生物化学全-204核酸生物合成

中心法则◆转录翻译第十一章

DNA的生物第一节

DNA的生物第二节

DNA的损伤和修复第三节DNA重组第四节重组DNA技术科学家马修.梅塞尔(MatthewKeelson)福兰克林.斯塔尔(Franklin

Stahl)第一节

DNA的生物实验

:1958年Meselson

and

Stahl

将E.coli在15NH4Cl为惟一N源的培养基中15代，再转到14NH4Cl培养基中培养。结论？半保留每个子代DNA分子的一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的。一、DNA的方向5’→

3’半不连续复制二、

参与DNA

的酶和蛋白质因子除DNA聚合酶外，还有引物酶，解旋酶，拓扑异构酶，单链DNA结合蛋白和DNA连接酶等参与。1.

解旋酶（helicase）DnaB和后随链模板结合，沿5’

3’移动Rep

和先导链模版结合，沿3’

5’移动功能：使解旋后的DNA保持单链，不降解。2、单链DNA结合蛋白(SSB)3.

引物酶与

体引物酶（primase）:

催化

一小段与DNA模板互补的RNA作为引物。引物酶是一个单体多肽。体（Primosome）:引物酶本身没有

活

性，与其他蛋白质（DnaB、DnaC、DnaT、PriA、PriB、PriC等）组成的有活性的复合体，称

体。在特定位置形成

体的关键是priA具有将SSB从单链DNA上替代下来的功能。功能:

DNA链延伸的主要DNA聚合酶。多酶复合体（10亚基）。4.

DNA聚合酶

III滑动钳蛋白滑动钳装载复合物酶DNA聚合酶III具有5’

→3’聚合酶和3’

→5’外切酶活性（校正错配）酶组装滑动钳增加酶的二聚体化帮助滑动钳蛋白DNA模版5.

DNA聚合酶I功能：DNA修复和RNA引物的去除。Klenow片断（68KD）：具有5’

3’聚合酶和3’

5’外切酶活性小片段（35kD）：具有5’3’外切酶活性？？？Klenow

片断的结构6.

DNA聚合酶II、IV和VIV和V,

1999年发现。除知道II、IV和V参与DNA修复外,功能不完全清楚。在原核生物中，DNA

聚合酶Ⅲ是主要的

酶。DNA聚合酶Ⅰ的主要作用是修复作用，在DNA

中切除RNA

引物，并一段新的DN

段填补缺口。DNA

聚合酶Ⅱ主要作用是小缺口修复，具有5’

3’聚合酶和3’

5’外切酶活性。提问：为什么DNA

需要先RNA引物？1,有助于减少DNA起始处的突变。2，DNA聚合酶只能在已存在的3’-OH上添加核苷酸，却不能

第一个核苷酸。7.DNA连接酶

(ligase)功能：催化两条DN

段共价连接，在DNA

、修复、重组中都起重要作用。真核生物由ATP提供能量;大肠杆菌由NAD＋

作为辅酶。ATP或NAD+参与连接酶的连接反应8.拓扑异构酶（topoisomerase）拓扑异构酶I

或称ω蛋白:拓扑异构酶I

或称ω蛋白:瞬时打断双螺旋中的一条链,瞬时断裂的链绕完整的链旋转，然后再将断口重新连接。反应无需供给能量。只能消除负超螺旋，对正超螺旋无作用，每次作用改变的L值为+1。拓扑异构酶II拓扑异构酶II

