DNA的复制-生物化学-云南中医学院.ppt

第五章DNA的复制 DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。 生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。 DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代；通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。 在RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA分子中。因此，在这些生物体中，遗传信息的流向是RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代，通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，这种遗传信息的流向就丰富了中心法则的内容。 DNA dependent DNA polymerase——DDDP DNA dependent RNA polymerase——DDRP RNA dependent RNA polymerase——RDRP RNA dependent DNA polymerase——RDDP 第一节DNA复制概况 一、DNA复制的半保留性 DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semi-conservative replication)。 DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果： 二、复制起点的结构特征 DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点（复制子）。 在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。 三、RNA引物 参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。 RNA引物的大小，通常为1－10个核苷酸。RNA引物的碱基顺序，与其模板DNA的碱基顺序相配对。 四、双向复制 DNA复制时，以复制起始点为中心，向两个方向进行复制。但在低等生物中，也可进行单向复制（如滚环复制）。 五、DNA的半不连续复制 由于DNA聚合酶只能以5→3方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3→5。因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。 以3′→5′方向的亲代DNA链作模板的子代链在复制时基本上是连续进行的，其子代链的聚合方向为5′→3′，这一条链被称为前导链(leading strand)。而以5′→3′方向的亲代DNA链为模板的子代链在复制时则是不连续的，其链的聚合方向也是5′→3′，这条链被称为滞后链(lagging strand)。 由于亲代DNA双链在复制时是逐步解开的，因此，滞后链的合成也是一段一段的。DNA在复制时，由滞后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。 冈崎片段的大小，在原核生物中约为1000～2000个核苷酸，而在真核生物中约为100个核苷酸。 第二节　参与DNA复制的酶、相关蛋白及酶学机制 　　在细胞中，双螺旋DNA复制是DNA聚合酶催化的酶促反应过程。但DNA聚合酶只能延长已有的DNA或RNA引物链，不能从头起始DNA链的合成；而且在DNA复制中形成特殊的复制叉（或生长叉）结构区内，DNA双螺旋中的两条链缠绕在一起，要拷贝每一条链都必须将双螺旋DNA解旋（unwinding），并释放或吸收由此产生的扭力，这就要求双螺旋和超螺旋的解 一、DNA聚合酶与脱氧核糖核苷酸的聚合 polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质,可被特异的蛋白酶水解为两个片段，其中的大片段称为Klenow fragment，具有5→3聚合酶活性和3→5外切酶的活性。 pol Ⅲ由十种亚基组成，其中α亚基具有5′→3′聚合DNA的酶活性，因而具有复制DNA的功能；而ε亚基具有3′→5′外切酶的活性，因而与DNA复制的校正功能有关。 原核生物中的三种DNA聚合酶? 在真核生物中，目前发现的DNA聚合酶有五种，分别命名为DNA聚合酶α（pol α），DNA聚合酶β（polβ），DNA聚合酶γ（polγ），DNA聚合酶δ（pol δ），DNA聚合酶ε（polε）。 其中，参与染色体DNA复制的是polα（延长滞后链）和polδ（延长前导链），参与线粒体DNA复制的是polγ，polε与DNA损伤修复、校读和填补缺口有关，polβ只在其他聚合酶无活性时才发挥作用