南京农业大学生化课件RNA生物合成5131

第一节DNA的生物合成第一节DNA的生物合成一.DNA的复制复制部位：真核生物：细胞核原核生物：细胞质的核质区一.DNA的复制复制部位：(一)复制的反应n1dATPn2dCTPn3dGTPn4dTTPDNA聚合酶DNA模板DNA+（n1+n2+n3+n4)PPiPPi随即被焦磷酸酶水解，从而推动聚合反应的进行。一.DNA的复制(一)复制的反应n1dATPn2dCTPn3dGTP(二)复制的方式DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先解旋并分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则，各形成一条互补链。这样，从亲代的一个DNA双螺旋分子复制成两个与亲代的碱基序列完全相同的子代DNA分子。每个子代DNA分子中，有一条链来自亲代DNA，另一条则是新形成的，这样的复制方式叫做半保留复制（semiconservativereplication）。半保留复制一.DNA的复制(二)复制的方式DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先解半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制如何证明半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制1958年，Meselson证明：用，15NH4Cl唯一氮源培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于14NH4Cl，因此，形成不同区带，经过若干代培养后，两个14NH4Cl区带增多。如何证明半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制195南京农业大学生化课件RNA生物合成5131(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制全保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制全保留复制(三)复制反应注意点DNA复制除入DNA聚合酶,DNA模板,dNTP外,还需要多种蛋白质因子、引物、Mg2+等.一.DNA的复制特点：A对利福平不敏感B核糖核酸代替脱氧核糖核酸(三)复制反应注意点DNA复制除入DNA聚合酶,DNA模DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'核酸外切5'→3'核酸外切原

核

生

物DNA聚合酶Ⅰ＋＋＋切去引物RNA，补上正确的DNA片段DNA聚合酶Ⅱ＋＋与修复有关(活性低)DNA聚合酶Ⅲ＋＋负责链的延长(活性高)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制1.DNA聚合酶(DNApolymease)DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'5'Morethan90%oftheDNApolymeraseactivityobservedinE.coliextractscanbeaccountedforbyDNApolymeraseIMorethan90%oftheDNApoly(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNApolymeraseIIIismuchmorecomplexthanDNApolymeraseI,havingtentypesofsubunits(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNApolym(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'

核酸外切5'→3'

核酸外切真

核

生

物DNA聚合酶a＋切去引物RNA，补上正确的DNA片段DNA聚合酶b

＋DNA聚合酶g

＋负责链的延长DNA聚合酶d＋＋负责先导链的延长

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶(DNApolymease)DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'

核酸外(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶(DNApolymease)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶3'→5'核酸外切2.DNA聚合酶(DNApolymease)3'→5'核酸外切2.DNA聚合酶(DNApolymea

Everycellcontainsseveraldifferentnucleases(核酸酶),belongingtotwobroadclasses:exonucleases(核酸外切酶)andendonucleases(核酸内切酶).Exonucleasesdegradenucleicacidsfromoneendofthemolecule.核酸外切Exonucleasesdegradenucleicacidsfromoneendofthemolecule.Manyoperateinonlythe5

'→3'orthe3'→5'direction,removingnucleotidesonlyfromthe5'

orthe3'

end,respectively,ofonestrandofadoublestrandednucleicacidorofasingle-strandedDNA.

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制Everycellcontainsseveral

Endonucleasescanbegintodegradeatspecificinternalsitesinanucleicacidstrandormolecule,reducingittosmallerandsmallerfragments.Afewexonucleasesandendonucleasesdegradeonlysingle-strandedDNA.Thereareafewimportantclassesofendonucleasesthatcleaveonlyatspecificnucleotidesequences.(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制Endonucleasescanbegintod5'→3'核酸外切一.DNA的复制5'→3'核酸外切一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNAReplicationRequiresManyEnzymesandProteinFactorsReplicationinE.colirequiresnotjustasingleDNApolymerasebut20ormoredifferentenzymesandproteins,eachperformingaspecifictask.TheentirecomplexhasbeentermedtheDNAreplicasesystemorreplisome.TheenzymaticcomplexityofreplicationreflectstheconstraintsimposedbythestructureofDNAandbytherequirementsforaccuracy.(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNARepli(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNAReplicationRequiresManyEnzymesandProteinFactors(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNARepli(四)参与复制的酶和蛋白质合成RNA引物，又叫引物合成酶、引发酶。2.引物酶(primer)

