生物化学-dna生物合成

DNA的生物DNABiosynthesis(Replication1概23(replication)是以DNA为模板的DNA合成，是组的过程。在这个过程中，

子代4本章主 5 的基本BasicRulesofDNA6 双 (semi-discontinuous7DNA以半保留方式半保 的概念对规律，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。两个子这种方式称为半保留。8子链继 9密度梯含15N-DNA培

普通培养 半保 的意义按半保留方式，子代DNA与亲代DNA AAAAGGGGTTAACCTTGATTAGCG+GCGCGATCGTAGCGCGGTACTGC C A C T G G

二、 从起点向两个方向延原核生物组是环状DNA，只有一个起点（origin）。从起点开始，向两个方向进行解链，进行的是单点起始双向。中的放射自显影 真核生物每个 有多个起始点，是多复制子的。上把两个相邻起始点之间的距离定为一个子(replicon)。子是独立完成的功能单位。 三、 反应呈半不连续特领头(leading(lagging顺着解链方向生成的子链，是连续进行的，这股链称为领头链(leadingstrand)。另一股链因为的方向与解链方向相反，不能顺着解链方向连续延长，这股不连续的链称为后随链(laggingstrand)。中的不连续片段称为片段(okazakifragment)。领头链连续而随从链不连续，就是复 的酶学和拓扑学DNAReplication参与 的物质):聚合酶(polymerase):依赖DNA的DNA聚合酶，DNA-pol；模板(template):解开成单链的DNA (dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+RNA引 RNA引子代聚合反DNA新链生成需RNA引物和模板新链的延长只可沿5→3一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的DNApolymerase)简称：DNA-活性核酸外 AGCTTCAGGAT TCGAAGTCCTAGCGA 35外切酶活性53外切酶活性 （一）原核生物有3种DNA聚合DNA-polDNA-pol 原核生物的DNA聚合DNA-polDNA-polDNA-pol分子量组单肽？多亚基不对二聚分子数/细？5→3核酸外切酶活有无无突变后的致死 可 不可 可DNA聚合酶Ⅲ全酶 1个-复合物（、 2个-亚基分别和1个酶相互作用，其柔性连接区可以确保在叉1个全酶分子的2个酶能够相对独立运动，分别负责合成 DNA-pol N DNA-pol C5

大片段/Klenow片段5 DNA-polDNA-polIIDNA-polⅡ对模板的特异性不高，即使在已发生（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有5DNA-polDNA-polDNA-polDNA-polDNA-pol

真核生物的DNADNA-αβγδε分子量5→3聚合活性中？高高高3→5核酸外切酶活性--+++起始引低保线粒体延长子填补引物功 发，真度DNA链的主空隙，切物酶活的要酶除修复性制解螺旋重组酶活性 （一 的保真性依赖正确的碱基选 核酸外切酶(exonuclease)是指能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活 （一）多种酶参与DNA解链和稳原核生 起始的相关蛋白蛋白质 通用 功DnaA(dnaA)DnaB(dnaB)DnaC(dnaC)DnaG(dnaG)拓扑异构酶(gyrA,

E. 引物酶(primase)—— 单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在中维持模板处于单链状（二）DNA拓扑异构酶改变DNA8解链过程中正超螺拓扑异拓扑异作用机制构酶

构酶

拓扑酶 DNA连接酶(DNAligase)作用方连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相DNA连接酶O

DNAO

功能 原核生物 过TheProcessofDNAReplicationin一 的起起始是中较为复杂的环节，在此过程中，各种酶和蛋白因子在起始点处装配引发体，形成叉并合成RNA引物。 （一）DNA的解 TTATTT··· ATT···GATCTCTTATTAG ···TGTGGATTA-‖- ACA-‖-TTTGGATAA-‖- 原核生起始部位及（二）引物合成 体形Dna

DnaBDna

引体 叉的生二、DNA链的延的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以

dGTP dTTP

领头链后随链在 在三 的终 0

子链中的RNA引物被取

PDNA真核生物DNA生物合成TheProcessofDNABiosynthesisin

细胞能否，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种因子一、真核生 的起始与原核基本相真核生物每 有多个起始点，是子。有时序性，即子以分组方式的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和pol子(replicationfactor,RF)。 replicatingsequences，ARS）：复合物 起点识别复合物(ORC) 中B2的9个碱基与上述ARS共有序列相增殖细胞核抗原（proliferationcellnuclear NA）在起始和延长中起关键作用。PCNA为同源三聚体，具有与E.coliDNA聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动DNA，在RFC的作用下得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增殖真核 叉主要蛋白质的功蛋白 功Pol PolRNAseDNA连接Ⅰ

单链DNA结合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易结合激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活有依赖的聚合酶，促使结合于引物合成RNA-DNA 核酸酶，切除RNA引连 片DNA双螺旋解链，参与组 拓扑异构酶，去除负超螺旋（使解旋酶容易解旋），去 叉前方产生的超螺 DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在叉及引物生成后，DNA-polδ通过PCNA的协同作用，逐步取代polα，在RNA引物的3-OH基础上连续合成领头链。随从链引物也由polα催化合成。然后由PCNA协同，polδ置换polα，继续合成DNA子链。DNA聚合酶/转 三、真核生物DNA合成后立即组

引核小

四、端粒酶参与解 末 问 切除RNA引物有两种机依赖RNAseHⅠ/FEN1首先RNAseHⅠ利用核酸内切酶活性切割连接在冈崎片段5端的RN段，在RNA-DNA引物连接点旁留下然后FEN1利用53核酸外切酶活性切除这最后一依赖Dna2/FEN1解旋酶Dna2具有依赖DNA的ATPase和35解旋酶活性，其解旋作用可以使前一个片段的5端引物形成切除引的子染色单缩短的未的 + 端粒酶 组成 omeraseRNA, omeraseassociatedprotein1,hTP1) omerasereversetranscriptase,hTRT)端粒酶（omerase）是一种核糖白（RNP）， 端粒酶化延长DNA聚合 子进一步 复合物在G1期形成而在S期被激 replicativecomplex，pre-RC）。 每个细胞周期中仅一次。前 前recognitioncomplex，ORC） Pol和Pol结合，然后是Pol 逆转录和其 方ReplicationWays一、逆转 组RNA以转录机逆转录(reverse

逆转 细胞内的逆转录现象逆转录

RNA 单链

试管内合成cDNAcomplementary转录酶，作为获取工程目的的重要方法之一，此法

逆转录AAAATTT碱水TTTDNA二、逆转录的发现发展了中心 三、真核生物线粒体DNA按D环方 (D-loop DNA-polγD-环时需合成引物。mtDNA为双链，第一个引物以内环为模板延伸。至第二个起始点反向的延伸。最后完成两个双链环状DNA的复制。中呈字母D形状而得名。D环的特点是起始点不在双链DNA DNA损伤（突变）与修DNADamage(Mutation)and 损伤(DNAdamage)。一、突变的意（一）突变是进化、分化（二）突变导 型改（三）突变导（四）突变是某些疾病的二 突变的因物理因紫外线(ultraviolet,UV)化学

常见的化学诱变化合物类 作用 分子改如：5-

A5-BU

AT

GC羟胺类 T C

TAGC

CGAT

G DNA缺失三、突变的分子错配缺失

重排（一）错转颠

（二）缺失 和框。 （三）重 重排引起的两种地中海贫 四、DNA损伤的修修复修复的主要光修复(light bination（一）光修直接修复（directrepair）系统利用酶简单活修复系FAD激活生成地激发型H，再将电分布：分布广泛，除哺乳动物外均（二）切除

AA H