第十二章核酸和蛋白质的合成代谢 l958年，Francis Criek提出的中心法则： DNA+mRNA+蛋白质 0%000% 慰 第一节DNA的复制、损伤、修复与重组 一.DNA的复制 1.DNA复制的方式：半保留复制 Meselson and Stahl的实验证据：含lsN介质→l4N介质培养 多 2.DNA复制的特征
第十二章 核酸和蛋白质的合成代谢 1958 年，Francis Crick 提出的中心法则： DNA → mRNA → 蛋白质 第一节 DNA 的复制、损伤、修复与重组 一． DNA 的复制 1． DNA 复制的方式 ：半保留复制 Meselson and Stahl 的实验证据： 含15N介质→14N介质培养 2． DNA 复制的特征： 1
3.DNA聚合酶 (I)催化的反应：(dNMP)n+dNTP+(dNMP)a1+PP: 从5”+3”延长 (2)种类：DNA聚合酶I,Ⅱ，I (③)特点：高度精确，可进行自我校正（除去错配的核苷酸） (4)功能：1型A.5’+3?聚合酶活性；B.具有3'→ 5'外切酶活性和5'→3'外切酶活性 Templa D0少亚 [罗] -e+] 少0D 、3
3. DNA 聚合酶 : (1) 催化的反应：（dNMP）n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi 从 5’ → 3’ 延长 （2）种类： DNA 聚合酶 I , II , III (3) 特点：高度精确，可进行自我校正（除去错配的核苷酸） （4）功能：I 型 A. 5’→3’ 聚合酶活性； B.具有 3’→ 5’外切酶活性和 5’→3’外切酶活性 2
Ⅱ型：高度专一于DNA修复功能 IⅢ型：主要负责DNA的复制 4.DNA的复制： 000000d 000P00 DNA连接酶的作用机制： 5.大肠杆菌的DNA复制阶段：起始、延长、终止 。○⊙O 88 3
II 型：高度专一于 DNA 修复功能 III 型：主要负责 DNA 的复制 4. DNA 的复制： DNA 连接酶的作用机制： 5．大肠杆菌的 DNA 复制阶段：起始 、延长 、终止 3
二.DNA的损伤、突变与修复 1.DNA损伤的形式：1)复制时的错配2)碱基的丢失、3) 由于删除或插入引起DNA链的突起4)紫外线诱导的嘧 啶二聚体的形成5)链的断裂（磷酸二酯键断裂）6)脱 氧核糖环断裂、DNA链的共价交联等。如图： 紫外损伤： 氧自由基的损伤 2.DNA的突变（mutation) (1).突变类型： (2).常见诱变剂有以下几种 1)碱基类似物：引起转换突变 2)碱基修饰剂：如亚硝酸能脱去碱基上的氨基，使腺嘌 呤脱氨成次黄嘌呤与胞嘧啶配对。烷化剂是极强的化学 诱变剂如：乙基甲烷磺酸、乙基乙烷磺酸、亚硝基胍等 3)嵌入染料：一些扁平稠环分子(EB等)插入DNA分 子将碱基之间的距离撑大一倍，正好占据一个碱基对的
二．DNA 的损伤、突变与修复 1． DNA 损伤的形式：1）复制时的错配 2）碱基的丢失、 3） 由于删除或插入引起 DNA 链的突起 4）紫外线诱导的嘧 啶二聚体的形成 5）链的断裂（磷酸二酯键断裂） 6）脱 氧核糖环断裂、DNA 链的共价交联等。如图： 紫外损伤： 氧自由基的损伤 2．DNA 的突变（ mutation） （1）．突变类型： （2）. 常见诱变剂有以下几种 1）碱基类似物：引起转换突变 2）碱基修饰剂：如 亚硝酸能脱去碱基上的氨基，使腺嘌 呤脱氨成次黄嘌呤与胞嘧啶配对。烷化剂是极强的化学 诱变剂如：乙基甲烷磺酸、乙基乙烷磺酸、亚硝基胍等。 3）嵌入染料：一些扁平稠环分子（EB 等）插入 DNA 分 子将碱基之间的距离撑大一倍，正好占据一个碱基对的 4
位置，引起两条链的错位。 4)紫外线和电离辐射 *0 3.DNA修复的主要方式 (1)错配修复（体系含12个以上个蛋白组分）：也称甲基指 导的错配修复，以模板链甲基作为标签识别修复部位。 ” (2).碱基切割修复：此类修复需DNA糖基化酶，该酶能识 别胞嘧啶和腺嘌呤脱氨基造成的损伤，并除去受影响的碱基。一 旦无碱基位点(AP位点)形成，必须由另一组酶来修复（如图）
位置，引起两条链的错位。 4）紫外线和电离辐射 3. DNA 修复的主要方式 （1） 错配修复（体系含 12 个以上个蛋白组分）：也称甲基指 导的错配修复，以模板链甲基作为标签识别修复部位。 （2）．碱基切割修复：此类修复需 DNA 糖基化酶，该酶能识 别胞嘧啶和腺嘌呤脱氨基造成的损伤，并除去受影响的碱基。一 旦无碱基位点（AP 位点）形成，必须由另一组酶来修复（如图）。 5
指瓦百 五 重n重 反0日 (3)核苷酸切割修复(ABC核酸切割酶)： (4)直接修复：DNA光解酶催化的嘧啶二聚体的光复活修复 (5)差错倾向修复和应急反应(SOS): (6)重组修复： 三，DNA的重组 1.什麽是DNA重组：DNA链的断开和重新组合，重组的实验证 明：Meselson and Weigle1961年 6
