生物化学10_1课件.pptVIP

中心法则 10 DNA的生物合成 10.1 半保留复制 10.2 参与DNA生物合成的酶 10.3 以DNA为模板合成DNA的过程 10.4 DNA损伤与修复 10.5 以RNA为模板合成DNA的过程 10.1 半保留复制 10.1.1 半保留复制的实验证据 10.1.2 半保留复制的意义 DNA 复制是半保留复制 10.1.1 半保留复制的实验证据 10.1.2 半保留复制的意义 按半保留复制的方式，子代保留了亲代 DNA 的全部遗传信息，保证了遗传信息的相对稳定，是物种稳定性的分子基础。 10.2 参与DNA生物合成的酶 10.2.1 DNA聚合酶 10.2.2 DNA分子的拓扑学变化和相关酶 10.2.3 引物酶 10.2.4 DNA连接酶 10.2.1 DNA聚合酶 以 DNA 聚合酶I 为代表说明三个酶的共性: （1）是一个模板指导酶。 （2）聚合需要引物。 （3）具有水解作用。 （1）模板指导酶 即需要打开的 DNA 单链作为模板才能合成子链。此酶催化的底物：必须是脱氧的核苷 5’-三磷酸（dATP、dGTP、dTTP和dCTP）； 只有当所有 4 种脱氧核苷三磷酸以及 DNA 模板存在时，才能实现 DNA 的合成。 （2）需要引物 DNA 聚合酶Ⅰ只能将脱氧核苷酸加于已存在的DNA 或 RNA 链的 3’-羟基上，否则不能合成。 这是一个耗能反应，每合成一个核苷酸消耗 2 分子ATP。聚合反应是延着 5’→3’ 的方向进行。 （3）具有水解作用 3’ →5’外切活力的作用：复制 “校对”作用。 从DNA 链 3’- 羟基端逐个水解成单核苷酸的作用。 5’→3’ 外切活力的作用：从 5’ 端切去 引物 RNA 的功能。从 5’ 端对 DNA 进行水解的作用。 这两种酶活性称为DNA 聚合酶的外切活力，对 DNA 的复制都是十分重要的。 大肠杆菌体内各聚合酶作用： 聚合酶 Ⅲ 是复制时的主要聚合酶； 聚合酶 I 主要负责消除引物并用脱氧核苷酸填满内隙； 聚合酶Ⅱ的作用尚不清楚。 DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ 它们涉及DNA的错误倾向修复。当DNA受到严重损伤时，既可诱导产生这两个酶，使修复缺乏准确性，因而出现高突变率。它能在DNA 许多损伤部位继续复制，在跨越损伤部位时就造成了错误倾向的复制。高突变率虽会杀死许多细胞，但至少可以克服复制障碍，使少数突变的细胞得以存活。 DNA 聚合酶 Ⅲ： 它至少由 8 种亚基组成。这种组装体使酶的催化能力、准确性大为提高。它紧紧地结合于模板，每秒钟聚合 1000 多个核苷酸。 许多亚基的功能目前还不清楚，已知催化活性位于α亚基， β亚基大约把酶的核心夹于模板上，从而提高全酶的工作能力， 3’→5’核酸外切酶活性位于ε亚基。聚合酶Ⅲ全酶形成一个对称的二聚体。这种结构使复制的先导链及后随链在全酶上同时、同方向合成。 真核生物的 DNA聚合酶 真核生物DNA聚合酶现已发现至少有5种，分别称为DNA-pol α、β、γ、δ、ε。 DNA-pol α和δ都是在复制延长中起催化作用。DNA-pol ε则与原核生物的DNA-pol I相似，在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。 DNA-pol β也只是在没有其他DNA-pol时才发挥催化功能。 10.2.2 DNA分子的拓扑学变化和相关酶 10.2.2.1 解螺旋酶 10.2.2.2 DNA拓扑异构酶 10.2.2.3 单链DNA结合蛋白 10.2.2.1 解螺旋酶 一种称为解螺旋酶Ⅱ或解螺旋酶Ⅲ，与随后链的模板DNA结合，沿5′→3′方向运动；一种称为Rep蛋白，和前导链的模板DNA结合，沿3′→5′方向运动。 10.2.2.2 DNA拓扑异构酶 原核生物中与复制有关的主要是DNA拓扑异构酶Ⅱ，又称DNA解旋酶（DNA gyrase），发挥作用需ATP水解供能。 真核生物中TopoⅠ和Ⅱ均与复制有关。TopoⅠ不需消耗ATP，其酪氨酸残基能与DNA3′-磷酸基团形成共价结合的中间产物，它能使负或正超螺旋变为松驰态。 TopoⅡ的存在需要ATP供能，它不仅参与DNA复制，还促进两个子代分子的分离。 10.2.2.3 单链DNA结合蛋白 解螺旋酶沿复制叉方向向前推进产生了一段单链区，但是这种单链DNA不会长久存在，会很快重新配对形成双链DNA或被核酸酶降解。 SSBP能很快地和单链DN