偶联机制--化学渗透学说
化学渗透学说构象学说(氧化磷酸化机制的解释)
【底物水平磷酸化作用】
指代谢物在分解代谢过程中由于脱氢或脱水等作用使能量在分子内部重新分配,形成高能磷酸化合物,然后将高能磷酸基团转移到ADP形成ATP的过程
【两者的区别】
氧化磷酸化作用ATP的生成基于与呼吸链电子传递相偶联的磷酸化作用;而底物水平磷酸化作用则基于酶的催化将高能磷酸基团直接转移生成ATP
解偶联剂:使电子传递和ATP形成两个过程分离,特点是抑制ATP形成,但不抑制电子传递过程,结果造成过分地利用氧和燃料底物,能量得不到储存(2,4—二硝基苯酚)
氧化磷酸化抑制剂:既抑制氧的利用又抑制ATP的形成,但不直接抑制电子传递链上载体的作用(寡霉素)
离子载体抑制剂:增加一价阳离子的通透性而破坏氧化磷酸化过程(短杆菌肽)
转酮反应:
酮糖上的二碳单位经转酮酶的催化转移到醛糖的第一碳上,条件是供体C3为L-型
转醛反应:
由转醛酶催化使磷酸酮糖上的三碳单位转移到另一个磷酸醛的C1上
糖酵解及三羧酸循环疑是葡萄糖氧化的重要途径,但许多实验指出:生物体中除三羧酸循环外,尚有其他糖代谢途径,其中戊糖磷酸途径为较重要的一种
【磷酸戊糖途径】
分为氧化和非氧化阶段
第一阶段(氧化阶段)--脱碳产能
6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-磷酸核酮糖。C1脱羧释出CO2。
【6-磷酸葡萄糖脱氢酶是关键酶,NADPH反馈抑制该酶活性】
第二阶段(非氧化阶段)--重组
磷酸戊糖(即5-磷酸核酮糖)分子重排,产生不同碳链长度的磷酸单糖,进入酵解途径(EMP途径)
【该途径的意义】--相关酶均在细胞质中
产能·不通过糖酵解
产生NADPH·为生物合成提供还原力
产物·磷酸核糖用于DNA、RNA的合成;木酮糖是植物光合作用从CO2合成葡萄糖的部分途径;各种单糖用于合成各类多糖
【NADPH作用】
NADPH使红细胞中还原性谷胱甘肽再生,对维持红细胞的还原性有重要作用
【糖异生】-又叫生糖作用
由非糖物质转变成葡萄糖或糖原的过程。肝脏是其主要器官
过程:糖酵解7步可逆步骤+3特异反应
基本上是糖酵解的逆过程,要越过己糖激酶、果糖磷酸激酶和丙酮酸激酶催化的三步反应。
【前体】
能生成丙酮酸的物质都可以进入糖异生途径,生成葡萄糖
大多数氨基酸是生糖氨基酸
反刍动物体内产生的乙酸、丙酸、丁酸主要进入糖异生途径合成葡萄糖
Cri循环:肌肉运动产生的乳酸,可迅速进入肝脏,转化成丙酮酸进入糖异生途径,变成葡萄糖,再进入血液运送到肌肉中去利用的过程
糖酵解和糖异生相互制约协调,通过控制关键酶的活性。
【糖异生意义】
(1)糖异生作用是重要的葡萄糖合成途径,在饥饿情况下保证血糖浓度的相对恒定。
(2)糖异生作用与乳酸的利用有密切的关系,预防乳酸性酸中毒和应急反应等。
(3)糖异生作用有利于协助氨基酸代谢。
果糖在小肠粘膜和肝脏磷酸化成果糖-6-磷酸或果糖-1,6-二磷酸。后二者可进入糖的分解代谢途径氧化成CO2和H2O或合成糖原,或转为血葡萄糖。
