北京大学生物化学课件第十一章DNA的生物合成 （复制）DNA Replication.pptx

第十一章DNA的生物合成 （复制）DNA Replication转录翻译DNARNA蛋白质反转录复制复制遗传信息传递的中心法则DNA的生物合成：细胞内合成DNA的过程1、复制：以DNA作为模板指导的DNA合成，即将DNA携带的信息传至子代DNA。2、 反转录：DNA合成也可以RNA为模扳指导合成作用，见于RNA病毒。3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时，损伤DNA可修复合成，校正错误，完成正确合成，以保持DNA结构 的稳定性和遗传信息的准确性。第一节 DNA 复制一、复制的特征（一）半保留复制---semiconservative replication 两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。[提问]? DNA的合成是否为全保留复制方式？? DNA的合成是否为混合式复制方式？? DNA的合成是否为半保留复制方式？[实验证据]：1957年 M.Meselson 和F.W.Stahl用大 肠杆菌为材料，在含15N和14N的NH4cl中培养证实了半保留复制方式。（图11-1） Cscl梯度离心的结果。（图11-2 ）（二）复制的起始点与方向亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动。（图11-3）1、复制起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位开始，此部位称复制起始点。（图11-3加）原核：仅含一个 ，约245 bp,特殊的重复序列。真核：多个起始点 例：酵母17号染色体含400个。2、复制方向：含三种机制?2个起点，2个叉，各合一条链（腺病毒）。?一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒ColEI?一个起点2个叉，不同方向合成两条链，此为常见方式。（图11-4）（三）半不连续合成semidiscontinuous replication 在DNA复制过程中，一条链是连续合成的，而另一条链是不连续合成。体内仅含催化5’?3’合成的DNA酶。60年代冈琦片段的发现解决了这个问题：?合成5’?3’前导链（leading strand）是连续的，方向与复制叉一致。?合成3’ ? 5’随从链时，方向与叉相反，合成不连续，各片段连成一条链。（图11-5）二、复制过程和参与酶及因子（一）复制的起始（分两步）1、螺旋的松弛与解链（1）拓扑异构酶---能改变DNA空间构型的酶作用： DNA复制时松弛超螺旋，以利复制叉的行进及DNA合成，合成后再引向超螺旋。功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应，分两型。?拓扑异构酶I （topoisomerase-- I ）作用：（图11-6加）松弛超螺旋，不需ATP, 机制：切开环状一条链打结与解结环状双链DNA的合成环连与解环连原核：对负超螺旋?正 真核：对正、负均有作用。?拓扑异构酶I I ----旋转酶（gyrase）作用：松弛超螺旋 松 + ATP 超 （ - ） 切开环状两条链打结与解结环连与解环连 （图11-6）（2）解链酶 （helicase）------复制蛋白rep作用：ATP供能时，解开DNA双链。 原核：编码解链酶的基因是dnaB,DnaB表示蛋白产物。前导链结合rep蛋白，随从链 结合解链酶II Ⅲ （图11-7）。（3）单链结合蛋白-single strand binding protein-SSB作用： ? SSB与解开DNA单链结合，保护稳定DNA。?与新复制DNA单链结合，以防降解。超螺旋DNA拓扑酶松弛解链酶解开双链SSB复制开始2、引发 （需引发酶及引发前体参与）（1）引物酶（primase）作用：以DNA为模板，自5’?3’合成RNA小片段, 3’末端为-OH，长短：十几到几十个核苷酸。原核：dnaG基因编码DnaG蛋白即引物酶。（2）引发前体（preprimosome）由多种蛋白因子组成复合物。作用：合成RNA引物，沿随从链复制叉的行进方向移动，在不同部位，合成RNA引物。总结：合成RNA引物，在引物3’-OH末段进行DNA片段合成。（表11-1）（二） DNA链的延长反应体系： DNA模板， DNA聚合酶， dNTP，引物，Mg2+离子 过程：引物3’-OH dNTP ? ppi 引物-dNMP反应式：DNA+dNTP ?（DNA）n+1+ppi反应机理：（图11-8加1）?磷亲核攻击。真核与原核中DNA聚合酶（DNA polymorase-DNApol有几种类型，作用方式相同，但各具特性及功能。1、大肠杆菌DNA聚合酶 （3种）（1）pol ?： ?催化5’?3’的聚合作用，合成20个核苷酸即离开模板，填充空隙。?有3’ ? 5’外切酶活性，去除错误碱基的校对作用。? 有5’?3’外切酶活性，去除RNA引物及修正错误碱基。（图11-8加2）（2） pol