DNA的生物合成.ppt

中心法则的研究过程 第三篇 基因信息的传递 遗传信息流动方向－中心法则 半保留复制模式的实验证明 第十章 复制 半保留复制：DNA进行复制时，双螺旋结构解开而成为两股单链，各自作为模板，用于合成新的互补链。子代细胞出现新的DNA双链，其中一股单链是从亲代完整地接受过来的，另一股单链是完全重新合成，且与母链按碱基配对原则互补。也就是说，两个子代细胞的DNA双链，都和母细胞DNA碱基序列完全一致。 第一节 参与DNA复制的酶 底物：脱氧三磷酸核苷 聚合酶：依赖DNA的DNA聚合酶 模板：解开成单链的DNA母链 引物：一段寡核苷酸 其它酶和蛋白质因子:起解链、理顺双螺旋、稳定单链的作用。连接酶。 一、DNA聚合酶 大肠杆菌中有DNA聚合酶I，II和III。 Pol III被认为是原核生物细胞内真正起复制作用的酶。 Pol I可以被蛋白酶分成大小片段，大片段有DNA聚合酶的活性，称为Klenow片段。 真核生物中发现的DNA聚合酶有?、?、?和?。 DNA聚合酶催化的反应 5’到3’的聚合活性 (dNMP)n+dNTP?(dNMP)n+1+Ppi DNA聚合酶催化的反应 5’到3’的聚合活性 (dNMP)n+dNTP?(dNMP)n+1+Ppi 核酸外切酶活性(从5’或3’末端把核苷酸从核酸链上水解下来) DNA聚合酶的性质 以脱氧核苷酸三磷酸(dNTP)为前体催化合成DNA 需要模板和引物 不能起始合成新的DNA链 催化dNTP加到生长中的DNA的3’-OH末端 催化DNA合成的方向是5’到3’。 复制的保真性 DNA复制保真性至少依赖三种规律： 1.遵守严格的碱基配对规律。 2.聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能。 3.复制中出错时有即时的校读功能。 解旋、解链酶 复制应先解开DNA的超螺旋、双螺旋结构。 解旋、解链酶类：解链酶、DNA拓扑异构酶、单链DNA结合蛋白。 解链酶 解链酶是rep，它在ATP存在时解开DNA双链，每解开1对碱基，需要消耗2个ATP。另一种为解旋酶II。 在解链过程中，已解开的DNA双链之一，其解链方向与复制方向一致，称为领头链；另一链复制方向与解链方向相反，称为随从链。 DNA拓扑异构酶 拓扑酶对DNA分子的作用都是既能水解，又能连接磷酸二酯键。 拓扑酶I：不需要ATP，切断DNA双链中的一股，使DNA解链旋转中不打结，适当的时候又把切口封闭，使DNA变成松驰状态。 拓扑酶II在无ATP时，切断处于超螺旋的DNA分子，使超螺旋松驰。在有ATP时，松驰状态的DNA进入负超螺旋状态，断口在同一酶催化下再连接起来。 单链DNA结合蛋白 单链结合蛋白(SSB)的作用是在复制中维持模板处于单链状态并保护这种单链的完整性。 引物酶和引发体 复制是在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸的，催化引物合成的是一种RNA聚合酶，它不同于催化转录过程的RNA聚合酶，因此称为引物酶。 引物酶在模板的复制起始部位催化互补碱基的聚合，形成短片段RNA。在解链酶结合其它复制因子而可辨认起始点时，就可再结合引物酶，形成引发体。 DNA连接酶 DNA连接酶连接DNA链3’-OH末端和另一DNA链的5’-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。连接酶的催化作用在原核细胞需要消耗NAD＋，在真核细胞则消耗ATP。 连接酶连接的都是碱基互补基础上的双链中的单链缺口，它并没有连接单独存在的DNA单链或RNA单链的作用。 三种酶催化生成磷酸二酯键的比较 第二节 DNA复制过程 复制的起始 复制的延长 复制的终止 复制的起始 原核生物总是从一个固定的起始点开始，同时向两个方向进行的，称为双向复制。 真核细胞染色体比较复杂，可能有多个复制起始点，同时形成多个复制单位。 复制开始后由于DNA双链解开，在两股单链上进行复制，在电子显微镜下均看到伸展成叉状的复制现象，称为复制叉。 复制起始的步骤 1.引物酶按碱基配对规律合成RNA引物。 2.在DNA聚合酶III的作用下，靠酶的?亚基辨认引物，新链第一个脱氧核苷酸就加到引物的3’-OH末端上，形成磷酸二酯键。 3.DNA拓扑异构酶(可能主要是II型酶的作用)，在将要打结或已打结处作切口。 4.单链DNA结合蛋白(SSB)结合于开放的单链上，起稳定和保护单链模板的作用。 复制的延长 催化延长的酶在原核生物为pol III，在真核生物为DNA聚合酶?和?。 DNA复制延长的速度相当快，在细菌中约为2500bp/s。 高等生物DNA复制时延长速度可能慢一些，但它有多个起始点生成多个复制单位同时复制，总的复制速度与原核生物相差不多。 复制的不连续性 DNA双链的走向相反，而复制和引物合成总是从5’到3’方向延伸的。因此领头链可以顺解链方向延长。随从链复制方向与解链方向相反，因此必