第8章 核酸的生物合成优秀课件.ppt

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1、第8章 核酸的生物合成杨凌职业技术学院生物工程系第1页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 第八章 核酸的生物合成v第一节第一节 DNADNA的生物合成的生物合成v第二节第二节 RNARNA的生物合成的生物合成v第三节第三节 基因工程简介基因工程简介(自学）自学）第2页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 第一节 DNA的生物合成vDNADNA是遗传信息的储存者和携带者。是遗传信息的储存者和携带者。v遗传信息在遗传信息在DNADNA中以密码（碱基排列顺序）的形式储存，中以密码（碱基排列顺序）的形式储存，表现

2、为特定的核苷酸排列顺序。表现为特定的核苷酸排列顺序。v自我复制：自我复制：即即DNADNA可以以自身为模板来合成新的可以以自身为模板来合成新的DNADNA分子，分子，把遗传信息一代代传递下去，从而保证子代和亲代在遗传把遗传信息一代代传递下去，从而保证子代和亲代在遗传上的一致性。上的一致性。第3页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 一、复制v复制：复制：遗传信息以碱基排列顺序的方式储存在遗传信息以碱基排列顺序的方式储存在DNA分子中，分子中，以亲代以亲代DNA为模板合成子代为模板合成子代DNA时，即将遗传信息准确地时，即将遗传信息准确地复制到子代复制

3、到子代DNA分子上，这一过程称为复制。分子上，这一过程称为复制。v在细胞分裂的过程中，通过在细胞分裂的过程中，通过DNADNA复制把亲代细胞所含的遗复制把亲代细胞所含的遗传信息忠实地传递给两个子代细胞，从而保证子代与亲代传信息忠实地传递给两个子代细胞，从而保证子代与亲代在遗传上的一致性。在遗传上的一致性。vDNADNA复制方法：复制方法：半保留复制（是半保留复制（是DNADNA特有的生物合成方法）特有的生物合成方法）第4页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry（一）DNA的半保留复制v复制依据：复制依据：DNADNA复制时，亲代复制时，亲代DNADNA

4、的双螺旋先行解旋和分开，的双螺旋先行解旋和分开，然后以每条链为模板，按照然后以每条链为模板，按照碱基配对原则碱基配对原则，在这两条链上，在这两条链上各形成一条互补链，这样便形成了两个新的子代各形成一条互补链，这样便形成了两个新的子代DNADNA分子。分子。v半保留复制：半保留复制：DNADNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的条链分开，然后以每一条链分别做模板各自合成一条新的DNADNA链，这样新合成的子代链，这样新合成的子代DNADNA分子中一条链来自亲代分子中一条链来自亲代DNADNA，另一条链是新合成的，

5、这种复制方式为半保留复制。，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。v发生部位：发生部位：细胞核、线粒体、叶绿体。细胞核、线粒体、叶绿体。v参与参与DNADNA复制的酶：复制的酶：DNADNA聚合酶、引物酶、聚合酶、引物酶、DNADNA连接酶。连接酶。第5页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry DNA的半保留复制第6页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry（二）DNA的复制过程v复制的过程复制的过程v1.1.复制的起始复制的起始 v2.RNA2.RNA引物的合成引物的合成v3.DNA3.DNA链的合成链

6、的合成 v4.4.复制的终止复制的终止第7页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.复制起始v复制起始点：复制起始点：DNADNA的复制都是从某一特定位置开始的，这的复制都是从某一特定位置开始的，这一位置叫复制起始点。该区域一般富含一位置叫复制起始点。该区域一般富含A A、T T两种碱基。两种碱基。v复制眼：复制眼：由能识别起始点的单链结合蛋白与复制起始点相由能识别起始点的单链结合蛋白与复制起始点相结合，然后结合，然后DNADNA双链被解开所形成的双链被解开所形成的“眼眼”状结构。状结构。v复制叉：复制叉：在复制眼的两端出现的两个叉状生长点。在复制

7、眼的两端出现的两个叉状生长点。v双向复制：双向复制：即原核生物从一个固定的起始点上开始，向两即原核生物从一个固定的起始点上开始，向两个相反方向进行复制。个相反方向进行复制。v区别：区别：原核生物复制起始点只有一个，真核生物复制起始原核生物复制起始点只有一个，真核生物复制起始点有多个。点有多个。第8页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 复制起始第9页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 2.RNA引物的合成v引物：引物：在每一个复制起始点，在每一个复制起始点，DNADNA的合成必须要一段的合成必须要一段RN

