生化学总结712.docx

生化学总结712.docx

《生化学总结712.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生化学总结712.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

生化学总结712

生化小结

第十章DNA的生物合成

一．DNA复制（replication）：

是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。

分子基础：

碱基互补配对和DNA的二级结构。

化学本质：

酶促反应。

参与物质：

酶和蛋白质因子。

二．半保留复制是DNA复制的基本特征。

1.半保留复制（semi-conservativereplication）：

DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板（template）按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。

子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。

两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。

2.意义：

按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。

三．DNA复制从起始点向两个方向延伸形成双向复制。

1.双向复制：

原核生物复制时，DNA从起始点（origin）向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉。

2.复制子（replicon）：

真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。

习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子（replicon）。

复制子是独立完成复制的功能单位。

四．DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制。

1.DNA复制是有方向性：

总是沿着子链的5’--3’方向合成，这种方向的形成取决于DNA聚合酶的聚合活性，在同一个复制叉上只有一个解链方向。

2.顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，这股链称为领头链（leadingstrand）。

3.另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链（laggingstrand）。

复制中的不连续片段称为岡崎片段（okazakifragment）。

4.领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。

五．参与DNA复制的物质：

底物（dATP,dGTP,dCTP,dTTP）、聚合酶（依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DNA-pol）、模板（解开成单链的DNA母链）、引物（提供3’-OH末端使dNTP可以依次聚合）、其他的酶和蛋白质因子

六．核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应，（dNMP）n+dNTP→（dNMP）n+1+PPi。

1.DNA聚合酶（DNA-pol）催化核苷酸之间聚合。

活性：

3’--5’的聚合活性，核酸外切酶活性（3’--5’外切酶能辨认错配的碱基对，并将其水解；5’--3’外切酶能切除突变的DNA片段）。

2.原核生物的DNA聚合酶分为DNA-polⅠ、DNA-polⅡ、DNA-polⅢ三型，都具有5`——3`聚合的活性和3`——5`核酸外切酶的活性。

DNA-polⅠ：

只能催化延长约20核苷酸左右；对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。

DNA-polⅡ：

DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活；在I和III缺失情况下暂时起作用；对模板的要求不高，它参与DNA损伤的应急状态修复。

DNA-polⅢ：

活性远高于I，是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。

3.常见的真核细胞DNA聚合酶有DNA-pol（起始引发，有引物酶活性）、DNA-pol（参与低保真度的复制）、DNA-pol（在线粒体DNA复制中起催化作用）、DNA-pol（延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性）、DNA-pol（在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用）五种。

4.核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据。

核酸外切酶（exonuclease）：

能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是有方向性的。

5.DNA复制的保真性至少要依赖三种机制。

（遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；复制出错时DNA-pol的及时校读功能）

七．复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化。

1.解螺旋酶（helicase）：

利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。

2.引物酶：

依赖DNA的RNA聚合酶在模板的复制起始部位催化NTP的聚合,形成短片段的RNA。

这一小段RNA作为复制的引物，提供3’-OH末端，使DNA-pol能够催化dNTP聚合。

3.单链DNA结合蛋白（SSB）：

在复制中维持模板处于单链状态，保护单链的完整。

八．DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链。

包括拓扑异构酶Ⅰ、拓扑异构酶Ⅱ，既能水解、又能连接磷酸二酯键。

1.拓扑异构酶Ⅰ作用机制：

切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态；反应不需ATP。

2.拓扑异构酶Ⅱ作用机制：

切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛；利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。

九．DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口。

1.作用方式：

连接DNA链3’-OH末端和相邻DNA链5’-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。

2.功能:

DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用,在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用,也是基因工程的重要工具酶之一。

十．原核生物DNA复制起始：

DNA解链形成引发体。

1.DNA解开成单链，提供模板：

E.coli复制起始点oriC。

2.形成引发体，合成引物，提供3’-OH末端：

含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。

引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。

十一.原核生物DNA复制延长：

复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

1.领头链的合成：

领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。

2.随从链的合成：

3.同一复制叉上领头链和随从链由相同的DNA-pol催化延长。

十二.原核生物DNA复制终止：

切除引物、填补空缺、连接切口。

十三.真核生物的DNA生物合成中，细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。

G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关；蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。

