生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成

基因诊断疾病诊断亲子鉴定性别鉴定基因诊断疾病诊断第三篇基因信息的传递

中心法则第三篇基因信息的传递龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞！DNA---RNA---蛋白龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞！DNA---RNA---蛋生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成第三篇基因信息的传递基因是遗传的物质基础DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段;2)生物活性产物编码的DNA功能片断;第三篇基因信息的传递基因是遗传的物质基础第三篇基因信息的传递

中心法则第三篇基因信息的传递

第10章

DNA的生物合成第10章复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。碱基配对规律和DNA双螺旋结构是复制的分子基础,其化学本质是酶促的生物细胞内单核苷酸聚合.复制亲代DNA子代DNA复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链D生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成本章主要内容：

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）与修复本章主要内容：复制的基本规律复制的基本规律BasicRulesofDNAReplication第一节复制的基本规律第一节复制的方式——半保留复制(semi-conservativereplication)双向复制(bidirectionalreplication)半不连续复制(semi-discontinuousreplication)复制的基本规律复制的方式——半保留复制(semi-conservativ一、半保留复制是DNA复制的基本特征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，另一股单链则完全从新合成。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。半保留复制的概念:一、半保留复制是DNA复制的基本特征DNA生物合成时，母链AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA复制过程中形成的复制叉子代DNAATCGATTAATAT+母链DNA复制过程中形成的复制叉子子链继承母链遗传信息的几种可能方式:

全保留式半保留式混合式子链继承母链遗传信息的几种可能方式:全保留式细菌培养细菌培养密度梯度实验:——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液

第二代梯度离心结果密度梯度实验:——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-D按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义:遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。二、DNA复制从起始点向两个方向延伸形成双向复制复制中的放射自显影图像原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)oriterABCA.环状双链DNA及复制起始点oriterA真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)

。复制子是独立完成复制的功能单位。5’3’oriorioriori5’3’真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’三、DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制3535解链方向3´5´3´3´5´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)三、DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制3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(leadingstrand)

。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(laggingstrand)

。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazakifragment)。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。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(DNA复制的酶学和拓扑学变化第二节TheEnzymologyandTopologyofDNAReplicationDNA复制的酶学和拓扑学变化第二节TheEnzymol参与DNA复制的物质:底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；聚合酶(polymerase):

依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DNA-pol；模板(template):

解开成单链的DNA母链；引物(primer):

提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其他的酶和蛋白质因子。参与DNA复制的物质:底物(substrate):dAT一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应(d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。聚合反应的特点:DNA新链生成需引物和模板；PCR机器PCR机器底物(substrate):dNTP聚合酶(polymerase):

模板(template):引物(primer)缓冲体系

底物(substrate):dNTP二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)简称：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性2.核酸外切酶活性二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：依赖DNA的DNA聚5´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´35外切酶活性:53外切酶活性:?能切除突变的DNA片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性:5´AGCTTCAG（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型DNA-polⅠ原核生物的DNA聚合酶原核生物的DNA聚合酶模型拟南介

果蝇模型拟南介果蝇基因敲除小鼠基因敲除小鼠功能：DNA-polⅠ（109kD）对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。功能：DNA-polⅠ（109kD）对复制中的错误进行校323个氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604个氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶。

323个氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/KlDNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。DNA-polⅡ对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应急状态修复。DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因发生功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物复制延（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种DNA-pol起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol

DNA-polDNA-polDNA-pol（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种DNA-pol起始真核生物的DNA聚合酶真核生物的DNA聚合酶三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。此外还需酶学的机制来保证复制的保真性。三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外切酶(exonuclease)是指能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是有方向性的。（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。DNApolⅠ的校读功能A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。

（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶靠其大分子结遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；复制出错时DNA-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制：遵守严格的碱基配对规律；DNA复制的保真性至少要依赖三种机制保真性绝句复错不要紧,只要较对真,错了我一个,还有后来酶.保真性绝句复错不要紧,四、复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。