8、ARNA作作为引物，即以亲代为引物，即以亲代DNADNA的单链为模板，在引物酶（的单链为模板，在引物酶（RNARNA聚合聚合酶）的催化下，合成一段含有酶）的催化下，合成一段含有5050100100个核苷酸的个核苷酸的RNARNA短链，短链，方向为方向为5353，与亲代，与亲代DNADNA单链成逆向平行。单链成逆向平行。第10页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 3.DNA链的合成v连续复制连续复制:v不连续复制不连续复制:v冈崎片段：冈崎片段：在以在以5353链为模板时，在链为模板时，在DNADNA聚合酶催化聚合酶催化下所合成的不连续的下所合成的不

9、连续的DNADNA小片段小片段(长度约长度约1000-20001000-2000个核苷个核苷酸酸)，这些片段根据发现者命名为冈崎片段。，这些片段根据发现者命名为冈崎片段。v前导链：前导链：在以在以3535链为模板时，新生的链为模板时，新生的DNADNA以以5353方向连续合成，这条新生方向连续合成，这条新生DNADNA链称为前导链。链称为前导链。v后随链：后随链：在以在以5353链为模板时，新生的链为模板时，新生的DNADNA以以3535方向不连续合成，这条新生方向不连续合成，这条新生DNADNA链称为后随链。链称为后随链。第11页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Bio

10、chemistry DNA的不连续复制第12页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 4.复制终止vDNADNA链的中断：链的中断：当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其上当新形成的冈崎片段延长至一定长度，其上的的RNARNA引物在核酸酶的催化下，先后被水解切除掉。引物在核酸酶的催化下，先后被水解切除掉。vDNADNA链的连接：链的连接：引物脱落后所留下的缺口，在引物脱落后所留下的缺口，在DNADNA聚合酶催化聚合酶催化下，用脱氧核苷酸配对填补上，再由下，用脱氧核苷酸配对填补上，再由DNADNA连接酶催化，把各连接酶催化，把各短片段连接起来，并修复掺入短

11、片段连接起来，并修复掺入DNADNA链的错配碱基。链的错配碱基。v这样以两条亲代这样以两条亲代DNADNA链为模板，各自形成了一条新的链为模板，各自形成了一条新的DNADNA互补互补链，构成了两个链，构成了两个DNADNA双螺旋分子，每个分子中一条链来自亲双螺旋分子，每个分子中一条链来自亲代代DNADNA，另一条链则是新合成的。，另一条链则是新合成的。第13页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 二、逆转录作用1.1.逆向转录逆向转录2.2.逆转录酶：逆转录酶：催化逆转录反应的酶。催化逆转录反应的酶。3.3.病毒逆转录的过程：病毒逆转录的过程：以病毒

12、以病毒RNARNA为模板，在逆转录酶和为模板，在逆转录酶和tRNAtRNA引物的作用下，引物的作用下，合成合成RNA-DNARNA-DNA杂合链，随后以新合成的杂合链，随后以新合成的DNADNA链为模板形成链为模板形成DNA-DNADNA-DNA双链，同时降解释放出双链，同时降解释放出RNARNA链；链；新合成的新合成的DNADNA双链转入细胞核内，进入宿主细胞，并随双链转入细胞核内，进入宿主细胞，并随寄主寄主DNADNA一起复制传递至子代细胞。一起复制传递至子代细胞。以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA，这与通常转录过程中遗传这与通常转录过程中遗传信息从信息从DNADNA到到RN

13、ARNA的方向相的方向相反，故称为逆转录作用。反，故称为逆转录作用。第14页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 三、突变v突变：突变：DNADNA分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从分子中的核苷酸序列发生突然而稳定的改变，从而导致而导致DNADNA的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，的复制以及后来的转录和翻译产物随之发生变化，表现出异常的遗传特性，称为表现出异常的遗传特性，称为DNADNA的突变。的突变。v突变的方式：突变的方式：1.1.碱基置换突变：碱基置换突变：由一个错误的碱基对替代一个正确的碱基由一个错误的碱基对替代一个正确的碱

