
DNA是生物遗传的主要物质基础.pptx
30页单击此处编辑母版标题样式,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,是生物遗传的主要物质基础,生物机体的遗传信息以密码的形式编码在,DNA,分子上,表现为特定的核苷酸排列顺序,并通过,DNA,的复制由亲代传递给子代在后代的生长发育过程中,遗传信息自,DNA,转录给,RNA,然后翻译成特异的蛋白质,以执行各种生命功能,使后代表现出与亲代相似的遗传性状中 心 法 则,1964-1970 劳氏肉瘤病毒的,遗传方式,致癌,RNA,病毒,病毒(复制),复制,转录,DNA RNA,蛋白质,翻译,逆转录,1958年,遗传信息的单向,二、,DNA,的合成,(一)依赖于,DNA,的,DNA,合成(,DNA,的复制),1,、,DNA,的半保留复制:在,1953,年,,Watson,和,Crick,在建立双螺旋,DNA,结构的基础上就提出了,DNA,复制的半保留复制假说他们推测,DNA,复制时,两链先分开,然后用碱基配对的方式,按照单链,DNA,的核苷酸顺序合成新链,以组成新,DNA,分子这样形成的两个,DNA,分子与原来的,DNA,分子的碱基顺序完全一样,每个子代分子的一条链来自亲代,DNA,、另一条链是新合成的,这种方式称为半保留复制(如右图)。
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,15,N,标记大肠杆菌,DNA,首先证明了,DNA,的半保留复制15,N-DNA,的密度大于,14,N-DNA,的密度,DNA,的半保留复制的生物学意义:,DNA,的半保留复制表明,DNA,在代谢上的稳定性,,保证亲代的遗传信息稳定地传递给后代DNA,在代谢上的稳定性并非指,DNA,是一种惰性物质2,、,DNA,复制的起始点和方向:,DNA,复制开始于染色体上固定的起始点起始点是含有,100-200,个碱基对的一段,DNA,DNA,的两条链在起始点分开形成叉子样的“复制叉”,随着复制叉的移动完成,DNA,的复制过程细胞内存在能识别起始点的特种蛋白质DNA,复制可以朝一个方向进行,也可以朝两个相反的方向进行(如有图)其证据来自放射自显影实验或电子显微镜观察大多数生物染色体,DNA,的复制是双向进行的大肠杆菌染色体,DNA,的复制经证明是双向进行的(如右图)。
在迅速生长的原核生物中,第一个染色体,DNA,复制尚未完成,第二个,DNA,分子就在同一个起始点上开始复制,其复制叉移动的速度约为,10,5,碱基对,/,分真核生物染色体的不同位置上有多个起试点,如在,30 000,个碱基对长的果蝇染色体,DNA,上有,2000-3000,个起试点,如下图:,真核生物的复制叉移动较慢(,5x10,2,-5x10,3,碱基对,/,分但由于同时起作用的复制叉数目很大,所以复制的总速度比原核生物要快3.,与,与,DNA,复制,有,有关,的,的酶,和,和蛋,白,白质,原料,:,四种,脱,脱氧,核,核苷,三,三磷,酸,酸(,dATP,、,、dGTP、,dCTP,、,、dTTP),模板,:以,DNA,的两,条,条链,为,为模,板,板链,,,,合,成,成子,代,代,DNA引物,:一,小,小段,RNA(,或,DNA),为引,物,物,,在,在大,肠,肠杆,菌,菌,中,,DNA,的合,成,成需,要,要一,段,段,RNA,链作,为,为,引物,1,),DNA,聚合,酶,酶:,DNA,复制,过,过程,中,中最,基,基本,的,的酶,促,促反,应,应始,四,四种,脱,脱氧,核,核苷,酸,酸的,聚,聚合,反,反应,。