四、复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA分子的碱（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态E.Coli基因图E.Coli基因图解螺旋酶(helicase)

——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。引物酶(primase)——复制起始时催化生成RNA引物的酶。单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氢键108局部解链后（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链复制过程正超螺旋的形成：108局部解链后（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成既能水解、又能连接磷酸二酯键。

拓扑异构酶Ⅰ

拓扑异构酶Ⅱ拓扑异构酶分类：拓扑异构酶作用特点：既能水解、又能连接磷酸二酯键。拓扑异构酶Ⅰ拓扑异构酶分类拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。作用机制：拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结拓扑酶的作用方式：拓扑酶的作用方式：五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接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，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。DNA连接酶(DNAligase)作用方式：五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接DNA链3-HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶的作用：HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能：DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。功能：提供核糖3-OH提供5-P结果DNA聚合酶引物或延长中的新链游离dNTP去PPi(dNTP)n+1连接酶复制中不连续的两条单链不连续→连续链拓扑酶切断、整理后的两链改变拓扑状态DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3,5-磷酸二酯键生成的比较

提供核糖3-OH提供5-P结果DNA聚合酶引物或延长中的DNA生物合成过程TheProcessofDNAReplication第三节DNA生物合成过程第三节（一）复制起始：DNA解链形成引发体需要解决两个问题：1.DNA解开成单链，提供模板。2.形成引发体，合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成（一）复制起始：DNA解链形成引发体需要解决两个问题：1.E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串联重复序列

反向重复序列53531.DNA解链E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶引物酶SSB35352.引发体和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。DnaADnaB、DnaCDNA3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。引物3'HO5'引物酶3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。引物生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成（二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

（二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制复制的5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTP领头链的合成：领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。领头链的合成：领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。随从链的合成随从链的合成复制过程简图复制过程简图生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）复制的终止过程：切除引物、填补空缺、连接切口原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA连接酶

随从链上不连续性片段的连接：555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP5生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DN真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。

复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子(replicationfactor,RF)。（一）真核生物复制的起始与原核基本相似真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性增殖细胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen，PCNA）在复制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夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增殖的重要指标。增殖细胞核抗原（proliferationcellnuc细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白(cyclin)，和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶(cyclindependentkinase，CDK)。

细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及GCDK相匹配的周期蛋白作用点CDK2CyclinD1,D2,D3G1期CyclinEG1→S期CyclinAS期CDK3和CDK4CyclinD1,D2,D3G2期CDK1（CDC2）CyclinA,BG2→M期哺乳类动物的周期蛋白和CDKCDK相匹配的周期蛋白作用点CDK2CyclinD1,D哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白(ankynin)是CDK4的特异性抑制物，P21蛋白能抑制多种CDK。锚蛋白和P21蛋白的抑制/活化可使细胞周期开放/关闭，因此被形容为细胞周期的检查点(checkpoint)蛋白。哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白(aDNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，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。（二）真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换DNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。3553领头链3535亲代DNA随从链引物核小体真核生物复制叉的延长：3553领头链3535亲代DNA随从链引物核染色体DNA呈线状，复制在末端停止。复制中岡崎片段的连接，复制子之间的连接。染色体两端DNA子链上最后复制的RNA引物，去除后留下空隙。（三）端粒酶参与解决染色体末端复制问题染色体DNA呈线状，复制在末端停止。（三）端粒酶参与解决染色53355335+533335553355335+5333355线性DNA复制的末端线性DNA复制的末端端粒(telomere)

指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构。端粒的功能：维持染色体的稳定性维持DNA复制的完整性端粒的结构特点：由末端单链DNA序列和蛋白质构成。末端DNA序列是多次重复的富含G、C碱基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…端粒(telomere)指真核生物染色体线性DNA分子末端端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶协同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1,hTP1)端粒酶逆转录酶(humantelomerasereversetranscriptase,hTRT)