它以单链DNA为模板，以ATP、GTP、CTP、UTP为原料，从5→3方向合成出RNA片段，即引物。

一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质合成RNA引物，又叫引物合成酶、引

3.DNA连结酶(DNAligase)

催化DNA双链中一条链上的缺口（3′-OH与它下游相邻的核苷酸的5′-磷酸之间）共价连结（形成磷酸二酯键）。

连结过程需要能量，E.coli

和某些细菌中由NAD+提供；动物细胞由ATP提供。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制3.DNA连结酶(DNAligase)催化D(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

3.DNA连结酶(DNAligase)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制3.DNA连结

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质解螺旋酶(helicase)：

将DNA的两条链打开。每解开一对碱基需要水解2分子ATP。方向为5’-3’，大肠杆菌中的解螺旋酶又叫rep蛋白，但方向为3’-5’

。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质解螺旋酶(helica单链结合蛋白(SSBP)：

与解链后的DNA单链结合，阻止其再次形成双螺旋。大肠杆菌SSB为177aa多肽，以四聚体形式存在，与32个bpDNA区相结合，结合后的DNA分子僵硬，不易

弯曲，有利于单链DNA分子的稳定，避免核酸酶进攻；同时降低了Tm值，进一步促进DNA的解链。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质单链结合蛋白(SSBP)：(四)参与复制的酶和蛋白质一.DN旋转酶(gyrase,untwistingprotein)：催化DNA的拓扑连环数发生变化。可分为拓扑异构酶Ⅰ和拓扑异构酶Ⅱ。Ⅰ型酶可减少负超螺旋；Ⅱ型酶可引入负超螺旋（此时需要ATP提供能量）。具有内切酶和连接酶活力，参与DNA复制前双螺旋的松弛及复制后超螺旋的再恢复。

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质旋转酶(gyrase,untwistingprotein)dn蛋白(mobilepromoter)：功能：识别DNA的合成的起始位置，与引物酶及其它一些蛋白组成复合体启动RNA引物链的合成。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质dn蛋白(mobilepromoter)：(四)参与复（五）复制的过程

复制从特定的位点开始，这一位置叫复制原点。

原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，但在迅速生长时期，第一轮复制尚未完成，就在起点处启动第二轮复制；

真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。1.复制的启动一.DNA的复制（五）复制的过程复制从特定的位点开始，这一位置叫复制原

复制过程的调控主要取决于复制启动的频率，而DNA延长的速度大体上是恒定的。由于真核生物在多位点上启动复制，所以尽管其DNA比原核生物DNA大得多，但复制的总速度反而比原核生物快。

DNA的复制是由引发体识别并结合于复制原点而被启动的，其机理比较复杂，目前还不十分明了。1.复制的启动（五）复制的过程一.DNA的复制复制过程的调控主要取决于复制启动的频率，而DNA延长

2.复制眼的形成

由于复制原点都是在DNA分子的内部，而不是在末端，所以当复制启动后需要在复制原点处将DNA双螺旋局部解链，形成“眼状”结构——复制眼。

（五）复制的过程一.DNA的复制2.复制眼的形成由于复制原点都是在DNA分子的内复制眼的结构：

复制眼形成后，其两端的叉子状结构称为复制叉。

2.复制眼的形成（五）复制的过程一.DNA的复制复制眼的结构：

复制眼形成后，其两端的叉子状结构称为复制叉。南京农业大学生化课件RNA生物合成5131

2.复制眼的形成-双螺旋解开的过程

解螺旋酶使DNA双螺旋局部解链；

SSB结合到解开的单链上；

拓扑异构酶Ⅱ向DNA中引入负超螺旋，以消除由解链产生的扭曲张力(动画)。

（五）复制的过程一.DNA的复制2.复制眼的形成-双螺旋解开的过程解螺旋酶使DNA（五）复制的过程一.DNA的复制（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进(1)复制叉推进的方式随着复制叉的推进，两条新链的合成方向是不同的：一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为前导链；（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进(1)复制叉推进的方式随着复制叉的推进，两