：又称旋转酶（gyrase），可瞬时打断DNA的两条链,然后再将断口重新连接。需要ATP供能。时引入负超螺旋，消除

叉张力。每次作用改变的L值DNA前进时带来的为-2。三、原核生物DNA的

过程起始延伸终止叉和

起点（Origin）叉（replication

fork）：DNA分子上正在

的部位同时进行解链与

，该部位称

叉。（一）、DNA

起始的起始包括DNA起点双链解开和RNA引物的

。1、DnaA蛋白与四个9bp重复序列结合，然后，20－40个DnaA蛋白结合，形成起始复合体，促使双链DNA弯曲。2、DNA双链在 的3个富含AT的13bp序列处分离，DnaB（解旋酶）在DnaC（解旋酶安装蛋白）的帮助下结合于解链区，DnaB沿着解链方向移动，并逐步替换DnaA。3、单链DNA结合蛋白（SSB）结合在单链区，防止重新成单链或者降解。DNA拓扑异构酶Ⅱ消除拓扑张力，每个DnaB召集一个引物酶，形成

体，

一段RNA引物。（二）

、DNA

延伸环形DNA

时形成眼状结构（θ结构）（三）、

DNA

终止两个

叉在终止区停止，每个叉必须越过另一个

叉的终止位点。大肠杆菌

的终止Tus蛋白和Ter位点结合，抑制解旋酶活性，促使终止。四、真核生物DNA基本机制与原核生物一致：半保留半不连续方向为5’→3’具有3’→5’校对活性需要相似的酶差别：1

、真核生物

是多起点

，冈崎片段长100－200核甘酸，全部

完之前，各个起始点不能再起始。原核生物为单一起点，冈崎片段长1000－2000核甘酸，快速生长的原核细胞中，起始点上可以再起始。2.

真核生物DNA由聚合酶δ、α、ε共同完成3.真核生物引物酶与聚合酶相连，原核中引物酶与解旋酶相连。4.在滞后链成熟过程中，切除真核生物冈崎片断RNA引物的是RNaseH和FEN1，而原核为polI。PCNA

proliferating

cell

nuclear

antigen：与DNA聚合酶共同作用,功能类似滑动钳。FEN-1

FEN-1

nuclease：与RNAase

H共同作用,切除RNA引物。RP-A

replication

protein

A：作用与SSB相似。小结半保留半不连续？？大肠杆菌DNA聚合酶主要修复酶（哪几种活性？）次要修复酶酶（哪几种活性？）SOS修复SOS修复五、逆转录（revease

transcription）以RNA为模板

DNA的过程，由逆转录酶（reverse

transcriptase）催化。1970，Temin等首次在鸟类的劳氏肉瘤病毒上发现。逆转录

的生活周期RNA衣壳被膜逆转录酶转录RNA转译RNA整合入宿主细胞DNA进入细胞丢失被膜丢失衣壳逆转录cDNA衣壳蛋白被膜蛋白逆转录酶提问：有天生不会

HIV的人吗？研究表明：HIV在进入宿主细胞需要宿主细胞的帮助，即CD4-T淋巴细胞的CD4受体和CCR5辅助受体。CCR5

突变后，变成一个小分子，不再定位在细胞膜上。对HIV有抗性。约20%的白种人有这种突变，而黑色人种和黄色人种少有这种突变。六、端粒omere，生命时钟端粒DNA主要功能有：第一，保护第二，防止不被核酸酶降解；相互融合；的末端隐第三，为端粒酶提供底物，解决DNA缩，保证

的完全

。端粒有许多串联重复序列组成，一条链富含GT（较长），另一条富含CA（较短），末端成环。封闭

末端。原生动物四膜虫端粒的重复单位为TTGGGG哺乳类和其他脊椎动物的端粒为TTAGGG，串联重复500~3000次，序列长度在2kb到20kb之间不等。端粒酶（omerase）端粒酶在正常度。生殖细胞中有活性，维持端粒长端粒酶在正常粒不断缩短。组织中的活性被抑制，体细胞端在肿瘤中端粒酶被重新激活，可能参与恶性转化。端粒酶（

omerase）是一种逆转录酶，由蛋白质和RNA两部分组成，功能是延长端粒。•2009年

生理学或医学奖授予伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯

，以表彰他们发现了端粒和端粒酶保护

的机理。提问：原核生物怎样保持DNA

的忠实性？1，核糖核苷二磷酸还原酶调节，使