组成：端粒酶(telomerase)端粒酶RNA(humant端粒酶催化作用的爬行模型端粒酶催化作用的爬行模型逆转录和其他复制方式ReverseTranscription&OtherDNAReplicationWays第四节逆转录和其他复制方式第四节双链DNA是大多数生物的遗传物质。某些病毒的遗传物质是RNA。少数低等生物如M13噬菌体，它的感染型只含单链DNA。原核生物的质粒，真核生物的线粒体DNA，都是染色体外存在的DNA。这些非染色体基因组，采用特殊的方式进行复制。双链DNA是大多数生物的遗传物质。某些病毒的遗传物质是RNA逆转录酶(reversetranscriptase)逆转录(reversetranscription)

逆转录酶一、逆转录病毒的基因组是RNA，其复制方式是逆转录RNADNA逆转录酶(reversetranscriptase)逆转录病毒细胞内的逆转录现象:RNA模板逆转录酶DNA-RNA杂化双链RNA酶单链DNA逆转录酶双链DNA逆转录病毒细胞内的逆转录现象:RNA模板逆转录酶DNA-RRNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒(provirus)。前病毒保留了RNA病毒全部遗传信息，并可在细胞内独立繁殖。在某些情况下，前病毒基因组通过基因重组(recombination)，参加到细胞基因组内，并随宿主基因一起复制和表达。这种重组方式称为整合(integration)。前病毒独立繁殖或整合，都可成为致病的原因。RNA病毒在细胞内复制成双链DNA的前病毒(provirus生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要方法之一，此法称为cDNA法。

以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA碱基序列互补的DNA链。试管内合成cDNA:cDNAcomplementaryDNA逆转录酶

AAAA

TTTTAAAASI核酸酶

DNA聚合酶Ⅰ碱水解

TTTT分子生物学研究可应用逆转录酶，作为获取基因工程目的基因的重要二、逆转录的发现发展了中心法则逆转录酶和逆转录现象，是分子生物学研究中的重大发现。

逆转录现象说明：至少在某些生物，RNA同样兼有遗传信息传代与表达功能。对逆转录病毒的研究，拓宽了20世纪初已注意到的病毒致癌理论。

二、逆转录的发现发展了中心法则逆转录酶和逆转录现象，是分子生

滚环复制(rollingcirclereplication)三、噬菌体DNA按滚环方式复制和线粒体DNA按D环方式复制是某些低等生物的复制形式，如X174和M13噬菌体等。滚环复制(rollingcirclereplicati3-OH5-P55533335'滚环复制5'53353-OH5-P55533335'滚环复制5dNTPDNA-polγD环复制(D-loopreplication)是线粒体DNA(mitochondrialDNA，mtDNA)的复制形式。

dNTPDNA-polγD环复制(D-loopreplD-环复制时需合成引物。mtDNA为双链，第一个引物以内环为模板延伸。至第二个复制起始点时，又合成另一个反向引物，以外环为模板进行反向的延伸。最后完成两个双链环状DNA的复制。复制中呈字母D形状而得名。D环复制的特点是复制起始点不在双链DNA同一位点，内、外环复制有时序差别。D-环复制时需合成引物。mtDNA为双链，第一个引物以内环为DNA损伤（突变）与修复DNADamage(Mutation)&Repair第五节DNA损伤（突变）与修复第五节DNA突变具体指个别dNMP残基以至片段DNA在构成、复制或表型功能的异常变化，也称为DNA损伤(DNAdamage)。从分子水平来看，突变就是DNA分子上碱基的改变。DNA突变具体指个别dNMP残基以至片段DNA在构成、复制或一、突变在生物界普遍存在（一）突变是进化、分化的分子基础从长远的生物史看，进化过程是突变的不断发生所造成的。大量的突变都是属于这种类型，只是目前还未能认识其发生的真正原因，因而名为自发突变或自然突变(spontaneousmutation)。一、突变在生物界普遍存在（一）突变是进化、分化的分子基础从长生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成（二）只有基因型改变的突变形成DNA的多态性这种突变没有可察觉的表型改变，例如在简并密码子上第三位碱基的改变，蛋白质非功能区段上编码序列的改变等。这些现象也相当普遍。多态性(polymorphism)一词用来描述个体之间的基因型差别现象。（二）只有基因型改变的突变形成DNA的多态性这种突变没有可察（三）致死性的突变可导致个体、细胞的死亡