14、基对的突变叫碱基置换突变。对的突变叫碱基置换突变。2.2.插入突变：插入突变：基因中插入一个或几个碱基对，会使基因中插入一个或几个碱基对，会使DNADNA的阅的阅读框架（读码框）发生改变，导致插入之后的所有密码子都读框架（读码框）发生改变，导致插入之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。3.3.缺失突变：缺失突变：基因中缺失一个或几个碱基对，会使基因中缺失一个或几个碱基对，会使DNADNA的阅的阅读框架（读码框）发生改变，导致缺失部位之后的所有密码读框架（读码框）发生改变，导致缺失部位之后的所有密码子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多

15、肽链。子都跟着发生变化，结果产生一种异常的多肽链。第15页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 三、突变v自发突变：自发突变：在自然条件下发生的，由生物体内固有的在自然条件下发生的，由生物体内固有的诱变剂引发的突变叫自发突变。诱变剂引发的突变叫自发突变。v诱发突变：诱发突变：由人工利用物理因素或化学药剂诱发的突变叫由人工利用物理因素或化学药剂诱发的突变叫诱发突变。诱发突变。v诱变剂：诱变剂：凡能提高突变率的任何理化因子都可称为凡能提高突变率的任何理化因子都可称为诱变剂。诱变剂。v常见的诱变剂：常见的诱变剂：碱基类似物、亚硝酸、羟胺、紫外线、碱基类似物

16、、亚硝酸、羟胺、紫外线、X X 射线、射线、射线、热处理等，还有一些来自于其他射线、热处理等，还有一些来自于其他微生物的微生物的 DNA DNA 片段、转座子等生物因子等都可诱发突变。片段、转座子等生物因子等都可诱发突变。第16页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry DNA突变的类型-T-C-G-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-C-G-A-C-A-T-G-C-转换转换-T-C-G-A-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-C-G-A-C-A-T-G-C-插入插入A-T-C-G-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-G-A-C-

17、A-T-G-C-缺失缺失T野生型基因野生型基因-T-C-G-A-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-T-G-A-C-A-T-G-C-T-C-G-T-C-T-G-T-A-C-G-A-G-C-A-G-A-C-A-T-G-C-颠换颠换碱基对的置换碱基对的置换移码突变移码突变第17页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 四、DNA的损伤与修复vDNADNA分子的损伤：分子的损伤：由于复制差错或某些理化因子，如紫外线、由于复制差错或某些理化因子，如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等，引起生物突变和致死的作用，造电离辐射和化学诱变剂等，引起生物突变和致死的作用，

18、造成成DNADNA分子结构和功能的破坏，称为分子结构和功能的破坏，称为DNADNA分子的损伤。分子的损伤。v紫外线对紫外线对DNADNA分子损伤机理分子损伤机理：紫外线主要作用在紫外线主要作用在DNADNA上上,因为因为用波长用波长260nm260nm紫外线照射细菌时紫外线照射细菌时,杀菌率和诱变率都有最强杀菌率和诱变率都有最强,而这个波长正是而这个波长正是DNADNA的吸收峰。紫外线照射后使同一链上的的吸收峰。紫外线照射后使同一链上的两个邻接嘧啶核苷酸的共价联结两个邻接嘧啶核苷酸的共价联结,形成胸嘧啶二聚体（形成胸嘧啶二聚体（TTTT）、）、胞嘧啶二聚体腺胞嘧啶二聚体腺(CC(CC）以及胞嘧

19、啶和胸嘧啶二聚体（）以及胞嘧啶和胸嘧啶二聚体（CTCT）。）。这些嘧啶二聚体使双螺的两链的键减弱，使这些嘧啶二聚体使双螺的两链的键减弱，使DNADNA结构局部变结构局部变形，严重影响照射后形，严重影响照射后DNADNA的复制和转录。的复制和转录。第18页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry DNA损伤修复的途径v（1 1）光修复：）光修复：在损伤部位就地修复；在损伤部位就地修复；v（2 2）切除修复：）切除修复：取代损伤部位；取代损伤部位；v（3 3）重组修复：）重组修复：越过损伤部位而进行修复。越过损伤部位而进行修复。第19页，本讲稿共50页杨凌职

