,T,细胞病毒。,二、反转录,反转录：以反义RNA为模板，在反转录酶催化下转录为双链DNA,36,RNA,肿瘤病毒亚科,慢病毒亚科,泡沫病毒亚科,RNA肿瘤病毒亚科慢病毒亚科泡沫病毒亚科,37,反转录酶（,reverse transcriptase,）,从,RNA,病毒中发现，能催化以,RNA,为模板合成双链,DNA,的酶，全称为依赖,RNA,的,DNA,聚合酶。,有三种活性：,RNA,指导的,DNA,聚酶活性,RNase H,活性,DNA,指导的,DNA,聚合酶活性,反转录酶（reverse transcriptase）,38,反转录是,以,dNTP,为底物，以,RNA,为模板，,tRNA(,主要是色氨酸,tRNA),为引物，在,tRNA3,桹,H,末端上，按,53,方向，合成一条与,RNA,模板互补的,DNA,单链，这条,DNA,单链叫做互补,DNA(complementary DNA,cDNA),，它与,RNA,模板形成,RNA,桪,NA,杂交体。随后又在反转录酶的作用下，水解掉,RNA,链，再以,cDNA,为模板合成第二条,DNA,链。至此，完成由,RNA,指导的,DNA,合成过程。,反转录过程,反转录是以dNTP为底物，以RNA为模板，t,39,逆转,录,：以,RNA,为模板，依靠逆转录酶的作用，以四种脱氧核苷三磷酸,(dNTP),为底物，产生,DNA,链。常见于逆转录病毒的复制中,。,逆转录（,Reverse,T,ranscription,）,逆转录：以RNA为模板，依靠逆转录酶的作用，,40,1,逆转录先,以经剪切作用除去内含子的成熟,mRNA,为模板，合成,RNA/DNA,杂化双链,，,2,然,后水解,RNA,链,，,3,再,以剩下的,DNA,单链为模板合成,DNA,双链,。,多,次复制后形成多个,DNA,双链，然后以这些,DNA,双链中的,每条双,链的其中的单条,(,该条与原始病毒,RNA,链互补,),为模板，复制出,RNA(,该,RNA,与原始病毒,RNA,相同。,逆转录过程,1 逆转录先以经剪切作用除去内含子的成熟mRN,41,DNA的生物合成课件_002,42,反转录,是进行基因工程过程中，人为地提取出所需要的目的基因的信使,RNA,，并以之为模板人工合成,DNA,的过程,。,逆转,录是,RNA,类病毒自主行为，在整合到宿主细胞内以,RNA,为模板形成,DNA,的过程。,二者,虽同为,RNADNA,的过程，但地点不同，相对性的来说，反转录在体外，逆转录在体内。,反转录与逆转录的区别,:,反转录是进行基因工程过程中，人为地提取出所需,43,(1),有包膜，球形，直径,80,120nm,。,(2),病毒核酸为两条相同的单正链,RNA,形成的二聚体。,(3),病毒核心中含有反转录酶和整合酶。,(4),具有,gap,、,pol,和,env 3,个结构基因。,(5),基因组复制有一个独特的反转录过程，病毒基因组先反转录成双链,DNA,，然后整合到宿主细胞的染色体,DNA,中,反转录病毒的共同特征：,(1)有包膜，球形，直径80120nm。反转录,44,Gene,Encoded Protein,Function of Protein,gag,P24,p7,Nucleocapsid,p17,Matrix,pol,Reverse transcriptase,Transcribes RNA genome into DNA,Protease,Cleaves precusor polypeptides,Integras