（3）核苷酸切割修复（ABC 核酸切割酶）： （4）直接修复：DNA 光解酶催化的嘧啶二聚体的光复活修复 （5）差错倾向修复和应急反应 （SOS）： （6）重组修复： 三．DNA 的重组 1．什麽是 DNA 重组：DNA 链的断开和重新组合，重组的实验证 明：Meselson and Weigle 1961 年 6
2. 重组的类型 (1) 同源遗传重组（普通遗传重组）：这种重组是两个分 子之间或同一分子的不同部分同源顺序之间的遗传互 换。 (2)位点特异重组：重组仅发生在特定的DNA顺序之间， 无需同源部分 (3) DNA转座：某些DNA顺序具有能使自身的DNA片 段从染色体的一个位点转到另一个位点的功能。 a
2． 重组的类型 （1） 同源遗传重组（普通遗传重组）： 这种重组是两个分 子之间或同一分子的不同部分同源顺序之间的遗传互 换。 （2） 位点特异重组：重组仅发生在特定的 DNA 顺序之间， 无需同源部分。 （3） DNA 转座：某些 DNA 顺序具有能使自身的 DNA 片 段从染色体的一个位点转到另一个位点的功能。 7
第二节RNA的合成（转录transcription) 一.依赖于DNA的RNA的合成（原核生物） 1. RNA聚合酶(E.coli): 2.合成的过程 用于转录的链称为模板链，或无意义链、负链（链）；对应的链为 编码链，即正链(+链)或有意义链。 3.如何证明RNA聚合酶全酶与DNA启动子紧密结合在一起 DNA足迹法(footprinting)
第二节 RNA 的合成（转录 transcription ） 一． 依赖于 DNA 的 RNA 的合成（原核生物） 1． RNA 聚合酶（E.coli）： 2．合成的过程: 用于转录的链称为模板链，或无意义链、负链（-链）；对应的链为 编码链，即正链（+链）或有意义链。 3．如何证明 RNA 聚合酶全酶与 DNA 启动子紧密结合在一起 DNA 足迹法( footprinting ) 8
4.E.coli部分基因启动子(promoter)的核苷酸序列 =5夏 RNA聚合酶g亚基能直接和启动子的-35序列以及-10序列识 别并结合，同时与核心酶共同结合在启动子上开始转录。一旦 形成6-10个寡核苷酸片段，σ亚基与核心酶解离，说明起始阶 段已完成。（利福霉素是RNA聚合酶特异性抑制） 5.链的延长：核心酶催化链的延长 000D 6.链的终止： (1)终止子和终止因子 A.提供转录停止信号的DNA序列称为终止子。 0
4. E.coli 部分基因启动子(promoter)的核苷酸序列 RNA 聚合酶σ亚基能直接和启动子的-35 序列以及-10 序列识 别并结合，同时与核心酶共同结合在启动子上开始转录。一旦 形成 6-10 个寡核苷酸片段，σ亚基与核心酶解离，说明起始阶 段已完成。（利福霉素是 RNA 聚合酶特异性抑制） 5．链的延长：核心酶催化链的延长。 6．链的终止： （1）终止子和终止因子 A. 提供转录停止信号的 DNA 序列称为终止子。 9
B.协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）称 为终止因子（如p因子）。 (2)两种终止机制 A.不依赖p因子的终止子 B.依赖ρ因子的终止机制 0%a风 w0000四为%00例 000000000000心P%0% 二.真核细胞RNA转录 1.RNA聚合酶I,Ⅱ，Ⅲ (1)RNA聚合酶I:合成45 S rRNA前体，转录后 加工产生5.8 S rRNA,18 SrRNA,28 S rRNA (2) RNA聚合酶Ⅱ：合成mRNA和一些特殊RNA (3)RNA聚合酶I:合成RNA、5 Sr RNA和一些 特殊的小分子RNA 真核细胞RNA聚合酶的转录过程大体与细菌相似，所不同的是真 核生物RNA聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，需要在启动
B. 协助 RNA 聚合酶识别终止信号的辅助因子（蛋白质）称 为终止因子（如ρ因子）。 （2）两种终止机制 A. 不依赖ρ因子的终止子 B. 依赖ρ因子的终止机制 二． 真核细胞 RNA 转录 1． RNA 聚合酶 I , II , III （1） RNA 聚合酶 I：合成 45S rRNA 前体，转录后 加工产生 5.8S rRNA , 18S rRNA , 28S rRNA （2） RNA 聚合酶 II:合成 mRNA 和一些特殊 RNA （3） RNA 聚合酶 III:合成 tRNA、5Sr RNA 和一些 特殊的小分子 RNA 真核细胞 RNA 聚合酶的转录过程大体与细菌相似，所不同的是真 核生物 RNA 聚合酶自身不能识别和结合到启动子上，需要在启动 10