20、业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 光修复v细菌经紫外线照射后，细胞内的光复合酶与紫外线照射所形细菌经紫外线照射后，细胞内的光复合酶与紫外线照射所形成的嘧啶二聚体结合，形成酶和成的嘧啶二聚体结合，形成酶和DNA DNA 的复合物，但不能解开的复合物，但不能解开二聚体。二聚体。v修复机理：修复机理：这时用可见光照射，使光复活酶激活，并利用可这时用可见光照射，使光复活酶激活，并利用可见光提供的能量，使二聚体解开成为单体，同时酶从复合物见光提供的能量，使二聚体解开成为单体，同时酶从复合物中释放出来，使中释放出来，使DNADNA恢复正常。恢复正常。v局限性：局限性：是一种高度专

21、一的修复形式，只分解由于是一种高度专一的修复形式，只分解由于UVUV照射而照射而形成的嘧啶二聚体。形成的嘧啶二聚体。第20页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 切除修复（暗修复）v这是一种比较普遍的修复机制，该修复过程具有更重要的这是一种比较普遍的修复机制，该修复过程具有更重要的意义，它并不表示修复过程只在黑暗中进行，而只是说，意义，它并不表示修复过程只在黑暗中进行，而只是说，光不起任何作用。光不起任何作用。v切除修复：切除修复：即在一系列酶的作用下，将即在一系列酶的作用下，将DNADNA分子中受损伤分子中受损伤的含的含 有二聚体的有二聚体的DNA

22、 DNA 部分切除掉，然后通过新的核苷酸部分切除掉，然后通过新的核苷酸链的再合成切去的部分，所以又叫做切除修复链的再合成切去的部分，所以又叫做切除修复。v切除修复方式切除修复方式：一是先补后切，一是先切后补。：一是先补后切，一是先切后补。第21页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 重组修复（复制后修复）v重组修复：重组修复：受损伤的受损伤的DNADNA在进行复制时，跳过损伤部位，在进行复制时，跳过损伤部位，在子代在子代DNADNA链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重链与损伤相对应部位出现缺口。通过分子间重组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移

23、至子链的缺组，从完整的母链上将相应的碱基顺序片段移至子链的缺口处，然后再用口处，然后再用DNADNA聚合酶和连接酶作用修复母链的空缺，聚合酶和连接酶作用修复母链的空缺，此过程即重组修复。此过程即重组修复。第22页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 知识点v1.1.突变的方式突变的方式v2.DNA2.DNA修复的方式修复的方式v3.3.转录与逆转录转录与逆转录v4.4.复制及其过程复制及其过程v5.5.复制眼、复制叉复制眼、复制叉v6.6.连续复制、不连续复制连续复制、不连续复制v7.7.前导链、后随链前导链、后随链v8.8.冈崎片断冈崎片断第23页

24、，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 第二节 RNA的生物合成v一、一、RNARNA的转录的转录v二、转录后加工二、转录后加工v三、三、RNARNA的复制的复制第24页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 一、RNA的转录v转录：转录：在生物细胞内以在生物细胞内以DNADNA为模板合成与为模板合成与DNADNA某段核苷酸顺序某段核苷酸顺序相对应的相对应的RNARNA分子，将遗传信息传递到分子，将遗传信息传递到RNARNA分子的过程，称为分子的过程，称为转录。转录。v转录的不对称性：转录的不对称性：在转录过程

25、中，在转录过程中，DNADNA的二条链中仅有一条的二条链中仅有一条链可作为转录的模板，这称为转录的不对称性。链可作为转录的模板，这称为转录的不对称性。v模板链：模板链：在转录过程中，在转录过程中，DNADNA的二条链中用作模板的链称为的二条链中用作模板的链称为模板链或反意义链。模板链或反意义链。v编码链：编码链：模板链互补的另一条链称为编码链或有意义链。模板链互补的另一条链称为编码链或有意义链。v转录方向：转录方向：即即RNARNA延伸方向延伸方向5353（见图（见图8-88-8）v转录部位：转录部位：原核生物原核生物在含有在含有DNADNA的拟核区的拟核区 真核生物真核生物在细胞核（在细胞核

