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，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
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）
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）
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
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大肠杆茵不同DNA聚合酶比较 聚合酶I聚合酶IⅡ 聚合酶IⅡ 结构基因 PolA polB PolC (dnaE) 非同源亚基数 I ≥4 ≥10 分子量kda) 103 88* 830 3'→5'外切话性 Y Y Y 5'+3'外切话性 Y N N 聚合速度(nt/sec) 16-20 40 250-1000 平均效率〔nt/饮) 3-200 1500 ≥500,000
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
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）
(续表）
Nick HRNA ar DNA 61 39 3 -55 DNA strand DNA polymerase I H dNMPa 0 rNMP PPin 用 25-9
Figure 18.1 bidirectional,depending on whether one or two repliceticn forks are formed at the ongin. UNIDIRECTIONAL REPLICATION 08-0-Z 0A000 BIDIRECTIONAL REPLCATION 0-0- Replication fork 人A》 8-