另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，它显然不能被连续合成，需要复制叉推进了一定的长度，有了一段DNA单链后，才能以此为模板合成一个片段。因此这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为随后链。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的方式另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，它这种前导链连续合成，随后链断续合成的方式，称为半不连续复制。随后链中合成的多个DNA片段，称为冈崎片段。冈崎片段的长度原核细胞中约1000~2000个核苷酸，真核细胞中约100~200个核苷酸。

（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的方式这种前导链连续合成，随后链断续合成的方式，称为半不连

引物酶在复制原点附近合成一段RNA引物；

DNA聚合酶Ⅲ

(原核细胞)在引物的3'末端逐个添加脱氧核苷酸。随着复制叉的推进，亲代DNA双螺旋不断被解开，先导链也不断延伸。

①先导链的合成（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程引物酶在复制原点附近合成一段RNA引物；①先导②随后链的合成引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成RNA引物。也是由引物酶催化。

冈崎片段的合成：DNA聚合酶Ⅲ(原核细胞)在引物的3'末端使DNA链延伸，直至抵达其下游的另一个冈崎片段的RNA引物的5'端。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程②随后链的合成引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成②随后链的合成冈崎片段的连结：DNA聚合酶Ⅰ一面以其DNA聚合活性在上游冈崎片段的3'-OH末端添加脱氧核苷酸，一面以其5'→3'核酸外切活性切除引物，直至将引物全部切除。

DNA连接酶将最后的缺口补好。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程②随后链的合成冈崎片段的连结：DNA聚合酶Ⅰ一面以其DNA③先导链和随后链中DNA的延伸由同一个DNA聚合酶Ⅲ全酶二聚体催化

随后链的模板回折成环，从而使冈崎片段的延伸方向与先导链的延伸方向一致，它们的3'末端分别落在DNA聚合酶Ⅲ全酶的双活性部位。因此，随着聚合酶的移动，两条链同时延伸。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程③先导链和随后链中DNA的延伸由同一个DNA聚合酶Ⅲ全酶南京农业大学生化课件RNA生物合成51314.复制的结束复制的终止没有特殊的信号原核生物中：

其环状的DNA从单点开始双向复制，当两个复制叉在复制原点的对面处相遇并合并时，结束复制，形成两个环状DNA分子。（五）复制的过程一.DNA的复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号原核生物中：（五）复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号真核生物中：

其线状的DNA上有多个复制原点，因此形成多个复制眼，复制叉的推进使复制眼增大，直至各个复制眼融合，复制终止，形成两个线状DNA分子。（五）复制的过程一.DNA的复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号真核生物中：（五）复制（六）DNA复制的忠实性一.DNA的复制差错率为10-9-10-10新合成的子链与母链之间碱基配对严格性使用引物RNADNA聚合酶对底物专一性DNA聚合酶的校对作用5.DNA修复机制（六）DNA复制的忠实性一.DNA的复制差错率为10-9-1二.DNA的损伤与修复DNA分子的完整性对细胞至关重要，这一点是其它生物分子无法比拟的。在生物的进化中，DNA复制中可因DNA聚合酶催化作用引发出偶然的错误。环境因素（如辐射、紫外光照射、化学诱变物等）也可引起DNA序列上的错误，这些错误若不能予以改正而保留下来，会直接影响机体的生理功能，以致影响到后代的正常生长和发育。但是，生物体内存在有效的修复（repair）体系，保证了DNA复制的高度精确性。

二.DNA的损伤与修复DNA分子的完整性二.DNA的损伤与修复1.DNA损伤的原因外环境中的射线：X-射线、紫外线等——高剂量的紫外辐射使DNA链上邻近的嘧啶核苷酸之间形成化学键，生成二聚体；此外还有脱嘌呤作用和脱氨基作用.