26、（mRNAmRNA和和tRNAtRNA在核质中，在核质中，rRNArRNA在核仁中在核仁中)第25页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry v编码链编码链5-CCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA-3 5-CCAGCCCGCCTAATGAGCGGGCTTTTTTTTGAACAAAA-3 v模板链模板链3-GGTCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-53-GGTCGGGCGGATTACTCGCCCGAAAAAAAACTTGTTTT-5vRNARNA链链 5-CCAGCCCGCCUAA

27、UGAGCGGGCUUUUUUUUOH35-CCAGCCCGCCUAAUGAGCGGGCUUUUUUUUOH3第26页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry RNA聚合酶（转录酶)vRNARNA聚合酶聚合酶:以以NTPNTP为底物，以为底物，以DNADNA为模板，按碱基配对规律，为模板，按碱基配对规律，催化合成与催化合成与DNADNA链互补的链互补的RNARNA链链 。vRNARNA聚合酶结构：聚合酶结构：其活性形式为全酶，由其活性形式为全酶，由5 5种不同的多肽链构种不同的多肽链构成，按分子量大小排列分别为成，按分子量大小排列分别为(155000)(

28、155000)，(151000)(151000)，(7000)(7000)，(36500)(36500)和和(11000)(11000)。v核心酶：核心酶：除了除了因子以外的亚基，用于催化因子以外的亚基，用于催化RNARNA链的合成。链的合成。v因子的作用：因子的作用：就是识别转录的起始位置，并使就是识别转录的起始位置，并使RNARNA聚合酶聚合酶结合在启动子部位。结合在启动子部位。亚基组成：亚基组成：a a2 2bbbbwsws a a2 2bbbbw w +s s 全酶全酶 核心酶核心酶第27页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 真核细胞的三种

29、RNA聚合酶 酶位置产物活性比较对对-鹅膏蕈碱的敏感性鹅膏蕈碱的敏感性RNARNA聚合酶聚合酶核仁rRNA高不敏感RNARNA聚合酶聚合酶核质mRNA中敏感RNARNA聚合酶聚合酶核质tRNA低介于酶介于酶和酶和酶之间之间第28页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry RNA的转录过程v1.1.转录的起动转录的起动v2.RNA2.RNA链的延长链的延长v3.3.转录的终止转录的终止第29页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.转录的起动v与与DNADNA合成的区别之一：合成的区别之一：RNARNA的合成不

30、需要引物。的合成不需要引物。v转录起始点的识别：转录起始点的识别：全酶中的全酶中的亚基会选择正确的起点，亚基会选择正确的起点，RNARNA聚合酶先与聚合酶先与DNADNA模板上的特殊启动子部位结合，使模板上的特殊启动子部位结合，使DNADNA双双链打开。链打开。v三元起始复合物：三元起始复合物：第一个核苷三磷酸结合到转录起始位点，第一个核苷三磷酸结合到转录起始位点，便形成了启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复便形成了启动子、全酶和核苷三磷酸复合物称为三元起始复合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时合物，第一个核苷酸掺入的位置称为转录起始点。这时亚亚基被释放脱离核心酶。基被释放

31、脱离核心酶。v磷酸二酯键形成：磷酸二酯键形成：第二个核苷酸进入，连接到第一个核苷酸第二个核苷酸进入，连接到第一个核苷酸的的33羟基上，形成了第一个羟基上，形成了第一个3 35 5-磷酸二酯键。磷酸二酯键。第30页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 2.RNA链的延长v从起始到延伸的转变过程，核心酶与从起始到延伸的转变过程，核心酶与DNADNA的结合松弛，核的结合松弛，核心酶可沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将心酶可沿模板移动，并按模板序列选择下一个核苷酸，将核苷三磷酸加到生长的核苷三磷酸加到生长的RNARNA链的链的3-OH3-OH端，催

32、化形成磷酸端，催化形成磷酸二酯键。二酯键。v转录延伸方向：转录延伸方向：沿沿DNADNA模板链的模板链的3535方向按碱基配对方向按碱基配对原则向原则向5353方向延长。方向延长。v原料：原料：ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTP4UTP4种三磷酸核苷酸种三磷酸核苷酸第31页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 3.转录的终止v终止子：终止子：在在DNADNA分子上具有使分子上具有使RNARNA聚合酶停止合成聚合酶停止合成RNARNA和释和释放放RNARNA链的特殊碱基顺序称为终止子。链的特殊碱基顺序称为终止子。v这些终止信号有的能被这些