半乳糖主要来自食物。为形成糖脂、糖蛋白和乳糖的成分。在机体中半乳糖可转变为α-D-葡糖-6-磷酸再照葡糖-6-磷酸分解途径分解
甘露糖从食物中所得的甘露糖不多,但机体能利用甘露糖。唯须先转变为甘露糖-6-磷酸,再经甘露糖磷酸异构酶催化变为D-果糖-6-磷酸,然后再照糖酵解(EMP)途径分解
乙醛酸循环--三羧酸循环支路
【糖原的特点】
合成和分解速度受激素和别构酶的精细调节,直接影响血糖水平
α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键(分支点)
肝脏和肌肉中都有糖原分解的作用
磷酸化酶--磷酸化酶a和磷酸化酶b
糖原的合成不是分解途径的逆转,而是另有途径。合成与分解采用不同途径更易满足代谢调节和反应所需能量的要求。
G-1-P在UDP葡萄糖在焦磷酸化酶催化下生成UDP葡萄糖
UDP葡萄糖在糖原合成酶催化下合成新糖原。
分枝酶合成具有1,6-糖苷键的有分枝的糖原
!!!!糖原代谢的调节
脂蛋白是由疏水脂类为核心围绕着极性脂类,外面包被一层载脂蛋白,有7种主要的载脂蛋白
【脂肪酸的β-氧化作用】
脂肪酸在氧化分解时,碳链的断裂发生在脂肪酸的b-位,即脂肪酸碳链的断裂方式是每次切除2个碳原子,注意发生场所在线粒体。
脂肪酸在线粒体外或者胞浆中被活化形成脂酰CA(需要脂酰CA合成酶催化和ATP能量),然后才进去线粒体被氧化。
[四个步骤--β氧化]
脱氢
水化
再脱氢
硫解
以上都是饱和的偶碳脂肪酸!!!
不饱和偶碳脂肪酸也是?—氧化作用,但需要异构酶和还原酶的作用。
单不饱和脂肪酸的氧化还需要反烯脂酰COA异构酶
多不饱和脂肪酸的氧化还需要反烯脂酰COA异构酶和差向酶(D型和L型的转变)
【脂肪酸的其他氧化方式】
üω-氧化(细菌对石油的氧化作用,首先生成二羧酸,然后从两端同时进行β—氧化)
üα-氧化
【脂肪肝】
过度的脂肪动员导致发展成脂肪肝,这时肝脏被脂肪组织所浸渗,变成了非功能的脂肪组织
【储存脂肪】
动物的体脂分两大类
一类是细胞结构的组成成分称组织脂
另一类是储存备用的,称储脂。
动物储存脂肪的组织主要为:①皮下组织,②腹腔大网膜、③肌间结缔组织等。
机体的脂肪可转变为糖类,糖类和蛋白质的生糖氨基酸也可变为脂肪
共价修饰调控和级联放大机制
【氮平衡】
机体摄入蛋白质的量和排出量在正常情况下处于平衡状态
【肽酶】
动物的蛋白水解酶,作用在于使肽键破坏。
肽酶有3类:
肽链内切酶(npptias)
肽链外切酶(xpptias)
二肽酶
这些肽酶对不同氨基酸形成的肽键有专一性
抗菌素可抑制氨基酸的吸收
[氨基酸代谢去路]
(1)经生物合成形成蛋白质;
(2)进行分解代谢:先脱去氨基,形成的碳骨架——α-酮戊二酸进入糖代谢途径,彻底氧化或转变为糖和脂肪;
(3)以酰胺形式储存起来,或转变为其他含氮物质。
[脱氨基作用]
氨基酸失去氨基的作用,分为氧化脱氨基作用(动、植物)和非氧化脱氨基作用(微生物)
氨基酸的分解第一步为脱氨,脱氨后产生酮酸和氨。
在代谢中有的酮酸具有产生糖,有的具有产生酮的潜力.
