中国医科大基础医学生物化学课件 第十间 DNA的生物合成.ppt

DNA的生物合成 复制(replication)： 以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。 本章主要内容： ? 复制的基本规律 ? DNA复制的酶学和拓扑学变化 ? 复制的过程 ? 逆转录和其他复制方式 ? DNA损伤(突变)与修复 半保留复制 (semi-conservative replication) 双向复制 (bidirectional replication) 半不连续复制 (semi-discontinuous replication) 方向性和高保真性 一、半保留复制的实验依据和意义 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，另一股单链则完全重新合成。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、双向复制 原核生物： ? 基因组是环状DNA ? 只有一个复制起始点 复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸相反的复制叉，称为双向复制。 复制时双链打开，分开成两股，各自作为模板，子链沿模板延长所形成的Y字形的结构称为复制叉(replication fork) 。 在原核生物双向复制中，DNA被描述为眼睛状。为说明方便而做的图为?形。 　 真核生物： ? 染色体DNA有多个复制起始点。 ? 两个起始点之间的DNA片段称为复制子(replicon)。 ? 复制子是独立完成复制的功能单位。 真核生物多个复制起始点、复制子与复制叉 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的这股链称为领头链。 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称为随从链。 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制的半不连续性。 冈崎片段： ? 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射自显影技术，观察到DNA复制中出现一些不连续的片段，将这些不连续的片段称为冈崎片段。 ? 原核生物: 1000~2000个核苷酸 ? 真核生物: 100~200个核苷酸 DNA复制的体系 底物: dNTP (dATP、dGTP 、dCTP 、dTTP) 聚合酶: 依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-pol) 模板: 解开成单链的DNA母链 引物: 提供3-OH末端的寡核苷酸 其他酶和蛋白质因子: 拓扑异构酶、解螺旋酶、单链DNA结合蛋白、引物酶、连接酶 聚合反应的特点 DNA 新链生成需引物和模板； 新链的延长只可沿5? → 3?方向进行 。 二、DNA聚合酶 全称：依赖DNA的DNA聚合酶 (DNA-dependent DNA polymerase) 简称：DNA-pol 1959 年获诺贝尔生理学或医学奖 聚合反应机理 聚合反应的特点 ? 以单链DNA为模板 ? 以dNTP为原料 ? 引物提供3-OH ? 聚合方向为5 →3 ? 遵守碱基互补规律 （一）原核生物的DNA聚合酶 ? DNA-pol Ⅰ ? DNA-pol Ⅱ ? DNA-pol Ⅲ ? DNA-pol Ⅳ ? DNA-pol Ⅴ DNA聚合酶II (DNA-pol II) ? 具有5′→3′的聚合酶活性。 ? 只是在无polⅠ及polⅢ的情况下暂时 起作用。 ? 对模板的特异性不高, 参与DNA损伤 的应急状态修复。 DNA聚合酶III (DNA-pol III) 是复制延长中真正起催化作用的酶。 由10种亚基组成不对称的聚合体。 α，ε，θ亚基组成核心酶，α亚基具有5→3的聚合活性，ε亚基具有3→5外切酶活性， θ亚基可能起组装作用。 β亚基(DNA夹子)能夹稳模板链，负责酶沿DNA模板滑动的作用。 其余亚基统称为γ-复合物, 是DN