33、终止信号有的能被RNARNA聚合酶自身识别，而有的则需聚合酶自身识别，而有的则需要有要有因子的帮助。因子的帮助。v因子：因子：一个分子量很大的四聚体蛋白质，它能与一个分子量很大的四聚体蛋白质，它能与RNARNA聚聚合酶结合但不是酶的组分。它的合酶结合但不是酶的组分。它的作用作用是识别终止信号并阻是识别终止信号并阻止止RNARNA聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录聚合酶向前移动，于是转录终止，并释放出已转录完成的完成的RNARNA链。链。第32页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 二、转录后加工 v转录后加工：转录后加工：在转录中新合成的在

34、转录中新合成的RNARNA往往是较大的前体分子，往往是较大的前体分子，需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、需要经过进一步的加工修饰，才转变为具有生物学活性的、成熟的成熟的RNARNA分子，这一过程称为转录后加工。分子，这一过程称为转录后加工。第33页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry rRNA前体的加工v1.1.剪切作用：剪切作用：需核酸酶参与。需核酸酶参与。v2.2.甲基化修饰：甲基化修饰：修饰在碱基上。修饰在碱基上。v3.3.自我剪接：自我剪接：一种核酶的作用。一种核酶的作用。第34页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系

35、http:/Biochemistry tRNA前体的加工v1.1.切除多余的核苷酸：切除多余的核苷酸：RNase RNase 切除切除5 5 端和端和33端多余的端多余的核苷酸；核苷酸；v2.32.3末端加末端加-CCA-CCA：在核苷酸基转移酶催化下完成在核苷酸基转移酶催化下完成33末端末端添加添加CCACCA。v3.3.修饰修饰:修饰包括甲基化修饰包括甲基化,脱氨基脱氨基,还原反应等。还原反应等。第35页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry mRNA前体的加工v原核生物原核生物mRNAmRNA前体的加工：前体的加工：原核生物转录生成的初级转录本原

36、核生物转录生成的初级转录本mRNAmRNA不需经过复杂的加工不需经过复杂的加工就表现有活性。就表现有活性。v真核生物真核生物mRNAmRNA前体的加工：前体的加工：要经过较复杂的过程，包括要经过较复杂的过程，包括 55末端加帽：在甲基转移酶作用下，由腺苷蛋氨酸末端加帽：在甲基转移酶作用下，由腺苷蛋氨酸(SAM)(SAM)提供甲基，在鸟嘌呤提供甲基，在鸟嘌呤的的N-7N-7上甲基化，然后在连接于鸟苷酸的第一个（或第二个）核苷酸上甲基化，然后在连接于鸟苷酸的第一个（或第二个）核苷酸2 2OHOH上又进行甲基化，上又进行甲基化，最后成为最后成为m7GpppNmpm7GpppNmp，这就是帽子生成。，

37、这就是帽子生成。33端加尾：是先要在端加尾：是先要在mRNAmRNA前体的前体的33末端末端11113030核苷酸处有一段核苷酸处有一段AAUAAAAUAA保守序列，核保守序列，核酸内切酶催化切除多余的核苷酸。随后，在多聚酸内切酶催化切除多余的核苷酸。随后，在多聚A A聚合酶催化下，发生聚合反应形成了聚合酶催化下，发生聚合反应形成了33末端多聚末端多聚A A尾。尾。剪接作用：在核酸内切酶作用下剪切掉内含子；然后在连接酶作用下，将外显子各部分连接剪接作用：在核酸内切酶作用下剪切掉内含子；然后在连接酶作用下，将外显子各部分连接起来，成为成熟的起来，成为成熟的mRNAmRNA。核苷酸编辑：即在转录产

38、物中插入、删除或取代一些核苷酸残基，生成具有正确翻译功能的核苷酸编辑：即在转录产物中插入、删除或取代一些核苷酸残基，生成具有正确翻译功能的模板，模板，甲基化修饰。甲基化修饰。第36页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 三、RNA的复制vRNARNA的复制：的复制：RNARNA病毒的遗传信息全部储存在病毒的遗传信息全部储存在RNARNA分子中，分子中，它能通过复制合成与其自身相同的分子，这种以它能通过复制合成与其自身相同的分子，这种以RNARNA作为作为模板复制模板复制RNARNA分子的过程称为分子的过程称为RNARNA的复制。的复制。v噬菌体噬菌体

