第三讲DNA与RNA的生物合成
第三讲 DNA与RNA的生物合成
DNA是贮藏遗传信息的最重要的生物大分子。 DNA分子中的核苷酸排列顺序不但决定了胞内所有 RNA及蛋白质的基本结构,还通过蛋白质(酶)的 功能间接控制了细胞内全部有效成份的生产、运转 和功能发挥。贮藏在任何基因中的生物信息都必须 首先被转录生成RNA,才能够得到表达。DNA和 RNA虽然很相似,只有T或U及核糖的第二位碳原子 上有所不同,但它们的生物学活性却很不同 RNA主要以单链形式存在于生物体内,其高级结 构很复杂;RNA既担负着贮藏及转移遗传信息的功 能,文能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能 蛋白质是生物信息通路上的终产物,一个活细胞 在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此, 活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、修饰、运 转和降解反应
▪ DNA是贮藏遗传信息的最重要的生物大分子。 DNA分子中的核苷酸排列顺序不但决定了胞内所有 RNA及蛋白质的基本结构，还通过蛋白质（酶）的 功能间接控制了细胞内全部有效成份的生产、运转 和功能发挥。贮藏在任何基因中的生物信息都必须 首先被转录生成RNA，才能够得到表达。DNA和 RNA虽然很相似，只有T或U及核糖的第二位碳原子 上有所不同，但它们的生物学活性却很不同。 ▪ RNA主要以单链形式存在于生物体内，其高级结 构很复杂；RNA既担负着贮藏及转移遗传信息的功 能，又能作为核酶直接在细胞内发挥代谢功能。 ▪ 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞 在任何发育阶段都需要数千种不同的蛋白质。因此， 活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、修饰、运 转和降解反应
DNA代谢 无论是只含有一对染色体的原核细胞还是带 有多对染色体的真核细胞,只有整个基因组 得到了完整准确的复制,细胞分裂才能顺利 发生。所以说,DNA复制的起始,标志了细 胞进入一个新的周期
DNA代谢 ▪ 无论是只含有一对染色体的原核细胞还是带 有多对染色体的真核细胞，只有整个基因组 得到了完整准确的复制，细胞分裂才能顺利 发生。所以说，DNA复制的起始，标志了细 胞进入一个新的周期
()、DNA复制 根据反应阶段和所需的不同酶类,DNA的 复制可被分为三个阶段,即复制起始、延伸 和终止。每个DNA复制的独立单元被称为复 制子( replicon),主要包括复制起始位点 ( Origine of replication)和终止位点 ( terminus)。原核生物的整个染色体上 般只有一个复制起始位点。 大肠杆菌DNA的复制需要有20种左右的酶 和蛋白质因子参与,整个DNA复制机器被称 之为 DNA replicase system或 replisome 原核DNA复制动画 注:(需软件支持)
㈠、DNA复制 ▪ 根据反应阶段和所需的不同酶类，DNA的 复制可被分为三个阶段，即复制起始、延伸 和终止。每个DNA复制的独立单元被称为复 制子（replicon），主要包括复制起始位点 （Origine of replication）和终止位点 （terminus）。原核生物的整个染色体上一 般只有一个复制起始位点。 ▪ 大肠杆菌DNA的复制需要有20种左右的酶 和蛋白质因子参与，整个DNA复制机器被称 之为DNA replicase system或replisome。 原核DNA复制动画 注:（需软件支持）
DNA replicase system Helicase,任何DNA在被复制前都必须解开双 链,这个过程是由 helicase来完成的,它可在ATP 的作用下将DNA母链不断解开形成单链 Topoisomerase,主要功能是消除DNA解链过 程中所产生的扭曲力。 DNA结合蛋白,使新解链的DNA保持稳定结构。 Primases,为DNA复制提供RNA引物 DNA polymerases,合成新生DNA链,切除 RNA引物。 DNA Ligases,使新生DNA链上的缺口(3OH, 5-p)生成磷酸二酯键
Helicase，任何DNA在被复制前都必须解开双 链，这个过程是由helicase来完成的，它可在ATP 的作用下将DNA母链不断解开形成单链。 Topoisomerase，主要功能是消除DNA解链过 程中所产生的扭曲力。 DNA结合蛋白，使新解链的DNA保持稳定结构。 Primases，为DNA复制提供RNA引物。 DNA polymerases，合成新生DNA链，切除 RNA引物。 DNA Ligases，使新生DNA链上的缺口（3'-OH, 5'-p）生成磷酸二酯键。 DNA replicase system
Table25-1大肠杆菌不同DNA聚合酶比较 聚合酶I聚合酶II聚合酶I 结构基因 polB PoIc (dnaE) 非同源亚基数 ≥4 ≥10 分子量(kda) 103 88 830 3→5外切话性 Y 5→3外切话性 聚合速度 nt/sec)1620 0 250-1000 平均效率nt次)3200 1500≥500000
1.DNA复制的起始 大肠杆菌中的复制起始位点是OriC,全长 245Bp,该序列在所有细菌复制起始位点中都是保 守的。 Tandem array of Binding sites for Dna△ protein, three 13 bp sequences four 9 bp sequences Consensus sequence Consensus sequence GATCTNTTNTTTT TTATCCACA
1. DNA复制的起始 大肠杆菌中的复制起始位点是Ori C，全长 245Bp，该序列在所有细菌复制起始位点中都是保 守的
(续表) 表253大肠杆菌DNA复制起始所 DnaG 合成RNA引物 (primase) 必须的蛋白质因子 蛋白质M亚基数 呲能 单链DNA 756 与单链DNA结合 结合蛋白 (kDa) SSB) 识别复制起始序列, 在特异位点形成复制叉。 RNA聚合 454 促进DnaA的功能 DnaB3006*解开DNA双链。 (helicase) DNA拓朴 消除DNA解链程中现 异构商I 的扭曲力 DmaC291帮助DaA与复制起始位点 相结合。 Dam甲基32 使OriC的GATC甲基化 化 HU192使DNA弯曲 促进DNA复制起始。 同源亚基
(续表）
RNA ar DNA 3 Template DNA strand DNA polymeraSe I rAMPa eNTRy rAPE 3 5 oH 6 25
Figure 18.1 Overview replicons may be uniairectonu o bidirectional, depending on whether one or two sicn forks are formed at the ongin UNIDIRECTIONAL REPLICATION of DNA ed DNA UInRECTONAL RERUICAlON 8