第三章遗传物质的复制ppt.ppt

* DNA聚合酶可以在两个阶段中的一个或者两个提高碱基互补配对的准确性： l???????? 它可以细察每一个新的碱基是否与模版的碱基正确配对；比如说，通过特别的识别一些相配的化学特征。这是合成前的错误控制。 l???????? 或者它也可以细察已经加入链中的碱基是否配对正确，并且，在配对错误的情况下，去除新加入的碱基。这是一种校正的控制。 * 切口平移用新合成的材料取代一部分的先前的双链DNA 第一个被确认的酶是DNA聚合酶I，它是一种具有多种功能的酶。它是一个103KD的单多肽链，由基因座polA编码。这个链可以通过蛋白水解处理切成两个部分。 大一点的切割产物（68KD）叫做ｋｅｌｎｏｗ片段。它被用于体外的合成反应。它包含聚合酶和3-5外切酶，分别处在这个片段的不同区域。C端2/3的蛋白包括聚合酶活动点，而N端1/3包含校正用的外切酶。活动点在蛋白中相距~30A，表明加入和去除一个碱基之间是有空间上的间隔的。 小一些的片段（35KD）具有从5-3外切的能力，它可以切除小段的核苷酸，最多到10个碱基一次。这种行为和合成/校正行为配合。它提供了DNA聚合酶I以一种特殊的能力开始体外在DNA切口处的复制。（其他的DNA聚合酶没有这个能力。）在双链DNA磷酸二酯键被打断的地方，该酶可以延伸3-OH端。当新的DNA片段合成以后，它会取代原来双链中存在的同样的一段链。 这个切口平移的过程在图15.3中说明。被取代的链被酶的从5‘-3’的核酸外切作用分解。DNA的特性没有被改变，只是一段链被新合成的链取代以及切口的位置沿着双链移动以外。这是非常有实用价值的；切口平移是在体外将放射性的核苷酸引入DNA的一个主要的技术手段。 * X射线晶体学研究表明它有两个明显的裂隙，彼此接近垂直，其中一个裂隙为双链DNA的结合位点，另一个裂隙为聚合反应的催化位点以及单链模板的结构位点。3’-5’外切核酸酶位点十分靠近聚合酶位点。当模板链落入右手拇指与食指结构间的凹槽时，引起酶分子构相改变，使其握住核酸分子。聚合酶能辨别进入的底物核苷酸，是由于凹槽空间只允许底物与模板之间形成碱基配对。非配对碱基因空间位置不适合而不能进行聚合反应。这是酶对底物进行转移性识别的过程。 右手结构是所有核酸聚合酶的共同特征。 * ?亚基具有5’-3’合成ＤＮＡ的催化活性， ?亚基具有３‘——５’外切酶活性，提高聚合酶ＩＩＩ复制的保真性； ?亚基起组建复合酶体作用； 不带有?复合体的亚装配具有高度的进行性，其功能可能是合成前导链；带有?复合体的亚装配可以从模板上解离下来，其功能可能是合成后滞链。 * 研究复制的大部分知识是在体外系统获得的。对于原核生物复制机理的研究是建立在噬菌体的基础上，噬菌体由于它们几乎完全依赖于寄主的复制因子，成为研究大肠杆菌复制的最佳模型。 复制一般分为3个阶段：起始、延伸和中止。其间的反应和参与作用的酶和辅助因子各不同。在复制叉上，构成了复制体。ＤＮＡ复制到阶段表现在起复制体结构的变化上。 所有的ＤＮＡ分子都在复制起点处起始一轮复制。复制是在起始阶段进行控制的，一旦复制起始后，就会进行到底，直到整个基因组都复制。 * 一个所有DNA聚合酶都具有的特点是：它们不能够从自由的核苷开始初始化DNA链的合成。它们需要一个引物提供一个自由的3’-OH端可以加入核苷。这个引物可以具有多种形式，引导反应的种类在图中总结。 l???????? 一个RNA序列在模版上被合成，RNA链的3’-OH自由端会被DNA聚合酶延伸。这种方法通常在复制细胞DNA时被使用，也被一些病毒使用。 l???????? 一个事先形成的RNA和模版配对，允许它的3’-OH端被用来引导DNA的合成。这种机制在反转录病毒中被用来引导RNA的反转录。 l???????? 一个引导点在双链DNA中产生。最常见的机制是通过引入一个切口，如同在初始滚环复制。在这种情况下，事先形成的链由新生成的链替代。（注意这和前面图15.3介绍的切口平移的不同，切口平移中，DNA聚合酶I在切口同时生成并且降解DNA。） l???????? 一个蛋白质可以直接引导反应，它可以直接向DNA聚合酶提供一个核苷。这种反应有若干病毒采用，如腺病毒 * Ｍ１３进入寄主细胞后，寄主的ＳＳＢ蛋白结合在单链部分，ＲＮＡ聚合酶识别发夹结构，转录出RNA引物，从而破坏了发夹结构，转录中止，SSB结合于暴露出来的单链部分，DNA聚合酶以RNA为引物，开始互补链的合成。 G4 与M13 很相似，唯一的差别是由寄主的引发酶dnaG合成的。 从G4 与M13 来看，复制原点处发夹结构的存在对于复制似乎很重要，也许正是由于发夹结构的存在，复制机构较为简单，基本要素为ＳＳＢ蛋白、引发酶、 DNA聚合酶。 对 ?X174的复制结构要复杂