二.DNA的损伤与修复1.DNA损伤的原因外环境中的射线南京农业大学生化课件RNA生物合成5131二.DNA的损伤与修复2.修复

所有细胞对DNA的损伤都有一定的修复能力，以恢复正常的DNA结构。修复的方式：光修复、切除修复、重组修复、SOS修复(1)光修复由DNA光裂合酶（photolyase）催化。该酶需要光（400700nm）才能激活，它能切除嘧啶二聚体之间的连键(C-C键)，从而修复由紫外照射而造成的损伤。二.DNA的损伤与修复2.修复所有细胞对二.DNA的损伤与修复2.修复(2)切除修复

该类修复是指在一系列酶的作用下，将DNA分子中受损伤的部分切除，并以完整的那一条链为模板，合成出新的被切去的部分，然后使损伤的DNA恢复正常结构的过程。切除修复系统可对多种损伤起修复作用。切除修复有核苷酸切除修复（nucleotideexcisionrepair,NER）和碱基切除修复（baseexcisionrepair,BER）两种。

二.DNA的损伤与修复2.修复(2)切除修复二.DNA的损伤与修复2.修复(2)切除修复修复机制:其过程是：切→补→切→缝由专一性核酸内切酶催化，在离损伤处附近切断由DNA聚合酶在断口处进行DNA合成由5′核酸外切酶将损伤部位切掉由连接酶将新合成的DNA链与原来的链连接二.DNA的损伤与修复2.修复(2)切除修复知识窗NER缺陷与癌症和遗传疾病

核苷酸切除修复（nucleotideexcisionrepair,NER）缺陷与癌症的发生有关，如着色性皮肤病是由于体内NER系统缺陷引起皮肤细胞对日光或紫外线特别敏感，其所形成的T-T二聚体就是因缺乏能切除T-T二聚体的特异性核酸内切酶所致，以致在后续的复制中造成遗传信息改变，最终出现皮肤癌。知识窗NER缺陷与癌症和遗传疾病核苷酸切除修复（知识窗NER缺陷与癌症和遗传疾病

一些常染色体退行性疾病患者对太阳光极其敏感。还有的患者在婴儿时期皮肤明显地改变，如干燥、进行性的雀斑和角质化（一种皮肤肿瘤）并伴有眼损伤如角膜溃烂、晶体混浊和神经退行性症等，进而发展为致死的皮肤癌，其发病率是正常人得此症的200倍。科凯尼氏综合症（cockaynesyndromeCS）也是一种遗传疾病，与NER基因缺损有关，因此，CS患者对紫外照射高度敏感，表现出与皮肤癌同样的发病率。知识窗NER缺陷与癌症和遗传疾病一些常染二.DNA的损伤与修复2.修复(3)SOS修复

细胞在紧急状态下，能诱导产生缺乏校对功能的DNA聚合酶，它能在DNA的损伤部位进行复制，从而避免了死亡，但产生很高的变异率。二.DNA的损伤与修复2.修复(3)SOS修复二.DNA的损伤与修复2.修复(3)SOS修复

