第10章DNA的生物合成.ppt

第10章 西医综合考试大纲 1. DNA的半保留复制及复制的酶。 2. DNA复制的基本过程。 3. 逆转录的概念、逆转录酶、逆转录的过程、逆转录的意义。 4. DNA的损伤（突变）及修复。 第 一 节 复制的方式 ——半保留复制(semi-conservative replication) 双向复制(bidirectional replication) 半不连续复制(semi-discontinuous replication) 一、半保留复制是DNA复制的基本特征 DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链，各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全从新合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列一致。这种复制方式称为半保留复制。 二、DNA复制从起始点向两个方向延伸形成双向复制 原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。 二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol 细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。 蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。 真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。 复制的起始需要DNA-pol α（引物酶活性）和DNA-pol δ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶、复制因子(RF)、增殖细胞核抗原（PCNA）和蛋白激酶[调节亚基即细胞周期蛋白(Cyclin)、催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶(CDK)]。 （二）真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换 DNA-pol δ和 DNA-pol α分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，DNA-pol δ通过PCNA的协同作用，逐步取代pol α，在RNA引物的3?-OH基础上连续合成领头链。随从链引物也由pol α催化合成。然后由PCNA协同，pol δ置换pol α，继续合成DNA子链。 逆转录酶的作用特点和活性 逆转录酶的作用特点 以RNA为模板。 以dNTP为原料。 需要病毒体内的tRNA为引物。 合成方向5? ? 3? 逆转录酶的活性 具有RDDP活性。 具有RNase活性。 具有DDDP活性。 二、多种化学或物理因素可诱发突变 大量的突变属于自发突变。 实验室用来诱发突变，也是生活环境中导致突变的因素，主要有物理和化学因素。 物理因素：紫外线引起嘧啶二聚体。 化学因素：引起点突变。 （二）核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形 改变拓扑状态 切断、整理后的两链 拓扑酶 不连续→连续链 复制中不连续的两条单链 连接酶 (dNTP)n+1 游离dNTP去PPi 引物或延长中的新链 DNA聚合酶 结果 提供5?-P 提供核糖3?-OH DNA聚合酶、拓扑酶和连接酶催化3?,5?-磷酸二酯键生成的比较 DNA聚合酶、拓扑酶和连接酶在DNA复制中都可以催化 3?,5?-磷酸二酯键的生成。 DNA生物合成过程 The Process of DNA Replication 第 三 节 （一）复制起始：DNA解链形成引发体 需要解决两个问题： 1. DNA解开成单链，提供模板。 2. 形成引发体，合成引物，提供3?-OH末端。 一、原核生物的DNA生物合成 引发体 含有解螺旋酶、Dna C蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。 引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。 引物 （二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制 复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。 RNA酶切除引物。 DNA-pol Ⅰ填补空缺，需底物dNTP。 DNA连接酶连接切口，需消耗ATP。 （三）复制的终止过程：切除引物、填补空缺、连接切口 5? 5? 5? RNA酶 OH P 5? DNA-pol Ⅰ dNTP 5? 5? P ATP ADP+Pi 5? 5? DNA连接酶 随从链上不连续性片段的连接： 哺乳动物的细胞周期 DNA合成期 G1 G2 S M 二、真核生物的DNA生物合成 （一）真核生物复制的起始与原核基本相似 G2→M期 Cyclin A, B CDK1（CDC2） G2期 Cyclin D1, D2, D3 CDK3和C