在代谢上氨基酸可分为生糖与生酮分类。
生酮氨基酸主要有、LI、Ph、Tyr、Trp。
①【氨基酸的氧化脱氨基】(两步)--是由L-氨基酸氧化酶催化
第一步脱氢
第二步加水和脱氨。
此种氧化脱氨方法不适用于甘氨酸和羟基氨基酸
甘氨酸的脱氨需要专一性的甘氨酸氧化酶(辅酶为FAD)
L-谷氨酸的脱氨需要L-谷氨酸脱氢酶(以NAD或NADP为辅酶的不需氧脱氢酶)
L-丝氨酸和L-苏氨酸的脱氨是由脱水酶来完成。
②【氨基酸的非氧化脱氨基】--常见于某些微生物中
还原脱氨:RCHNH2COOH+2H→RCH2COOH+NH3
水解脱氨:RCHNH2COOH+H2O→RCHOH—COOH+NH3
Ps:天冬酰胺和谷氨酰胺的脱酰胺基也可视为脱氨的一种类型。这是酰胺酶(aias)催化的水解脱酰胺作用。
【转氨基作用】
种氨基酸的氨基经转氨酶催化转移给α-酮酸的作用,结果原来的氨基酸生成相应的酮酸,而原来的酮酸则形成相应的氨基酸。
【转氨酶特点】
1)大多数转氨酶需要α-酮戊二酸作为氨基的受体,而对另一个底物则严格的专一性;
2)一般只催化L-氨基酸和α-酮戊二酸的转氨作用;
3)转氨酶催化的反应都是可逆的。
4)转氨酶的辅酶——磷酸吡哆醛
【联合脱氨基作用】
生物体采用转氨作用和氧化脱氨作用联合进行的方法,即可迅速地使各种不同的氨基酸脱掉氨基。
(间接脱氨,其过程是α-氨基酸先与α-酮戊二酸起转氨基作用,形成谷氨酸,谷氨酸再脱氨。鉴于体内一般L-氨基酸氧化酶的分布不广,活性弱,而转氨酶活性强,L-谷氨酸脱氢酶的分布广)
【两种形式】
以谷氨酸脱氢酶为中心的联合脱氨基作用、
以嘌呤核苷酸循环的联合脱氨基作用
【氨的代谢去路】
谷氨酰胺是氨运输的主要形式
氨的毒性:损害中枢神经系统
高等植物则将氨基氮以谷氨酰胺和天冬酰胺形式储存于体内
尿素的形成主要在肝细胞中进行,尿素循环(ray鸟氨酸循环)是最早发现的代谢循环。
参加鸟氨酸循环反应的酶类:氨甲酰磷酸合成酶;鸟氨酸氨甲酰移换酶;精氨琥珀酸合成酶;精氨琥珀酸裂解酶;精氨酸酶
尿素循环总结
(1)形成1分子尿素可清除两分子氨基氮及1分子CO2
(2)形成1分子尿素需消耗4个高能磷酸键
(3)前两步骤是在肝细胞的线粒体中完成的,而后三个步骤都是在胞液中完成
(4)产生二个非蛋白质氨基酸:鸟氨酸、瓜氨酸
延胡索酸是鸟氨酸循环与三羧酸循环之间的连接物
[氨基酸脱氨后产生的酮酸可有下列3种代谢途径]
①合成新氨基酸
②转变成糖及脂肪
③直接氧化成水及CO2
20种氨基酸分解途径各异,但它们都集中形成5种产物(乙酰COA、α-酮戊二酸、琥珀酰COA、延胡索酸和草酰乙酸)而进入TCA循环,最后氧化成CO2和H2O
【代谢缺陷症】
氨基酸代谢中由于缺乏某一种酶所引起的疾病叫代谢缺陷症。属于分子疾病,其病因和DNA分子突变有关,又称先天性遗传代谢病
【一个碳单位的生理意义】
(1)与氨基酸代谢密切相关
(2)参与嘌呤和嘧啶的生物合成以及S—腺苷甲硫氨酸的生物合成
(3)是生物体各种化合物甲基化的甲基来源
(4)四氢叶酸(FH4)是一个碳单位的转移载体。
【氨基酸的生物合成】
由α-酮酸经还原性氨基化作用而成(即α-酮酸与NH3作用生成亚氨基酸,亚氨基酸被还原即成α-氨基酸)
α-酮酸经氨基转移作用可产生氨基酸(天冬氨酸和谷氨酸最易同α-酮酸起氨基转移,合成新氨基酸。但苏氨酸和赖氨酸不参加转氨作用)