二.DNA的损伤与修复2.修复(3)SOS修复南京农业大学生化课件RNA生物合成5131二.DNA的损伤与修复2.修复损伤并未消除，但被“稀释”了。

(4)重组修复二.DNA的损伤与修复2.修复损伤并未消除，但被“稀三.DNA突变1.类型置换(replacement)A转换(transition)-同类碱基之间的置换B颠换(tansversion)-异类碱基之间的置换三.DNA突变1.类型置换(replacement)三.DNA突变1.类型(2)插入(insertion)-DNA链中插入一个或几个碱基对，导致遗传密码阅读框的改变，称为移码突变。(3)缺失(deletion)-DNA链丢失一个或几个碱基对后造成导致遗传密码阅读框的改变，称为移码突变。三.DNA突变1.类型(2)插入(insertion第一节DNA的生物合成第一节DNA的生物合成一.DNA的复制复制部位：真核生物：细胞核原核生物：细胞质的核质区一.DNA的复制复制部位：(一)复制的反应n1dATPn2dCTPn3dGTPn4dTTPDNA聚合酶DNA模板DNA+（n1+n2+n3+n4)PPiPPi随即被焦磷酸酶水解，从而推动聚合反应的进行。一.DNA的复制(一)复制的反应n1dATPn2dCTPn3dGTP(二)复制的方式DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先解旋并分开，然后以每条链为模板，按照碱基配对原则，各形成一条互补链。这样，从亲代的一个DNA双螺旋分子复制成两个与亲代的碱基序列完全相同的子代DNA分子。每个子代DNA分子中，有一条链来自亲代DNA，另一条则是新形成的，这样的复制方式叫做半保留复制（semiconservativereplication）。半保留复制一.DNA的复制(二)复制的方式DNA复制时，亲代DNA的双螺旋先解半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制如何证明半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制1958年，Meselson证明：用，15NH4Cl唯一氮源培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于14NH4Cl，因此，形成不同区带，经过若干代培养后，两个14NH4Cl区带增多。如何证明半保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制195南京农业大学生化课件RNA生物合成5131(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制全保留复制(二)复制的方式一.DNA的复制半保留复制全保留复制(三)复制反应注意点DNA复制除入DNA聚合酶,DNA模板,dNTP外,还需要多种蛋白质因子、引物、Mg2+等.一.DNA的复制特点：A对利福平不敏感B核糖核酸代替脱氧核糖核酸(三)复制反应注意点DNA复制除入DNA聚合酶,DNA模DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'核酸外切5'→3'核酸外切原

核

生

物DNA聚合酶Ⅰ＋＋＋切去引物RNA，补上正确的DNA片段DNA聚合酶Ⅱ＋＋与修复有关(活性低)DNA聚合酶Ⅲ＋＋负责链的延长(活性高)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制1.DNA聚合酶(DNApolymease)DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'5'Morethan90%oftheDNApolymeraseactivityobservedinE.coliextractscanbeaccountedforbyDNApolymeraseIMorethan90%oftheDNApoly(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNApolymeraseIIIismuchmorecomplexthanDNApolymeraseI,havingtentypesofsubunits(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNApolym(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'

核酸外切5'→3'

核酸外切真

核

生

物DNA聚合酶a＋切去引物RNA，补上正确的DNA片段DNA聚合酶b

＋DNA聚合酶g

＋负责链的延长DNA聚合酶d＋＋负责先导链的延长

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶(DNApolymease)DNA聚合酶催化活性功能5'→3'

聚合3'→5'

核酸外(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶(DNApolymease)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制2.DNA聚合酶3'→5'核酸外切2.DNA聚合酶(DNApolymease)3'→5'核酸外切2.DNA聚合酶(DNApolymea

Everycellcontainsseveraldifferentnucleases(核酸酶),belongingtotwobroadclasses:exonucleases(核酸外切酶)andendonucleases(核酸内切酶).Exonucleasesdegradenucleicacidsfromoneendofthemolecule.核酸外切Exonucleasesdegradenucleicacidsfromoneendofthemolecule.Manyoperateinonlythe5

'→3'orthe3'→5'direction,removingnucleotidesonlyfromthe5'

orthe3'

end,respectively,ofonestrandofadoublestrandednucleicacidorofasingle-strandedDNA.

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制Everycellcontainsseveral

Endonucleasescanbegintodegradeatspecificinternalsitesinanucleicacidstrandormolecule,reducingittosmallerandsmallerfragments.Afewexonucleasesandendonucleasesdegradeonlysingle-strandedDNA.Thereareafewimportantclassesofendonucleasesthatcleaveonlyatspecificnucleotidesequences.(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制Endonucleasescanbegintod5'→3'核酸外切一.DNA的复制5'→3'核酸外切一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNAReplicationRequiresManyEnzymesandProteinFactorsReplicationinE.colirequiresnotjustasingleDNApolymerasebut20ormoredifferentenzymesandproteins,eachperformingaspecifictask.TheentirecomplexhasbeentermedtheDNAreplicasesystemorreplisome.TheenzymaticcomplexityofreplicationreflectstheconstraintsimposedbythestructureofDNAandbytherequirementsforaccuracy.(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNARepli(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNAReplicationRequiresManyEnzymesandProteinFactors(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制DNARepli(四)参与复制的酶和蛋白质合成RNA引物，又叫引物合成酶、引发酶。2.引物酶(primer)

