第三章遗传信息传递教程方案.ppt

第三章 遗传信息的传递 第一节 DNA的复制 一 DNA复制的基本规律 （一）DNA半保留复制 在真核生物和原核生物中DNA的复制模式为半保留的。 DNA半保留复制：DNA复制时，旧的双链解开，分别以两条旧链为模板合成新的DNA双链，每条新合成的双链中含有一条新链和一条旧链。 （二） DNA的半不连续复制 DNA双链的极性相反，两条链均按5’ →3’方向复制，因此，在DNA复制时，随双链逐步解旋，一条链按5’ →3’连续合成，另一条链按5’ →3’不连续合成，称为半不连续（semidiscontinuous）。 连续合成的链比不连续的链的合成超前一步，故前者称为先导链（leading strand），后者称为后滞链（lagging strand）。后滞链形成的不连续的DNA片段称为冈崎片段（ Okazaki fragment）。 二 DNA复制酶和相关蛋白 （一）DNA聚合酶 1 原核生物的DNA聚合酶 大肠杆菌DNA聚合酶DNA Polymerases DNA Polymerases Ⅰ，DNA的修复 DNA Polymerases Ⅱ，功能不清楚 DNA Polymerases Ⅲ ，DNA的复制 DNA聚合酶Ⅰ（Pol Ⅰ） 1 具有5‘-3’聚合酶活性，催化脱氧核苷酸聚合作用。 2 具有 3‘-5’核酸外切酶活性，校正机制(proofreading)。由游离3‘-OH核苷酸激活，错配的碱基被切除。 3 具有5‘-3’核酸外切酶活性，作用于具有切口的双螺旋DNA，并在切口以外的配对区切割，使5‘-端DNA链降解为单核苷酸或寡核苷酸。 DNA聚合酶Ⅲ（ Pol Ⅲ） 是主要的聚合酶，细胞中以多亚基复合物形式存在，称为DNA聚合酶Ⅲ全酶（DNA polymerase Ⅲ，holoenzyme）。 Pol Ⅲ核心酶（core enzyme）由αεθ三个亚基组成，与聚合作用有关，其中α 为基因polC的产物，具有聚合酶活性， ε 为基因dnaQ的产物，具3‘-5’核酸外切酶活性。 θ 亚基功能不清楚。 不具有5‘-3’的核酸外切酶活性。 2 真核生物的DNA聚合酶 真核的DNA聚合酶有α、β、γ、δ和ε五种。 DNApol α含有180kDa的催化亚基和一个小亚基，小亚基含有两个小蛋白（60kDa和50kDa），具引发酶活性，后滞链DNA合成。 DNApol δ含有两个亚基（125kDa和25kDa），先导链DNA合成，并具3‘-5’外切酶活性。聚合作用需要分裂细胞核抗原（proliferating cellnucleus antigen PCNA）参与。 PCNA可增加DNApol δ与模板/引物的相互作用，使pol δ持续性增加。 （二）相关酶与蛋白质 1 解螺旋酶(helicase) :又称解链酶，利用ATP水解的能量使DNA双链的氢键解开，并在DNA链上沿一定方向移动。 2 单链结合蛋白(Single strand DNA binding protein, SSB) ，又称双螺旋稳定蛋白（helix destabilizing protein）。 结合于解旋的DNA单链上，防止单链水解或重新形成双螺旋。SSB与DNA的结合具有协同性（cooperativity），第一个SSB与DNA结合，是第二个SSB与DNA的结合更容易。 相关酶与蛋白质 3 引物酶（primerase）：催化RNA引物合成的酶。一般为3-5个碱基。 DNA的复制以RNA为引物，随模板特定序列上RNA的合成而开始。 4 旋转酶（拓扑异构酶Ⅱ） ：DNA复制过程中，随双螺旋的解链，在复制叉处产生张力，对于闭合环行DNA分子中形成正超螺旋，不利于复制，拓扑异构酶Ⅱ的参与，解除正超螺旋，引入负超螺旋，有利于DNA复制。 相关酶与蛋白质 5 DNA连接酶：DNA后随链的冈崎片段形成后，5‘端RNA引物被DNA聚合酶Ⅰ5‘→3’外切酶降解，通过切口移位形成DNA片段而填充，最后形成3’-羟基和5‘-磷酰基的缺口，由DNA连接酶（DNA ligase）封闭 DNA ligase的连接作用要求单链切口必须是3’-羟基和5‘-磷酰基，利用ATP或NAD+中磷酸酐键形成磷酸二酯键。 三 DNA复制的一般过程 （一）DNA的复制的起始 DNA是从一个起始位点开始复制的，复制 的调控就是复制起始的调控。一旦复制开始，就一定要完成，达到复制子的终点。 DNA复制从特定起始位点（原点origin）开始，多种起始蛋白结合到复制起始点，形成前复制复合体，并与DNA解链酶结合，解开DNA双