由氨基酸的相互转化(一种氨基酸,在某些情况下,可以转变成另一种氨基酸,例如由苏氨酸或丝氨酸可生成甘氨酸,由苏氨酸可变成异亮氨酸,由色氨酸或胱氨酸可生成丙氨酸,由谷氨酸可生成脯氨酸,由苯丙氨酸可生成酪氨酸,由甲硫氨酸可生成半胱氨酸。有些氨基酸是人体及动物机体中不能合成的。动物不能合成的如赖氨酸、色氨酸、组氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸和精氨酸等必需从食物中摄取,称必需氨基酸。(婴幼儿能合成部分组氨酸和精氨酸))
NH3的来源
1.利用生物固氮作用合成氨;
2.由硝酸盐、亚硝酸盐还原成氨;
3.由含氮有机物质分解而来。
人体的转氨作用主要在肝脏中进行,心肌中的转氨作用也很强。转氨酶的活力可作为检查肝功能的指标。
【氨基酸的生物合成的调节】
1.酶的调节
2.激素的调节
3.反义核酸的调节
4.神经的调节
通过这4种调节机构的协作、机体的代谢才可能正常运行
【酶的调节】
酶含量的调控--通过控制酶的生物合成调节代谢
直接参加代谢调节的关键性酶类统称调节酶。
机体必须保存调节酶的一定含量,防止过剩和不足,才能维持其代谢机能的正常运行。
通常是用诱导物(inr)以促进酶的合成,用阻遏物(rprssr)以降低酶的合成。
酶活性的调控--通过控制酶的活性调节代谢
--有简单抑制、共价修饰调控和别构调控三种机制
【抑制作用】:机体控制酶活力的抑制有简单抑制与反馈抑制两类。
①简单抑制:这种抑制是指一种代谢产物在细胞内累积多时,由于物质作用定律的关系,可抑制其本身的形成。
这种抑制作用仅仅是物理化学作用,而未牵涉到酶本身结构上的变化。
②反馈抑制:这是指酶促反应终产物对酶活力的抑制,细胞利用反馈抑制控制酶活力的情况较为普遍。这种抑制是在多酶系反应中产生,一系列酶促反应的终产物对第一个酶起抑制作用。
X对酶a的作用机制是使酶a起别构而降低活力
两种需要掌握的非特异的磷酸二酯酶
蛇毒磷酸二酯酶:从游离的3‘-羟基端逐个解下5‘-核苷酸
牛脾磷酸二酯酶:从游离的5‘-羟基端逐个解下3‘-核苷酸
【嘌呤核糖核苷酸】
从头合成:以CO2、甲酸盐、Gn、Asp和Gy作为合成嘌呤环的前体,从5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)开始,经10步反应生成次黄嘌呤(IMP),再生成腺嘌呤核苷酸(AMP)
补救途径——当从头合成途径由于某种原因受阻时,就可利用“补救”途径,即利用体内已有的嘌呤碱或嘌呤核苷合成嘌呤核苷酸,这对生物体来说就更为经济。
意义:代谢再利用,减少代谢物阻遏和积累。
【嘧啶核糖核苷酸】
从头合成:以氨甲酰磷酸和Asp作为合成嘧啶环的前体,首先合成嘧啶环,再与磷酸核糖结合成为乳清苷酸,然后生成尿嘧啶核苷酸。其它嘧啶核苷酸则由尿嘧啶核苷酸转变而成。
补救途径除了上面的从头合成途径外,还有利用体内已有的嘧啶或嘧啶核苷来合成嘧啶核苷酸的补救途径。在嘧啶核苷激酶作用下,外源性的或核苷酸代谢产生的嘧啶碱和核苷可以通过下列途径合成嘧啶核苷酸。
意义:代谢再利用,减少代谢物阻遏和积累。
【DNA半保留复制】
证据:氮同位素示踪试验和放射自显影法
意义:保持DNA在代谢上的稳定性
复制子(rpin):基因组能独立进行复制的单位叫复制子,每个复制子都含有控制复制起始的rigin和终止复制的trins。
双向复制(bi-irtina)、单向复制(niirtina);
复制叉(rpiatinfrk)或生长点(grngpint)
多复制子(ti-rpiatin)
这种能催化DNA合成的酶称DNA聚合酶(DNApyras)
具有5′至3′的聚合活性,需要引物链的存在