它以单链DNA为模板，以ATP、GTP、CTP、UTP为原料，从5→3方向合成出RNA片段，即引物。

一.DNA的复制(四)参与复制的酶和蛋白质合成RNA引物，又叫引物合成酶、引

3.DNA连结酶(DNAligase)

催化DNA双链中一条链上的缺口（3′-OH与它下游相邻的核苷酸的5′-磷酸之间）共价连结（形成磷酸二酯键）。

连结过程需要能量，E.coli

和某些细菌中由NAD+提供；动物细胞由ATP提供。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制3.DNA连结酶(DNAligase)催化D(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

3.DNA连结酶(DNAligase)(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制3.DNA连结

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质解螺旋酶(helicase)：

将DNA的两条链打开。每解开一对碱基需要水解2分子ATP。方向为5’-3’，大肠杆菌中的解螺旋酶又叫rep蛋白，但方向为3’-5’

。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质解螺旋酶(helica单链结合蛋白(SSBP)：

与解链后的DNA单链结合，阻止其再次形成双螺旋。大肠杆菌SSB为177aa多肽，以四聚体形式存在，与32个bpDNA区相结合，结合后的DNA分子僵硬，不易

弯曲，有利于单链DNA分子的稳定，避免核酸酶进攻；同时降低了Tm值，进一步促进DNA的解链。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质单链结合蛋白(SSBP)：(四)参与复制的酶和蛋白质一.DN旋转酶(gyrase,untwistingprotein)：催化DNA的拓扑连环数发生变化。可分为拓扑异构酶Ⅰ和拓扑异构酶Ⅱ。Ⅰ型酶可减少负超螺旋；Ⅱ型酶可引入负超螺旋（此时需要ATP提供能量）。具有内切酶和连接酶活力，参与DNA复制前双螺旋的松弛及复制后超螺旋的再恢复。

(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质旋转酶(gyrase,untwistingprotein)dn蛋白(mobilepromoter)：功能：识别DNA的合成的起始位置，与引物酶及其它一些蛋白组成复合体启动RNA引物链的合成。(四)参与复制的酶和蛋白质一.DNA的复制

4.使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质dn蛋白(mobilepromoter)：(四)参与复（五）复制的过程

复制从特定的位点开始，这一位置叫复制原点。

原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，但在迅速生长时期，第一轮复制尚未完成，就在起点处启动第二轮复制；

真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。1.复制的启动一.DNA的复制（五）复制的过程复制从特定的位点开始，这一位置叫复制原

复制过程的调控主要取决于复制启动的频率，而DNA延长的速度大体上是恒定的。由于真核生物在多位点上启动复制，所以尽管其DNA比原核生物DNA大得多，但复制的总速度反而比原核生物快。

DNA的复制是由引发体识别并结合于复制原点而被启动的，其机理比较复杂，目前还不十分明了。1.复制的启动（五）复制的过程一.DNA的复制复制过程的调控主要取决于复制启动的频率，而DNA延长

2.复制眼的形成

由于复制原点都是在DNA分子的内部，而不是在末端，所以当复制启动后需要在复制原点处将DNA双螺旋局部解链，形成“眼状”结构——复制眼。

（五）复制的过程一.DNA的复制2.复制眼的形成由于复制原点都是在DNA分子的内复制眼的结构：

复制眼形成后，其两端的叉子状结构称为复制叉。

2.复制眼的形成（五）复制的过程一.DNA的复制复制眼的结构：

复制眼形成后，其两端的叉子状结构称为复制叉。南京农业大学生化课件RNA生物合成5131

2.复制眼的形成-双螺旋解开的过程

解螺旋酶使DNA双螺旋局部解链；

SSB结合到解开的单链上；

拓扑异构酶Ⅱ向DNA中引入负超螺旋，以消除由解链产生的扭曲张力(动画)。

（五）复制的过程一.DNA的复制2.复制眼的形成-双螺旋解开的过程解螺旋酶使DNA（五）复制的过程一.DNA的复制（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进(1)复制叉推进的方式随着复制叉的推进，两条新链的合成方向是不同的：一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为前导链；（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进(1)复制叉推进的方式随着复制叉的推进，两