39、RNARNA的复制：的复制：vRNARNA病毒的繁殖方式：病毒的繁殖方式：v一是以病毒一是以病毒RNARNA直接作为复制的模板；直接作为复制的模板；v二是以病毒二是以病毒RNARNA为逆转录为为逆转录为DNADNA，然后从，然后从DNADNA转录出病毒转录出病毒RNARNA。第37页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 比较转录和复制的异同点 v相同点：相同点：都以都以DNADNA为模板；遵循碱基互补配对原则。为模板；遵循碱基互补配对原则。不同点：不同点：1.1.模板不同：模板不同：转录以转录以DNADNA单链为模版而复制以双链为模板单链为模版而复制

40、以双链为模板 2.2.底物不同：底物不同：复制是复制是dATPdATP、dGTPdGTP、dCTPdCTP、dTTPdTTP转录，转录，ATPATP、GTPGTP、CTPCTP、UTPUTP 3.3.引物不同：引物不同：转录无引物；复制以一段特异的转录无引物；复制以一段特异的RNARNA为引物为引物 4.4.酶体系不同：酶体系不同：转录用的是转录用的是RNARNA聚合酶，复制用的是聚合酶，复制用的是DNADNA聚合酶、聚合酶、引物酶和引物酶和DNADNA连接酶。连接酶。5.5.碱基配对不完全一样：碱基配对不完全一样：转录中转录中A A对对U U，而复制中，而复制中A A对对T T第38页，本讲

41、稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 知识点v1.DNA生物合成的方式？生物合成的方式？v2.半保留复制、前导链、后随链、冈崎片断？半保留复制、前导链、后随链、冈崎片断？v3.DNA突变及其主要方式？突变及其主要方式？v4.引起引起DNA突变的理化因素通常有哪些？突变的理化因素通常有哪些？v5.DNA分子的损伤及其修复方法分子的损伤及其修复方法?v6.RNA生物合成的方式？生物合成的方式？v7.什么是模板链、编码链？什么是模板链、编码链？v8.RNA8.RNA聚合酶的结构和功能？什么是聚合酶的结构和功能？什么是因子？因子？v9.复制和转录的区别？复制和转录

42、的区别？v10.什么是转录后加工？什么是转录后加工？第39页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.1.半保留复制半保留复制2.2.复制叉复制叉3.3.逆转录逆转录4.4.冈崎片断冈崎片断5.5.突变突变6.6.修复修复7.7.损伤损伤8.8.有意义链有意义链第40页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.1.突变的方式有（突变的方式有（）、（）和（）、（）和（），引起突变的物理因素），引起突变的物理因素有（有（），化学因素有（），化学因素有（）。）。2.RNA2.RNA聚合酶是由（聚合酶是由（）和（）

43、和（）可逆结合组成。）可逆结合组成。因子的作因子的作用是（用是（），），因子的作用是（因子的作用是（）。）。3.3.病毒不含（病毒不含（），只含（），只含（），不能独立生活，只能依赖于），不能独立生活，只能依赖于（）繁殖。）繁殖。4.4.真核细胞真核细胞RNARNA是在（是在（）中进行转录，）中进行转录，mRNAmRNA和和tRNAtRNA是在（是在（）被转录，被转录，rRNArRNA是在（是在（）被转录。）被转录。第41页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.DNA1.DNA的生物合成主要是通过（的生物合成主要是通过（）A.A.半保留复制半保留

44、复制 B.B.逆转录逆转录 C.C.连续复制连续复制 D.D.不连续复制不连续复制2.2.下列关于下列关于RNARNA转录的叙述错误的是（转录的叙述错误的是（）A.A.转录是以转录是以DNADNA为模板为模板B.B.转录是以转录是以mRNAmRNA为模板为模板C.C.真核细胞是在细胞核中进行转录真核细胞是在细胞核中进行转录D.DNAD.DNA双链只有一条链被作为转录模板双链只有一条链被作为转录模板3.3.下列关于核酸的叙述正确地是（下列关于核酸的叙述正确地是（）A.A.核酸是遗传物质核酸是遗传物质 B.B.核酸是生命的表现者和执行者核酸是生命的表现者和执行者C.C.核酸是营养物质核酸是营养物质