1956,年,Kornberg,等首,先,先从,大,大肠,杆,杆菌,中,中分,离,离出,催,催化,此,此反,应,应的,DNA,聚合,酶,酶在,在大,肠,肠杆,菌,菌中,现,现已,发,发现,三,三种,DNA,聚合,酶,酶,,分,分别,称,称为,聚,聚合,酶,酶,、聚,合,合酶,和聚,合,合酶,三,种,种酶,的,的作,用,用和,活,活力,大,大小,见,见下,表,表聚合酶,聚合酶,聚合酶,功能,5,3,的聚合酶作用,53,的外切酶作用,35,的外切酶作用,相对分子量,每个细胞的分子数,活性(,37,时每个酶分子酶分钟聚合的核苷酸数,主要作用,+,+,+,109 000,400,600,主要对,DNA,损伤修复,切除引物,+,-,+,120 000,30,紫外线损伤的修复,+,+,+,140 000,10-20,9 000,DNA,复制的主要聚合酶,表,1.,大肠,杆,杆菌,DNA,聚合,酶,酶,在大,肠,肠杆,菌,菌中,发,发现,有,有三,种,种,DNA,聚合,酶,酶(用突,变,变株,研,研究,其,其功,能,能):,DNA,聚合,酶,酶:单体,酶,酶,多,多肽,链,链内,含,含一,个,个锌,原,原子,(,(其,鳌,鳌合,剂,剂是,O-,二,氮,氮,杂,杂,菲,菲,),),,,,,多,多,功,功,能,能,酶,酶,。
它,具,具,有,有5,3,聚,合,合,酶,酶,功,功,能,能(,对,对,脱,脱,氧,氧,核,核,苷,苷,酸,酸,的,的,选,选,择,择,),),;,;3,5,外,外,切,切,酶,酶,活,活,性,性(,对,对,双,双,链,链,无,无,作,作,用,用,,,,校,对,对,功,功,能,能,但,在,在,正,正,常,常,聚,聚,合,合,条,条,件,件,下,下,,,,,此,此,活,活,性,性,不,不,能,能,作,作,用,用,于,于,生,生,长,长,链,链,),),及,及5,3,外,外,切,切,酶,酶,活,活,性,性(,双,双,链,链,有,有,效,效,,,,,主,主,要,要,是,是,对,对,DNA,损,伤,伤,的,的,修,修,复,复,,,,,以,以,及,及,在,在,DNA,复,制,制,时,时,RNA,引,物,物,切,切,除,除,及,及,其,其,空,空,隙,隙,的,的,填,填,补,补,),),;,;,在,在,DNA,链,的,的3,形,成,成,焦,焦,磷,磷,酸,酸,解,解,(,(,生,生,理,理,意,意,义,义,不,不,大,大,),),;,;,无,无,机,机,焦,焦,磷,磷,酸,酸,盐,盐,与,与,dNTP,之,间,间,的,的,焦,焦,磷,磷,酸,酸,基,基,交,交,换,换,。
DNA,聚,合,合,酶,酶,:,:多,亚,亚,基,基,酶,酶,,,,聚,合,合,作,作,用,用,,,,,但,但,聚,聚,合,合,活,活,力,力,很,很,低,低,;,;,具,具,有,有3,5,外,外,切,切,酶,酶,活,活,性,性,其,其,它,它,生,生,理,理,功,功,能,能,尚,尚,不,不,清,清,楚,楚,,,,,可,可,能,能,在,在,修,修,复,复,紫,紫,外,外,光,光,引,引,起,起,的,的,DNA,损,伤,伤,中,中,起,起,作,作,用,用,DNA,聚,合,合,酶,酶,:,:是,原,原,核,核,生,生,物,物,DNA,复,制,制,的,的,主,主,要,要,聚,聚,合,合,酶,酶,,该,该,酶,酶,由,由10种,亚,亚,基,基,组,组,成,成,,,,,其,其,中,中,、,、,、,、,形,形,成,成,全,全,酶,酶,的,的,核,核,心,心,酶,酶,具,具,有,有5,3,DNA,聚,合,合,酶,酶,活,活,性,性,(,(,亚,亚,基,基,,,,,速,率,率,高,高,),),;,;,具,具,有,有3,5,外,外切,酶,酶(,亚,基,基),的校,对,对功,能,能,,提,提高,DNA,复制,的,的保,真,真性,;,;还,具,具有5,3,外,外切,酶,酶活,性,性(,单,单链,有,有效,,,,其,意,意义,未,未知,),)。