另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，它显然不能被连续合成，需要复制叉推进了一定的长度，有了一段DNA单链后，才能以此为模板合成一个片段。因此这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为随后链。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的方式另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，它这种前导链连续合成，随后链断续合成的方式，称为半不连续复制。随后链中合成的多个DNA片段，称为冈崎片段。冈崎片段的长度原核细胞中约1000~2000个核苷酸，真核细胞中约100~200个核苷酸。

（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的方式这种前导链连续合成，随后链断续合成的方式，称为半不连

引物酶在复制原点附近合成一段RNA引物；

DNA聚合酶Ⅲ

(原核细胞)在引物的3'末端逐个添加脱氧核苷酸。随着复制叉的推进，亲代DNA双螺旋不断被解开，先导链也不断延伸。

①先导链的合成（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程引物酶在复制原点附近合成一段RNA引物；①先导②随后链的合成引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成RNA引物。也是由引物酶催化。

冈崎片段的合成：DNA聚合酶Ⅲ(原核细胞)在引物的3'末端使DNA链延伸，直至抵达其下游的另一个冈崎片段的RNA引物的5'端。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程②随后链的合成引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成②随后链的合成冈崎片段的连结：DNA聚合酶Ⅰ一面以其DNA聚合活性在上游冈崎片段的3'-OH末端添加脱氧核苷酸，一面以其5'→3'核酸外切活性切除引物，直至将引物全部切除。

DNA连接酶将最后的缺口补好。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程②随后链的合成冈崎片段的连结：DNA聚合酶Ⅰ一面以其DNA③先导链和随后链中DNA的延伸由同一个DNA聚合酶Ⅲ全酶二聚体催化

随后链的模板回折成环，从而使冈崎片段的延伸方向与先导链的延伸方向一致，它们的3'末端分别落在DNA聚合酶Ⅲ全酶的双活性部位。因此，随着聚合酶的移动，两条链同时延伸。（五）复制的过程一.DNA的复制3.复制叉的推进-复制叉推进的过程③先导链和随后链中DNA的延伸由同一个DNA聚合酶Ⅲ全酶南京农业大学生化课件RNA生物合成51314.复制的结束复制的终止没有特殊的信号原核生物中：

其环状的DNA从单点开始双向复制，当两个复制叉在复制原点的对面处相遇并合并时，结束复制，形成两个环状DNA分子。（五）复制的过程一.DNA的复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号原核生物中：（五）复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号真核生物中：

其线状的DNA上有多个复制原点，因此形成多个复制眼，复制叉的推进使复制眼增大，直至各个复制眼融合，复制终止，形成两个线状DNA分子。（五）复制的过程一.DNA的复制4.复制的结束复制的终止没有特殊的信号真核生物中：（五）复制（六）DNA复制的忠实性一.DNA的复制差错率为10-9-10-10新合成的子链与母链之间碱基配对严格性使用引物RNADNA聚合酶对底物专一性DNA聚合酶的校对作用5.DNA修复机制（六）DNA复制的忠实性一.DNA的复制差错率为10-9-1二.DNA的损伤与修复DNA分子的完整性对细胞至关重要，这一点是其它生物分子无法比拟的。在生物的进化中，DNA复制中可因DNA聚合酶催化作用引发出偶然的错误。环境因素（如辐射、紫外光照射、化学诱变物等）也可引起DNA序列上的错误，这些错误若不能予以改正而保留下来，会直接影响机体的生理功能，以致影响到后代的正常生长和发育。但是，生物体内存在有效的修复（repair）体系，保证了DNA复制的高度精确性。

二.DNA的损伤与修复DNA分子的完整性二.D