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第13章 DNA的生物合成-复制DNA Biosynthesis--Repication 现代生物化学和分子生物学的一个最基本的观点—— 在生命有机体中，基因是唯一能够复制，并且能永远存在的单位， 而其意义最终须通过蛋白质才体现出来。 从DNA到蛋白质，遗传信息的流动遵循着中心法则。 单链结合蛋白（SSB，single stranded binding protein）稳定已经解开成两股的DNA单链，防止其退火复性。 7. 拓扑异构酶(DNA topoisomerase) DNA 分子中存在打结，缠绕、连环的超螺旋现象。 I 型酶： 切开双链中的一股，使DNA不致打结，切口的3’端可通过自由转动一周再与5’端磷酸连接，不需ATP。 II 型酶：切断处于超螺旋状态中双股链中的某个部位，通过切口使超螺旋松弛，利用ATP使DNA恢复复制所要求的负超螺旋状态。 (注: 拓扑一词的含义是指物体或图象作弹性移位而又保持物体不变的性质。) 8. DNA聚合酶（DNA polymerase） 聚合酶III ——主要的复制酶，兼有校读、纠错的功能 有从5’——3’ 延伸多核苷酸链的聚合酶活性，有模板依赖性，其延伸的方式是依据碱基互补配对的原则，将原料dNTP与末端核苷酸游离的3’ OH以3’,5’磷酸二酯键连接，同时释出一个PPi 。DNA聚合酶延伸多核苷酸链的方向总是5’ 3’ 有从3’——5’ 外切酶的活性，以切除可能错配的核苷酸 聚合酶 I 用于切除引物RNA,并填补留下的空隙 有从5’——3’ 延伸多核苷酸链的聚合酶的活性； 有从3’——5’ 外切酶的活性，以切除可能错配的核苷酸； 有从5’——3’ 外切酶的活性，其作用是切除引物 聚合酶II 活性弱,作用与聚合酶III相似 有从5’——3’延伸多核苷酸链的聚合酶活性； 有从3’——5’ 外切酶的活性 真核的DNA聚合酶 真核DNA的复制至少涉及5种复制酶，其中α、δ、ε参与染色体DNA的复制。 α有引物要求； β负责DNA的修复； γ的功能是线粒体DNA的复制。 9. DNA连接酶（ligase） 复制的起始在原核生物只有一个起始点（OriC），而在真核生物有多个起始点。 由DnaB（解螺旋酶）在DnaA 和DnaC协助下解链，形成复制叉（replication fork），SSB结合并稳定解开的单股DNA链；引物酶（DnaG）与上述因子、酶构成引发体（primosome），并合成RNA引物。解链造成的超螺旋，由拓扑异构酶实现超螺旋的转型，即把正超螺旋转变为有利于复制的负超螺旋。 这个过程由DNA聚合酶III催化，它是主要的复制酶。 领头链（leading chain）：为连续合成，合成方向与解链方向一致，它的模板DNA链是 5’——3’ 链。 滞后链（lagging chain ）：不连续合成，在RNA引物基础上分段合成DNA小片段（冈崎片段），方向与解链方向相反，它的模板DNA链是3’——5’链。 由此可见，整个DNA分子的复制是半不连续的。 直接修复：如光复活酶,普遍存在在生物机体中,可以把嘧啶二聚体恢复正常状态。 切除修复：找出损伤位置并切除，进行修复合成并连接。 重组修复： 先复制再修复。子代链在对应模板链的损伤 处留下缺口，先将同源母链DNA上相应的核苷酸片段转移替补，然后再合成一段序列填充缺口。 SOS系统：复杂的应急反应。既有避免差错的修复又有引起差错的修复，后者有高变异率但也增加了生存机会。 逆转录也称反转录，是以RNA为模板合成DNA的特殊复制方式（在某些生物如鸡的肉瘤病毒、HIV等）。 它们的遗传信息载体是RNA 而不是DNA。因此，在感染细胞时，首先经过逆转录作用成为双链DNA，才能整合到宿主基因组中去。 这个过程由逆转录酶催化，它具有以单链RNA为模板合成与其互补的DNA（cDNA），再水解杂交链上的RNA以及以cDNA为模板合成双链DNA三种活性。 逆转录现象和逆转录酶（reverse transcriptase）（H. Temin，1970）是分子生物学研究中的重大发现，是对经典中心法则重要补充。 * * 本章主要内容 中心法