具有核酸外切酶活性
①3′→5′外切酶活性
②5′→3′外切酶活性
大肠杆菌有三种DNA聚合酶,即DNA聚合酶I、II和III
【DNA聚合酶I是一种多功能酶】
(1)沿5’→3’方向延长DNA链(DNA聚合酶活力)
(2)由3’端水解DNA链(3’→5’核酸外切酶活力)
(3)由5’端水解DNA链(5’→3’核酸外切酶活力)等功能
【DNA聚合酶II】--只具有3’→5’核酸外切酶活力
【DNA聚合酶III】--真正起复制作用的酶,对温度敏感(看414页)
【复制准确性的保证】
DNA复制过程中碱基的配对受到双重核对,即DNA聚合酶的选择作用和3’→5’外切酶的校正作用。
解螺旋酶
DNA拓扑异构酶(解旋酶)
引物酶和引发体
引物酶RNA聚合酶DnaG(RNA聚合酶)
引发体DnaA辨认复制启始点,再结合DnaB,DnaC及其他复制因子形成复合体
【DNA的损伤】
[定义]某些理化因子,如紫外线、电离辐射和化学诱变剂等,作用于DNA,造成其结构和功能的破坏,从而引起生物突变和致死的效应。
[常见的损伤方式]嘧啶二聚体的形成
[DNA损伤的修复是生物在长期进化过程中获得的一种能使DNA的损伤得到恢复的保护功能]
【DNA的损伤修复】
光修复--紫外光照射可使相邻的两个T形成二聚体,光修复酶可使二聚体解聚为单体状态,DNA完全恢复正常。光修复酶的激活需300-600μ波长的光,可见光激活了光复活酶,消除由于紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。
暗修复(切除修复、重组修复和SOS修复)
ü切除修复参与的酶--核酸内切酶,pⅠ,DNA连接酶
ü重组修复--重组蛋白RA,pⅠ,连接酶参与,损伤会保留下去
ü诱导修复和应急反应(SOS):包括避免差的修复和倾向差的修复
ü
ü两个方面
【突变】-----DNA分子上碱基的改变,分为自发突变、人工诱变
【意义】
1.突变是进化、分化的分子基础
2.只有基因型改变的突变
3.致死性的突变
4.突变是某些疾病的发病基础
【突变分子改变的类型】
(1)碱基对的置换——如配(点突变),一个碱基改变
(2)移码突变——如缺失、插入和框移突变,片段插入或缺失
(3)重排——较大片段重组或重排
基因重组(gntirbinatin)——整段DNA在细胞内或细胞间,甚至不同物种间进行交换,并能在新的位置上复制,转录和翻译
DNA克隆
克隆(n)性繁殖
分子克隆(DNA克隆)—应用酶学的方法,在体外将目的基因与载体DNA结合成一具有自我复制能力的DNA分子(复制子、重组体),继而通过转化或转染宿主细胞、筛选出含有目的基因的转化子细胞,再进行扩增、提取获得大量同一DNA分子拷贝,或其表达产物。
基因克隆、DNA重组、
基因工程(gntinginring)
外源基因与载体的连接(DNA连接酶)
连接方式
1.粘性末端连接连接效率高
相同酶切末端
配伍末端
2.平端连接连接效率低
3.同聚物接尾法
4.人工接头法
重组体的筛选srning/stin
1.直接选择法
抗药性标志选择
标志补救表达产物与营养缺陷互补
α—互补蓝白斑筛选
分子杂交探针
原位杂交/Sthrn印迹法
限制性酶切图谱/PCR
2.非直接选择法免疫学方法
基因治疗—就是向有功能缺陷的细胞补充相应功能基因,以纠正或补偿其基因缺陷,从而达到治疗的目的。
1、基因置换
2、基因修正
3、基因修饰产物补偿缺陷细胞
4、基因失活反义技术封闭基因,抑制有害基因
对象体细胞生殖细胞
【RNA聚合酶】
