四川农业大学：《生物化学》课程PPT教学课件（基础生物化学）第九章 核酸的生物合成

核酸的生物合成 本拿重点介绍遗传中心法则和DNA、 RNA的生物合成，对基因工程作一般介 绍。 DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继 1953年Vatson&Crick提出DNA双螺旋结构模型 后，1958年，Crick提出了“中必法则”(Central d0gma)揭示了遭传信息的传递规律。 返回 思老

核酸的生物合成 本章重点介绍遗传中心法则和DNA、 RNA的生物合成，对基因工程作一般介 绍。 思考 DNA是绝大多数生物体遗传信息的载体，继 1953年Watson & Crick提出DNA双螺旋结构模型 后，1958年，Crick提出了“中心法则”(Central dogma)揭示了遗传信息的传递规律

遗传信息传递的中心法则 生物的遗传信息以密码的形式储 存在DNA分子上，表现为特定的核苷 酸排列顺序。在细胞分裂的过程中， 通过DNA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。在 复制 子代细胞的生长发育过程中，这些遗 DNA 传信息通过转录传递给RNA,再由 RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多 转录 肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质 执行各种各样的生物学功能，使后代 逆转录 表现出与亲代相似的遗传特征。后来 人们又发现，在宿主细胞中一些RNA 病毒能以自己的RNA为模板复制出新 RNA →蛋白质 翻译 的病毒RNA,还有一些RNA病毒能以 其RNA为模板合成DNA,称为逆转录 复制 这是中心法则的补充。 中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人 们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的 理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命

遗传信息传递的 中心法则 蛋白质 翻译 转录 逆转录 复制 复制 DNA RNA 生物的遗传信息以密码的形式储 存在DNA分子上，表现为特定的核苷 酸排列顺序。在细胞分裂的过程中， 通过DNA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。在 子代细胞的生长发育过程中，这些遗 传信息通过转录传递给RNA，再由 RNA通过翻译转变成相应的蛋白质多 肽链上的氨基酸排列顺序，由蛋白质 执行各种各样的生物学功能，使后代 表现出与亲代相似的遗传特征。后来 人们又发现，在宿主细胞中一些RNA 病毒能以自己的RNA为模板复制出新 的病毒RNA，还有一些RNA病毒能以 其RNA为模板合成DNA，称为逆转录 这是中心法则的补充。 中心法则总结了生物体内遗传信息的流动规律，揭示遗传的分子基础，不仅使人 们对细胞的生长、发育、遗传、变异等生命现象有了更深刻的认识，而且以这方面的 理论和技术为基础发展了基因工程，给人类的生产和生活带来了深刻的革命

目录 第一节DNA的生物合成 第二节RNA的生物合成 第三节 核酸合成的抑制剂 第四节基因工程及分子生物学技术简介

目 录 第四节 基因工程及分子生物学技术简介 第一节 DNA的生物合成 第二节 RNA的生物合成 第三节 核酸合成的抑制剂

第一节DNA的生物合成 一、 DNA的复制(DNA指导下的DNA合成) 二、 逆转录作用 (RNA指导下的DNA的合成) 三、DNA突变 四、 DNA的损伤与修复

第一节 DNA的生物合成 一、DNA的复制（DNA指导下的DNA合成） 三、DNA突变 四、 DNA的损伤与修复 二、逆转录作用（RNA指导下的DNA的合成）

DNA的半保留复制 概念和实验依据 2、原核生物DNA聚合反应有关的酶类 3、 原核细胞DNA的复制的起始点和方式 4、 原核细胞DNA的复制过程 (半不连续复制） 5、DNA复制的忠实性 6、真核细胞DNA的复制

一、DNA的半保留复制 1、概念和实验依据 2、原核生物DNA聚合反应有关的酶类 3、原核细胞DNA的复制的起始点和方式 5、DNA复制的忠实性 6、真核细胞DNA的复制 4、原核细胞DNA的复制过程（半不连续复制）

DNA的半保留复制的 兼代DNA分子 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 -0 形成的两个DNA分子与亲 G 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 复制链 复制方式称为半保留复制。 Watson和Criok提出的DNA 双螺旋复刺模型

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

原核生物DNA聚合反应有关的酶类 (1)DNA聚合酶DNA 5 polymetases) (2)引物酶(peimase)和引发体 解旋酶 (primosome):启动RNA引物链 解链酶 的合成。 ·一 引物酶和 SSB-· 引发体 (3)DNA连接酶(DNA ligase) (4)DNA解链酶(DNA helicase) RNA引物 (5)单链结合蛋白(single- DNA聚 strand binding protein,SSB): 合酶川 结合在解开的DNA单链上，防止 重新形成双螺旋。 DNA聚● 合酶I (6)拓扑异构酶 (topoisomerase):兼具内切酶和 连接酶活力，能迅速将DNA超螺 旋或双螺旋紧张状态变成松驰状 态，便于解链。 RNA 引物

原核生物DNA聚合反应有关的酶类 （1）DNA聚合酶(DNA polymetases) （2）引物酶(peimase)和引发体 (primosome) ：启动RNA引物链 的合成。 (3） DNA连接酶（DNA ligase） （4）DNA解链酶(DNA helicase) (5）单链结合蛋白(single￾strand binding protein,SSB)： 结合在解开的DNA单链上，防止 重新形成双螺旋。 (6）拓扑异构酶 (topoisomerase):兼具内切酶和 连接酶活力，能迅速将DNA超螺 旋或双螺旋紧张状态变成松驰状 态，便于解链。 解旋酶 DNA聚 合酶III 解链酶 RNA引物 引物酶和 引发体 DNA聚 合酶I SSB 3´ 3´ 5´ 5´ 3´ 5´ RNA 引物

复制的忠实性 DNA复制过程是一个高度精确的过程， 据估计，大肠杆菌DNA复制10-101碱基对 仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主 要有以下三点： a、DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循 碱基配对原则) b、DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3'-5 外切酶切除) C、起始时以RNA作为引物

复制的忠实性 DNA复制过程是一个高度精确的过程， 据估计，大肠杆菌DNA复制109 -1010碱基对 仅出现一个误差，保证复制忠实性的原因主 要有以下三点: a、DNA聚合酶的高度专一性（严格遵循 碱基配对原则） b、DNA聚合酶的校对功能（错配碱基被3’-5’ 外切酶切除） c、起始时以RNA作为引物

DNA [I5N]DNA 的半 保留 复制 实验 [IAN-I5N]DNA 依据 1958年Mese1son &stahl用同位素 First goneration daughter molecule 示踪标记加密度 [4N-I5N]DNA 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： 4N]DNA

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] DNA [ 14N- 15N] DNA

3' 模板链 AGAACCT TG S'RR R RAR P P 缺口 接酶连接切口 连接酶 ATP或NAD+ Mg2+ PPi或NMN 模板链 A G AA CC TT G T ST T G GAA C PPP R RPPR P 3

连 接 酶 连 接 切 口 Mg2+ 连接酶 ATP或NAD＋ PPi或NMN A T C G P T T P P P A A C C T G A P A C P P P P OH T G G A T C G P T T P P P A A C C T G A P A C P P P T G G P 缺口 3' 3' 5' 5' 5' 5' 3' 3' 模板链 模板链