45、 D.D.核酸只存在于细胞核中核酸只存在于细胞核中第42页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 1.DNA1.DNA复制分为哪几个步骤？复制分为哪几个步骤？2.DNA2.DNA损伤后有哪些修复步骤？损伤后有哪些修复步骤？3.3.简述简述RNARNA的转录过程。的转录过程。4.4.举例说明遗传与变异之间的关系。举例说明遗传与变异之间的关系。第43页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry 遗传与变异的关系第44页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry v3 3大肠杆菌大肠

46、杆菌RNARNA聚合酶全酶由（聚合酶全酶由（）组成；核心酶的组成组成；核心酶的组成是（是（）。参与识别起始信号的是（。参与识别起始信号的是（）因子。因子。v4 4基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称（基因有两条链，作为模板指导转录的那条链称（）链。链。v5 5以以RNARNA为模板合成为模板合成DNADNA称（称（），由（，由（）酶催化。酶催化。v7 7基因突变形式分为：（基因突变形式分为：（）（）（）。v9 9所有冈崎片段的延伸都是按（所有冈崎片段的延伸都是按（）方向进行的。方向进行的。v1010前导链的合成是（前导链的合成是（）的，其合成方向与复制叉移动的，其合成方向与复制叉移动方向（

47、方向（）；随后链的合成是（；随后链的合成是（）的，其合成方向与复的，其合成方向与复制叉移动方向（制叉移动方向（）。第45页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry v2 2参加参加DNADNA复制的酶类包括：（复制的酶类包括：（1 1）DNADNA聚合酶聚合酶；（；（2 2）解链酶；（解链酶；（3 3）DNADNA聚合酶聚合酶；（；（4 4）RNARNA聚合酶（引物酶）；聚合酶（引物酶）；（5 5）DNADNA连接酶。其作用顺序是：连接酶。其作用顺序是：A A（4 4）、（）、（3 3）、（）、（1 1）、（）、（2 2）、（）、（5 5）vB B（2

48、2）、（）、（3 3）、（）、（4 4）、（）、（1 1）、（）、（5 5）vC C（4 4）、（）、（2 2）、（）、（1 1）、（）、（5 5）、（）、（3 3）vD D（4 4）、（）、（2 2）、（）、（1 1）、（）、（3 3）、（）、（5 5）vE E（2 2）、（）、（4 4）、（）、（1 1）、（）、（3 3）、（）、（5 5）第46页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry v在在DNADNA真正能够开始复制之前，必须由解链酶使真正能够开始复制之前，必须由解链酶使DNADNA双链结双链结构局部解链。在每股单链构局部解链。在每股单链DNA

49、DNA模板上，由模板上，由RNARNA聚合酶（引物聚合酶（引物酶）催化合成一小段（大约酶）催化合成一小段（大约10501050个核苷酸）互补个核苷酸）互补RNARNA引引物。然后由物。然后由DNADNA聚合酶聚合酶向引物向引物33端加入脱氧核苷端加入脱氧核苷55三磷酸，从三磷酸，从5353方向合成方向合成DNADNA片段（冈崎片段），片段（冈崎片段），直至另一直至另一RNARNA引物的引物的55末端。接着在末端。接着在DNADNA聚合酶聚合酶的作用的作用下将下将RNARNA引物从引物从55端逐步降解除去与之相邻的端逐步降解除去与之相邻的DNADNA片段由片段由33端延长，以填补端延长，以填补R

50、NARNA除去后留下的空隙。最后由除去后留下的空隙。最后由DNADNA连连接酶将接酶将DNADNA片段连接成完整连续的片段连接成完整连续的DNADNA链。链。第47页，本讲稿共50页杨凌职业技术学院生物工程系 http:/Biochemistry v5 5DNADNA复制时，复制时，5TpApGpAp5TpApGpAp33序列产生的互补结序列产生的互补结构是下列哪一种：构是下列哪一种：A5TpCpTpAp3vB5ApTpCpTp3vC5UpCpUpAp3vD5GpCpGpAp3vE3TpCpTpAp5v注意：注意：DNA复制必需胸腺复制必需胸腺嘧啶（T）与腺）与腺嘌呤（呤（A）配）配对，鸟嘌呤