第十二章核酸的生物合成一.ppt

DNA的生物合成 复制(replication)： 以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。 本章主要内容： 复制的基本规律 DNA复制的酶学和拓扑学变化 复制的过程 逆转录和其他复制方式 DNA损伤(突变)与修复 半保留复制 双向复制 半不连续复制 方向性和高保真性 一、半保留复制的实验依据和意义 DNA两条链分别做模板各自合成一条新的DNA链，子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制。 二、双向复制 原核生物： ? 基因组是环状DNA ? 只有一个复制起始点 复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为双向复制。 复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的结构称为复制叉(replication fork) 。 在原核生物双向复制中，DNA被描述为眼睛状。为说明方便而做的图为?形。 　 真核生物： 染色体DNA有多个复制起始点。 两个起始点之间的DNA片段称为复制子(replicon)。 复制子是独立完成复制的功能单位。 真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉 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。 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。 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。 冈崎片段： 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射自显影技术，观察到DNA复制中出现一些不连续的片段，将这些不连续的片段称为冈崎片段。 原核生物: 1000~2000个核苷酸 真核生物: 100~200个核苷酸 DNA复制的体系 底物: dNTP (dATP、dGTP 、dCTP 、dTTP) 聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-pol) 模板: 解开成单链的DNA母链 引物: 提供3-OH末端的寡核苷酸 其他酶和蛋白质因子: 拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、连接酶 聚合反应的特点 DNA 新链生成需引物和模板； 新链的延长只可沿5? → 3?方向进行 。 二、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol 1959 年获诺贝尔生理学或医学奖 聚合反应机理 聚合反应的特点 以单链DNA为模板 以dNTP为原料 引物提供3-OH 聚合方向为5 →3 遵守碱基互补规律 （一）原核生物的DNA聚合酶 DNA-pol Ⅰ DNA-pol Ⅱ DNA-pol Ⅲ DNA聚合酶II (DNA-pol II) 具有5′→3′的聚合酶活性。 只是在无polⅠ及polⅢ的情况下暂时起作用。 对模板的特异性不高, 参与DNA损伤的应急状态修复。 DNA聚合酶III (DNA-pol III) 是复制延长中真正起催化作用的酶。 由10种亚基组成不对称的聚合体。 （一）DNA-pol的核酸外切酶活性和即时校读 （二）复制的保真性和碱基选择 单链DNA结合蛋白 (single stranded DNA binding protein, SSB) 在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整性。 引物酶(primase) 依赖DNA的RNA聚合酶。 可以催化游离NTP聚合。 在大肠杆菌，是dna G 基因的表达产物。 催化RNA引物的生成。 DNA解成单链 由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解开双链，SSB结合到单链上使其稳定。 原核细胞DNA的半不连续复制过程 ? 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。 ? 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(replication factor, RF)。 真核生物端粒的形成： 端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。 端粒酶(telomerase) 线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现