生物体以DNA为模板合成RNA的过程,转录所需的酶(依赖DNA的RNA聚合酶)
【复制和转录的异同点】
相同点:1.都以DNA为模板
2.原料为核苷酸
3.合成方向均为5′→3′方向
4.都需要依赖DNA的聚合酶
5.遵守碱基互补配对规律
6.产物为多聚核苷酸链
不同点:复制转录
模板两股链均作为模板模板链作为模板
原料NTPNTP
聚合酶DNA聚合酶RNA聚合酶
产物子代DNA双链RNA;tRNA;rRNA
配对A-T;G-CA-U;T-A;G-C
引物需RNA引物不需要引物
方式(特点)半保留复制不对称转录
【转录单位】
RNA链的转录起始于DNA模板的一个特定位点(启动子prtr),并在另一位点处终止(终止子trinatr),此转录区域称为转录单位。
【不对称转录】
DNA分子上一股可转录,另一股不转录;模板链并非永远在同一单链上。
两股DNA单链中只有一股可转录,可作为模板转录成RNA的一股称为模板链,对应的一股互补链称为编码链.能转录出RNA然后指导蛋白质合成的部分称为结构基因.
原核生物的RNA聚合酶大肠杆菌
分子量为480kD,由四个亚基组成α2ββ′σ(全酶)
去掉σ亚基称为核心酶
Rna聚合酶
【真核生物的rna聚合酶】
原核生物的RNA聚合酶是结合到DNA的启动区开始转录的,靠其σ亚基辨认启动区。
启动区具有共有的序列称为保守序列或一致性序列.
【σ亚基的作用】
识别启动子
启动RNA的合成
【核心酶的作用】
是只能使已开始合成的RNA链延长(456页表36-1)
【σ因子】
识别不同启动子的能力不同,体现在不同基因具有不同的转录效率。
【启动子】--(prtr,也称启动基因)
指RNA聚合酶能识别、结合和开始转录的一段DNA序列
《RNA聚合酶催化的转录过程可分为起始、延长和终止三个步骤
【转录起始】
RNA聚合酶与模板DNA的特定部位,即启动子的某一部位结合.
RNA酶结合到DNA链上,DNA双链部分解开形成转录空泡.
原核生物由σ因子辨认转录起始位点,真核生物在-35区有5′-TTGACA,在-10区有TATAAT盒
转录起始不需引物,第一个磷酸二酯键形成后,σ亚单位即脱落下来.
【转录的延伸】
2原核生物和真核生物基本相同
2σ亚基脱落,核心酶构象改变
2RNA的5′端伸展再转录空泡之外
2模板为A,转录产物相应为U
原核生物的转录和翻译同时进行
【转录的终止】
(1)原核生物转录终止的模式:
2ρ依赖因子(ρ因子能与RNA结合,还具有ATP酶和解链酶的活性)
2不依赖ρ因子(终止区的碱基可形成特殊的结,RNA3′形成茎环结构和一串寡聚U)
(2)真核生物的转录终止
2编码链上存在转录终止的修饰点AATAAA
2真核生物RNA带有pyA尾巴
【真核生物RNA的转录后加工】
(一)首、尾的修饰
5′--端帽子结构的形(7GpppG)--0型帽子、Ⅰ型帽子
3′--端pyA尾巴的生成
(二)真核生物RNA前体的剪接
①hnRNA和snRNA
--hnRNA→RNA
--snRNAU族300个核苷酸组成
?与核内蛋白质组成snRNP
?与内含子的剪切有关
②断裂基因(spitgn)
?外显子(xn)
?内含子(intrn)
③RNA的剪接—套索剪切模式
【真核生物tRNA的转录后加工】
【真核生物rRNA转录后加工】
[高度重复序列]
真核细胞的rRNA基因(rDNA)属于称为丰富基因族的DNA序列
【启动子】是指RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列