另外,:,(4,),),DNA,聚合,酶,酶,IV,和,V:1999,年发,现,现,,当,当,DNA,严重,损,损伤,时,时,,诱,诱导,产,产生,许多,研,研究,证,证明,:,:,DNA,聚合,酶,酶,是完,整,整大,肠,肠杆,菌,菌细,胞,胞中,主,主要,负,负责,DNA,链延,长,长的,酶,酶它,它以,一,一个,相,相对,分,分子,量,量约,为,为,450000,,称,为,为“,DNA,聚合,酶,酶,全酶,”,”的,大,大复,合,合物,的,的形,式,式起,作,作用,,,,全,酶,酶有,好,好几,个,个亚,基,基(,如,如下,左,左图,),)用,用聚,丙,丙烯,酰,酰胺,凝,凝胶,电,电泳,分,分离,纯,纯化,一,一万,倍,倍的,DNA,聚合,酶,酶,,得,到,到的,主,主要,成,成分,为,为相,对,对分,子,子量,140000,的多,肽,肽(,亚基,),)在,在复,合,合物,中,中的,亚基,(,(也,称,称为,DNA,聚合,酶,酶,辅酶,),)的,功,功能,是,是识,别,别引,物,物并,使,使,DNA,母链,与,与引,物,物链,结,结合,一,旦,旦全,酶,酶结,合,合在,正,正确,的,的起,始,始位,置,置上,,,,,DNA,聚合,酶,酶,辅酶,就,就以,游,游离,的,的形,式,式释,放,放,,随,随后,DNA,聚合,酶,酶,复合,物,物催,化,化子,代,代,DNA,链的,延,延长,(,(右,图,图),。
DNA,聚合,酶,酶催,化,化的,反,反应,可,可以,利,利用,双,双链,作,作为,模,模板,和,和引,物,物,,也,也可,以,以利,用,用单,链,链作,为,为模,板,板和,引,引物,如,下,下图,中,中,,A,为单,链,链自,身,身回,折,折作,为,为模,板,板,,形,形成,发,发夹,环,环结,构,构B,、,C,为双,链,链作,为,为模,板,板,,其,其中,C,是由,于,于酶,离,离开,原,原先,的,的模,板,板,,开,开始,复,复制,互,互补,链,链而,形,形成,分,分枝,结,结构,D,为环,状,状,DNA,进行,的,的反,应,应A,、,C,只存,在,在于,体,体外,酶,酶促,合,合成,的,的,DNA,分子,中,中,,它,它使,DNA,的变,性,性行,为,为异,常,常,,并,并且,失,失去,遗,遗传,活,活性,DNA,聚合,酶,酶具,有,有”,校,校对,“,“作,用,用:,DNA,聚合,酶,酶的,3,5,的外,切,切酶,活,活力,是,是校,对,对新,生,生,DNA,链和,改,改正,聚,聚合,酶,酶活,性,性所,造,造成,”,”错,配,配“,的,的一,种,种手,段,段当,当因,聚,聚合,酶,酶活,性,性的,作,作用,插,插入,一,一个,错,错配,的,的核,苷,苷酸,时,时,,酶,酶能,识,识别,这,这种,”,”失,误,误“,并,并立,即,即从,新,新,DNA,链的,3,端除,掉,掉所,错,错配,的,的核,苷,苷酸,。
所,以,以当,复,复制,叉,叉沿,模,模板,链,链移,动,动时,,,,所,加,加入,的,的每,个,个脱,氧,氧核,苷,苷酸,单,单位,都,都将,受,受到,检,检查,(,(如,右,右图,),)DNA,聚合,酶,酶的,校,校正,功,功能,十,十分,有,有效,,,,其,准,准确,率,率达,到,到每,聚,聚合,10,4,个核,苷,苷酸,单,单位,至,至多,出,出现,一,一个,错,错配,的,的核,苷,苷酸,复制,的,的准,确,确性,高,高于,转,转录,和,和转,译,译过,程,程这,这点,非,非常,重,重要,,,,因,为,为复,制,制的,错,错误,可,可引,起,起突,变,变或,致,致死,由上,可,可以,归,归纳,出,出,DNA,聚合,酶,酶的,反,反应,特,特点,:,:,以四,种,种脱,氧,氧核,糖,糖核,苷,苷三,磷,磷酸,作,作为,底,底物,;,;,反应,需,需要,接,接受,模,模板,的,的指,导,导;,反应需,要,要引物,3,羟基,存,存。
