第八章核算代谢和蛋白质的合成.pptx
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1、现在学习的是第1页,共73页中心法则现在学习的是第2页,共73页一、与DNA复制有关的酶和蛋白质 原料:四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)模板:以DNA的两条链为模板链,合成子代DNA。引物:一小段RNA(或DNA)为引物,在大肠杆菌中,DNA的合成需要一段RNA链作为引物。现在学习的是第3页,共73页与DNA合成有关的酶系:1、引物酶 本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶,该酶以DNA为模板,按照碱基配对原则,聚合一段RNA短链引物(primer),以提供自由的3-OH,使子代DNA链能够开始聚合。2、DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶,其催化反应的特点:(
2、1)以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物;(2)反应需要有模板的指导;(3)反应需要有3-OH存在;(4)DNA链的合成方向为5 3现在学习的是第4页,共73页 3.DNA连接酶(1967年发现):若双链DNA中一条链有切口,一端是3-OH,另一端是5-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。3535OHOHP P在一条链上失去一个磷酸二酯键称为切口(nick)。失去一段单链称为缺口(gap)。现在学习的是第5页,共73页DNA连接酶催化的条件:需一段DNA片段具有3-OH,而另一段DNA片段具有5-Pi基团;未封闭的缺口位于双链DNA中,即其中有一条链是完整的;需要消耗能量,在原核生
3、物中由NAD+供能,在真核生物中由ATP供能。DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用。现在学习的是第6页,共73页4、拓扑异构酶(topoisomerase)或旋转酶:拓扑异构酶可使DNA双链中的一条链切断,松开双螺旋后再将DNA链连接起来,从而避免出现链的缠绕。拓扑异构酶可同时切断DNA双链,再将其连接起来,以消除复制叉前进时DNA过度的扭曲。现在学习的是第7页,共73页5、解螺旋酶(解链酶):通过水解ATP将DNA两条链打开。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还有解螺旋酶I、II、III。每解开一对碱基需要水解2个ATP分子。rep蛋白沿35移动,而解螺旋酶I、I
4、I、III沿53移动。现在学习的是第8页,共73页单链结合蛋白(SSB)DNA结合蛋白 这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为:使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在,即稳定单链DNA,便于以其为模板复制子代DNA;保护单链DNA,避免核酸酶的降解。现在学习的是第9页,共73页(一)DNA的半保留复制定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式叫半保留复制。半保留复制的实验证据:1958年Meselson和Stahl用同位素15N标记大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的半保留复制。现在学习的是第10页,共73
5、页15N-DNA的密度大于14N-DNA的密度现在学习的是第11页,共73页(二)有一定的复制起始点 在原核生物中,复制起始点通常为一个,而在真核生物中则为多个。复制子:基因组中能单独进行复制的单位,每个起始点到终止点的区域为一个复制子。现在学习的是第12页,共73页(三)双向复制 DNA复制时,以复制起始点为中心,向两个方向进行复制。但在低等生物中,也可进行单向复制。现在学习的是第13页,共73页四)半不连续复制 由于DNA聚合酶只能以53方向聚合子代DNA链,即模板DNA链的方向必须为35。因此,分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。现在学习的是第14页,共73页
6、以35方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的,其子代链的聚合方向为53,与复制叉移动的方向相同,这一条链被称为领头链(leading strand)或前导链。以53方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的,其链的聚合方向也是53,与复制叉移动的方向相反,这条链被称为随从链(lagging strand)或滞后链。现在学习的是第15页,共73页由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的,因此,滞后链是由许多53合成的片段组成的。DNA在复制时,由滞后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。现在学习的是第16页,共73页(五)DNA
7、复制的保真性:为了保证遗传的稳定,DNA的复制必须具有高保真性。DNA复制时的保真性主要与下列因素有关:1遵守严格的碱基配对原则;2DNA聚合酶在复制时对碱基的正确选择;3对复制过程中出现的错误及时进行校正。现在学习的是第17页,共73页 双链的解开 RNA引物的合成 DNA链的延伸 切除RNA引物,填补缺口,连接相邻的DNA片段现在学习的是第18页,共73页 识别起始位点:互相缠绕的双链母本DNA,复制从特定的位置开始,该位置常是富含A、T区段。一、DNA复制的起始现在学习的是第19页,共73页DNA解链:首先DNA解螺旋酶打开局部双链,SSB与每条单链结合,稳定单链并防止DNA复性;然后在
8、DNA旋转酶的作用下,使螺旋DNA局部变成松弛态。复制起始处的复制起始处的DNA片段片段起点起点现在学习的是第20页,共73页现在学习的是第21页,共73页引物酶、DNA聚合酶等随后结合,复制开始。现在学习的是第22页,共73页 在引物酶的催化下,以DNA为模板,按A-U,G-C的原则合成一段具有3端自由-OH的RNA引物分子。现在学习的是第23页,共73页作用作用确定起始部位,引导复制开始。确定起始部位,引导复制开始。3OH5PiPiPi现在学习的是第24页,共73页在DNA聚合酶的催化下,以四种脱氧核糖核苷三磷酸为底物,在RNA引物的3端以磷酸二酯键连接上脱氧核糖核苷酸并释放出焦磷酸。DN
9、A链的延伸同时进行领头链和随后链的合成。现在学习的是第25页,共73页复制叉移动到终止区即停止复制(大肠杆菌有一个终止区)。这时会发生一系列变化:DNA聚合酶催化切除RNA引物;留下的空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上;在DNA连接酶作用下,连接相邻的DNA链;修复掺入DNA链的错配碱基;以修复方式填补终止区50-100bp的空缺。现在学习的是第26页,共73页v定义:以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA称为逆转录,由逆转录酶催化进行。逆转录酶的酶活性1.RNA指导的DNA聚合酶活性2.DNA指导的DNA聚合酶活性3.需要引物四、逆转录现在学习的是第27页,共73页+RN
10、A+RNA+DNA-DNA-RNA+RNA+DNA-DNA-DNA+DNA+v病毒病毒RNARNA的逆转录过程的逆转录过程 单链病毒单链病毒RNARNA RNA-DNARNA-DNA杂交分子杂交分子 双链双链DNADNA逆转录酶逆转录酶逆转录酶逆转录酶v逆转录酶也和DNA聚合酶一样,沿53方向合成DNA,并要求短链RNA作引物。现在学习的是第28页,共73页新生成的DNA分子中存在着病毒RNA的信息,整合到宿主细胞染色体的DNA中。静止状态随着宿主细胞遗传信息的传递而传给下一代,甚至很多代表达状态,病毒基因被激活而使病毒复制,并可使宿主细胞发生癌变现在学习的是第29页,共73页一、概念转录:以
11、DNA的一条链为模板在RNA聚合酶催化下,按照碱基配对原则,合成一条与DNA链的一定区段互补的RNA链的过程称为转录。以四种核糖核苷三磷酸(NTP)为底物,形成3,5-磷酸二酯键相连接。现在学习的是第30页,共73页现在学习的是第31页,共73页复制和转录的区别复制和转录的区别 现在学习的是第32页,共73页转录的不对称性:在RNA的合成中,DNA的二条链中仅有一条链可作为转录的模板,模板链并非永远在同一单链上。模板链(反义链):在RNA的转录中,用作模板的DNA链。编码链(有义链):在RNA的转录中,不作为模板的DNA链。现在学习的是第33页,共73页 现在学习的是第34页,共73页现在学习
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- 第八 核算 代谢 蛋白质 合成
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