【转录因子】RNA聚合酶在进行转录时常需要一些辅助因子(蛋白质)参与作用
【终止子】提供转录停止信号的一段DNA序列
【终止因子】协助RNA聚合酶识别终止信号的辅助因子(蛋白质)
【核酶(ribzy)】具有催化活性的RNA
【通读(rathrgh)】
有些终止子的作用可被特异的因子所阻止,使RNA聚合酶得以越过终止子继续转录的这种现象,这类引起抗终止作用的蛋白质称为抗终止因子。
所有原核生物的终止子在终止点之前均有一个回文结构
转录的RNA可形成“发夹结构”,NsA识别终止子。
以RNA为模板合成RNA,是病毒RNA的特殊繁殖方式,RNA复制酶需要专一性的RNA模板(例如Qβ噬菌体的RNA复制酶只能用Qβ病毒RNA为模板,它不用寄主的RNA为模板)--复制酶不存在于正常大肠杆菌细胞中,只有受感染时,寄主细胞才产生复制酶
【逆转录】
以RNA为模板,按RNA中的核苷酸顺序合成DNA,这与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反(如劳氏病毒则以RNA为模板反转录为DNA,然后再从DNA转录为RNA)
逆转录酶:RNA指导的DNA聚合酶
【RNA的信息加工】是指RNA在传递遗传信息过程中进行信息抽提、信号转换、消除差、调节信息流等作用
应用生物化学和遗传学研究技术,已经证明三个碱基编码一个氨基酸,所以称它为三联体密码(tript)或密码子(n)。
【阅读框架(raingfra)】
从起点至终止信号之间所阅读的碱基对,称为一个读码框架。
【移码和移码突变】
插入或去掉一个碱基,就会使以后的读码发生误,这称移码,由于移码引起的突变称移码突变
【遗传密码的简并性】
大多数氨基酸有几组不同的密码子,这一现象称密码的简并,可以编码相同氨基酸的密码子称同义密码子,仅Trp和Mt只有一个密码子。
生物学意义:可以减少有害突变,对物种稳定起一定作用
密码子中第三位碱基具有较小的专一性
称“摆动性”或“变偶性”,512页
有三组不编码任何氨基酸,而是多肽合成终止密码子:UAA;UAG;UGA。此外AUG既是甲硫氨酸的密码子,又是肽链合成的起始密码子。
遗传密码是近于通用的,线粒体DNA的编码方式与通常遗传密码有所不同,称变异性
变异性
简并性
专一性
不重叠
标点符号
分子生物学
蛋白质三级结构预测非常困难(同源建模是目前唯一有效的方法)
但是二级结构(局部结构,不同氨基酸对其不同结构具有明显倾向性)预测可行
双螺旋稳定的因素
氢键
碱基堆积力
离子键
DNA标准二级结构:
ABZ和三螺旋
DNA三级结构:
超螺旋
RNA的二级结构主要取决于它的碱基组成,其二级结构的多样性可以和蛋白质相媲美
tRNA则可形成倒L型三级结构
构成tRNA二级结构的要素有:环、茎和臂
tRNA三级结构形成的原因是D环上的碱基与不变碱基以及TψC环上的碱基之间的发生的氢键作用
构成RNA三级结构的主要元件
原核生物多为多顺反子
真核生物多为单顺反子,5′端具有帽子,3′端具有多聚腺苷酸尾巴。
出现在RNA分子上最多的二级结构部件也是茎环结构。RNA分子的二级结构,特别是两端的二级结构对于翻译有影响,而某些RNA借助于末端特殊的二级结构对基因的表达进行调控。
【核酸的理化性质】
紫外吸收
酸碱解离
沉淀(水乙醇)
变性、复性和杂交
水解
变性、复性、增色效应、T、减色效应、退火
【DNA的T值影响因素】
DNA的均一性
G-C含量
H-离子强度和特殊的化学试剂的影响
【DNA复性的影响因素】
温度、离子强度、DNA浓度和DNA序列的复杂度
