13核酸的生物合成讲解

表观遗传学调控
05
CHAPTER
核酸合成的应用
通过分析基因序列，检测是否存在突变位点，对遗传性疾病进行诊断。
基因突变检测
利用核酸合成技术检测特定基因的表达水平，有助于了解疾病的发生机制和个体差异。
基因表达分析
通过对特定人群进行核酸合成检测，可以对遗传性疾病进行筛查，提前采取干预措施。
遗传病筛查
在遗传疾病诊断中的应用
DNA复制从特定的起始点开始，称为复制起始点或原点。
复制的起始
DNA复制过程中，两条母链各提供一条单链作为模板，合成两条新的子链，形成半保留复制。
半保留复制
DNA复制过程中，两条母链同时进行复制，形成双向复制。
双向复制
DNA复制到达终止点时，复制过程结束。
复制的终止
DNA的复制
当DNA复制过程中出现碱基错配时，细胞会启动错配修复机制，纠正错配的碱基。
合成生物学
通过设计并合成特定功能的核酸序列，构建人工生物系统，实现生物功能的定制化。
药物研发
利用核酸合成技术对药物靶点或相关基因进行研究和改造，开发新型药物或优化现有药物疗效。
在生物技术中的应用
THANKS
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在转录过程中，RNA聚合酶与DNA分子结合，并沿着DNA链移动，将DNA序列转录为互补的RNA序列。
转录过程中，DNA的碱基序列被忠实地转录到RNA中，但RNA中的碱基序列可能与DNA中的碱基序列不完全相同，这主要由于RNA编辑和剪接过程。
转录过程中，RNA聚合酶还负责启动子识别、转录起始、延伸和终止等过程，以确保转录的准确性和效率。
生物化学第十二章核酸的生物合成
目录
核酸的合成概述 DNA的合成 RNA的合成 核酸合成的调控 核酸合成的应用

2、DNA 的半保留 复制实验 依据
1958年Meselson
& stahl用同位素 示踪标记加密度 梯度离心技术实 验,证明了DNA是 采取半保留的方 式进行复制.
[15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N- 15N] DNA
[14N] DNA
Meselson-stahl实验 （a）密度梯度离心的DNA带 （b）对应于左侧DNA带的解释
一、半保留复制
1、DNA的 半保留复制的概念
DNA在复制时，两条 链解开分别作为模板，在 DNA聚合酶的催化下按碱 基互补的原则合成两条与 模板链互补的新链，以组 成新的DNA分子。这样新 形成的两个DNA分子与亲 代DNA分子的碱基顺序完 全一样。由于子代DNA分 子中一条链来自亲代，另 一条链是新合成的，这种 复制方式称为半保留复制。
具有3′ 5′端核酸外切酶的活性,主要负责 DNA的修复，在一定程度上参与DNA复制。活性 低。功能不十分清楚，是一种修复酶。
3、DNA聚合酶Ⅲ
polⅢ
是使DNA链延长的主要聚合酶， 目前已知全酶是由7种多肽形成的复合 物，含有10种共22个亚基组分 （α 2ε 2θ 2δ 2г 2δ 2δ 2′2χ 2ψ 2β 2） 和Zn原子。
DNA—3′—OH＋P—5′—DNA＋ATP（NAD+）
DNA—3′—O—P—5′—DNA＋AMP＋ PPi（NMN）
E,coli连接酶
催化下的连接机制
3'
5'
模板链
连 接 酶 连 接 切 口
A G A A C C T T G T C T T G G A A C
5' P P P P P OH P P P P 3'

第七章核酸的生物合成（一）DNA的生物合成1. DNA的生物合成：指以亲代DNA的两条链为模板，以4种脱氧核苷三磷酸为底物，在DNA 聚合酶催化下进行的脱氧核苷酸聚合反应。

基因（顺反子）:泛指被转录的一个DNA片段。

在某些情况下，基因常用来指编码一个功能蛋白或DNA分子的DNA片段。

2.复制 (Replication)：以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱基配对的原则，合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过程。

3.转录(Transcription)：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程。

4.翻译(Translation)：把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质中特定的氨基酸序列的过程。

5.半保留复制：双链DNA 的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。

基因组中能独立进行复制的单位叫复制子。

6．DNA聚合酶反应的特点：以四种脱氧核苷三磷酸为底物；反应需要接受模板的指导；反应要有引物3’-OH的存在；需Mg2+激活；DNA链的生长方向为5’→3’；产物与模板的性质相同。

7. DNA聚合酶：DNA聚合酶I主要负责RNA引物的切除和校对；DNA聚合酶II主要负责修复；DNA聚合酶III主要负责复制。

8.DNA复制体：蛋白质和酶合理、精巧地分布在复制叉上，既可解离聚合，又彼此协调，形成一个高效、高精度复制的完整实体复合物。

包括解螺旋酶、单链结合蛋白(SSB)、拓扑异构酶、引发体、连接酶等。

9.复制叉：复制DNA 分子的Y 形区域,在此区域发生链的分离及新链的合成。

10.原核生物DNA的复制复制的启动：原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。

DNA链的延伸：DNA链的延伸按5'→3'方向。

一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为先导链；另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为后随链。

第十一章核酸及蛋白质的生物合成1. DNA的生物合成：以亲代DNA双链为模板按碱基配对原则合成出与亲代链相同的两个DNA双链。

1）半保留复制：DNA复制时以亲代DNA两条链为模板指导合成与其互补的DNA链，在子代DNA 中，一条链来于亲代DNA，另一条链是新合成的。

Cl加入大肠杆菌的培养基中培养12①同位素实验：Meselson 和Stahl将同位素15N标记的15NH4代，使大肠杆菌的DNA都带上15N的标记，然后将该大肠杆菌转入14N的普通培养基中培养后，分离子一代、子二代、子三代、子四代DNA，进行氯化铯密度梯度离心，实验证明DNA的半保留复制。

②意义：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。

2）DNA复制的起点和方向：能独立复制的单位叫复制子，每个复制子都含有控制复制起始的起始点。

原核生物的染色体只有一个复制子；真核生物DNA有多个复制子。

双链DNA解开形成两条单链，分别作模板进行复制，此结构为复制叉。

大多数生物的DNA复制是双向、对称的。

3）半不连续复制：DNA复制时，两条链都能作为模板同时合成两条新的互补链，一条连续复制，另一条则不连续。

领头链是不间断延长的，随从链则生成一个个冈崎片段后连接成一条。

①前导链/领头链：两条链均按5’→3’方向合成，一条链3’末端的方向朝复制叉前进的方向，可连续合成；②滞后链/随从链：另一条5’末端朝着复制叉前进的方向，不连续合成。

4）DNA复制的酶系四种脱氧三磷酸核苷酸DNA pol/DDDP催化dNTP聚合到核酸链①5’→3’聚合活性②核酸外切酶活性5）DNA聚合酶：原核生物DNA polⅠ——聚合作用5´→3´外切酶活性：切除引物、切除突变的片段；3’→5’外切酶活性：校对功能。

引物酶：一种特殊的RNA聚合酶；在DNA复制开始时,在5´–端(5´3´方向）合成一小段RNA引物，确定起始部位、引导复制开始。