十四.真核生物复制的起始与原核基本相似。

1.真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。

复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。

复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）参与。

还需拓扑酶和复制因子（RF）。

2.增殖细胞核抗原（PCNA）在复制起始和延长中起关键作用。

PCNA为同源三聚体，具有与E.coliDNA聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动DNA夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。

PCNA水平也是检验细胞增殖的重要指标。

3.细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。

G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。

蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。

相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白（cyclin），和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶（CDK）。

哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白（ankynin）是CDK4的特异性抑制物，P21蛋白能抑制多种CDK。

锚蛋白和P21蛋白的抑制/活化可使细胞周期开放/关闭，因此被形容为细胞周期的检查点（checkpoint）蛋白。

十五.真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换。

DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。

在复制叉及引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3’-OH基础上连续合成领头链。

随从链引物也由polα催化合成。

然后由PCNA协同，polδ置换polα，继续合成DNA子链。

十六.端粒酶参与解决染色体末端复制问题。

1.染色体DNA呈线状，复制在末端停止；复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接；染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，去除后留下空隙。

2.端粒（telomere）：

指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。

其结构特点为：

由末端单链DNA序列和蛋白质构成；末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列。

功能为：

维持染色体的稳定性，维持DNA复制的完整性。

3.端粒酶（telomerase）由端粒酶RNA（hTR）、端粒酶协同蛋白（hTP1）、端粒酶逆转录酶（hTRT）组成。

4.端粒酶的催化延长作用：

爬行模型。

十七.逆转录病毒细胞内的逆转录现象:

RNA模板经逆转录酶生成DNA-RNA杂化双链，接着在RNA酶作用下生成单链DNA，最后在逆转录酶作用下生成双链DNA。

十八.cDNA：

以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。

十九.滚环复制（rollingcirclereplication）：

某些低等生物的复制形式，如X174和M13噬菌体等。

二十.D环复制（D-loopreplication）:

是线粒体DNA的复制形式。

二十一.遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变，均可称为突变。

在复制过程中发生的DNA突变称为DNA损伤（DNAdamage）。

1.错配：

DNA分子上的碱基错配称点突变（pointmutation），包括转换（同型碱基间）和颠换（异型碱基间）。

2.缺失：

一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。

3.插入：

原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。

4.重排：

DNA分子内较大片段的交换。

5.框移突变三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变，缺失或插入都可导致框移突变。

二十二.DNA损伤的修复:

1.光修复。

2.切除修复：

是细胞内最重要和有效的修复机制，主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。

3.重组修复：

作用于单链

4.SOS修复：

当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而诱发出一系列复杂的反应。

在E.coli，各种与修复有关的基因，组成一个称为调节子（regulon）的网络式调控系统。

这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。

通过SOS修复，复制如能继续，细胞是可存活的；然而DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。

第十一章RNA的生物合成

一．中心法则（TheCentralDogma）：

是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。

也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。

这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。

在某些病毒中的RNA自我复制和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程是对中心法则的补充。

二．转录（transcription）：

生物体以DNA为模板合成RNA的过程。

1.RNA合成有转录与RNA复制两种形式。

2.与复制相同处：

酶促的核苷酸聚合过程，以DNA为模板，依赖DNA的RNA聚合酶，产物是磷酸二酯键连接的核苷酸链，都从5`-3`方向合成新链，遵从碱基配对规律。

3.与复制不同处：

模板（不对称转录）、产物、配对、原料（NTP）、酶（RNA-pol）。

三．原核生物的转录模板。

1.结构基因（structuralgene）：

DNA分子上转录出RNA的区段。

2.不对称转录（asymmetrictranscription）：

在DNA分子双链上某一区段，一股链用作模板指引转录，另一股链不转录；模板链并非永远在同一条单链上。

3.转录是有方向性的，按照产物链的5`向3`方向延长。