【核酸水解】
酸水解
碱水解
酶促水解
核酸的分离、纯化和定量
核酸的抽取
两种核蛋白的分离
蛋白质的去除
核酸的沉淀
电泳
离心
层析
核酸的纯度的检测和定量
【冈崎片段】
在复制叉中不连续合成的DNA片段
【前导链】
连续合成的DNA子链
【后随链】
不连续合成的DNA子链,也叫滞后链
【单链DNA结合蛋白(SSB)】
本身没有酶活性,通过与DNA单链区段的结合在DNA复制、修复和重组中发挥以下作用:
暂时维持DNA的单链状态,防止互补的单链在作为复制模板之前重新退火成双螺旋;
防止DNA的单链区域自发形成链内二级结构,以消除它们对DNA聚合酶进行性的影响;
包被DNA的单链区段,防止核酸酶对DNA单链区域的水解;
刺激某些酶的活性。
【DNA拓扑异构酶】
?一类通过催化DNA链的断裂、旋转和重新连接而直接改变DNA拓扑学性质的酶。
?解决在DNA复制、转录、重组和染色质重塑过程中遇到的拓扑学障碍
?能够细调细胞内DNA的超螺旋程度,以促进DNA与蛋白质的相互作用,同时防止DNA形成有害的过度超螺旋
?按照DNA链的断裂方式,拓扑异构酶被分为I型和II型
?II型拓扑异构酶主要参与DNA复制,既可以在DNA分子中引入有利于复制的负超螺旋,又可以及时清除复制叉前进中形成的正超螺旋,还能分开复制结束后缠绕在一起的两个子代DNA分子,其催化的反应依赖于ATP
【DNA引发酶】
是一种专门用来起动或引发DNA合成的酶,是DNA复制所必须的,前导链引发一次,后随链引发多次
原核细胞内切除RNA的酶是DNA聚合酶I或核糖核酸酶H。
真核细胞负责切除RNA引物的酶是RNasHⅠ/FEN1或FEN1/Dna2。
【DNA连接酶】
作用:DNA复制过程中的作用是“缝合”后随链上相邻的冈崎片段,使不连续合成的后随链成为一条连续的链
定义:是一类催化一个双螺旋DNA内相邻核苷酸3′-羟基和5′-磷酸甚至两个双螺旋DNA两端的3′-羟基和5′-磷酸发生连接反应形成3′,5′-磷酸二酯键的酶。
分类:第一类使用NAD+,第二类使用ATP。细菌的DNA连接酶属于第一类,真核细胞、古菌、病毒和噬菌体的连接酶属于第二类(消耗能量)
【端粒酶】--端聚酶
蛋白质和RNA两种成分组成,其中蛋白质具有逆转录酶的活性,而RNA含有1.5拷贝的端粒DNA重复序列,这一部分序列作为逆转录酶的模板
形成特定的二级结构,作为模板的那一部分序列处于单链状态,以方便它与端粒区的重复序列结合,并有效地充当逆转录的模板
滚环复制(某些噬菌体(如M13和ФX174)DNA和一些小的质粒(如枯草杆菌内的pIM13质粒)在宿主细胞内通过滚环复制方式扩增DNA)
D环复制(线粒体和叶绿体DNA的复制方式)
催化线粒体DNA复制的酶是DNA聚合酶γ
【线粒体末端复制问题的解决】
使用端聚酶;
将线形DNA暂时转变为环形DNA;
经重组形成串联体;
滚环复制;
使用蛋白质作为引物。
【DNA复制的高度忠实性】
四种NTPs浓度的平衡
DNA聚合酶的高度选择性
DNA聚合酶的自我校对
配修复
使用RNA作为引物
逆转录酶具有三个酶活性:
(1)5'→3'的依赖于RNA的DNA聚合酶活性,该活性用来催化负链DNA的合成;
(2)核糖核酸酶H活性,该活性用来水解tRNA引物和基因组RNA;(
(3)5'→3'的依赖于DNA的DNA聚合酶活性,该活性用来合成正链DNA。
逆转录酶的聚合酶活性与其他聚合酶一样位于由三个结构域折叠成的“手掌-手指-拇指”模体之中,但核糖核酸酶H活性位于另外一个结构域之中。