（四）突变是某些疾病的发病基础（三）致死性的突变可导致个体、细胞的死亡美人鱼综合症

美人鱼综合症是一种罕见的先天性缺陷，两条腿融合在一起，看起来像“美人鱼”。估计在大约十万个新生儿中会有一例。婴儿通常因为并发肾脏和膀胱异常，会在出生后一两天内死亡。目前，利用外科手术可以将融合的下肢，或融合的内脏分离。实验证明骨形成蛋白-7可能在此疾病的发病中起作用。美人鱼综合症美人鱼综合症是一种罕见的先天性缺陷，两条腿融合7

阿诺德综合症这个基因突变是以人的名字命名的，相传有个叫阿诺德的人，他娶了7个妻子，生了很多孩子，这并没有什么，可是阿诺德身体内的骨头要比正常的人少，到七十这也并没有什么，可是他并不知道这种病是要传染的，所以阿诺德的后代的身体内的骨头都要比正常人少

7

阿诺德综合症这个基因突变是以人的名字命名的，相传有个二、多种化学或物理因素可诱发突变大量的突变属于自发突变，发生频率只不过在10-9左右。但由于生物基因组庞大，细胞繁殖速度快，因此它的作用是不可低估的。实验室用来诱发突变，也是生活环境中导致突变的因素，主要有物理和化学因素。二、多种化学或物理因素可诱发突变大量的突变属于自发突变，发生物理因素：紫外线(ultraviolet,UV)、各种辐射

UV物理因素：紫外线(ultraviolet,UV)、各种辐化学因素：化学因素：三、引起突变的分子改变类型有多种错配(mismatch)缺失(deletion)插入(insertion)重排(rearrangement)

框移(frame-shift)

三、引起突变的分子改变类型有多种错配(mismatch)框DNA分子上的碱基错配称点突变(pointmutation)。自发突变和不少化学诱变都能引起DNA上某一碱基的置换。点突变发生在基因的编码区，可导致氨基酸改变。（一）错配可导致编码氨基酸的改变DNA分子上的碱基错配称点突变(pointmutation镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val

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C肽链CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亚基N-val

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C肽链CTCGAG基因镰形红细胞贫血病人镰形红细胞贫血病人Hb(HbS)β亚基N-val·hNormalvsSickleCellsWithhigherconcentrationofHbS(eg.SCD)andlowoxygenlevels,HbSformspolymersinsideredbloodcells.HbSpolymerscauseredbloodcellstoform“sickle”shapes.Sickleshapedredbloodcellshavedecreasedabilitytotravelthroughbloodvesselswhich,inturn,mayclogbloodvesselsinorgansandleadtolossoftissuefunction.SickleCellNormalCellNormalvsSickleCellsWithhig症状在西非，100人中有3人得此病，在美国黑人中，400人中有1人得此病。症状可能在出生后几个月内的婴儿身上出现，但更常见的是1~3岁才开始出现。在婴儿期，疾病的最初症状是手脚肿痛、腹部疼痛、发烧、苍白、黄疸、食欲不振和焦虑不安。各种年龄的人都容易受到感染，但绝大多数的感染可能在婴儿期突然发生并造成死亡。在儿童和成人中，镰形血球危象可能伴有发烧、虚弱、身体任何部位剧疼，常见的部位有：臂、腿、头、背、腹和关节。镰形细胞危象引起的结果是：生长迟缓，青春期推迟，髋关节受损的残废性变形，疼痛性腿溃疡，突然发生的中风引起瘫痪，等等。然而，除非发生了影响大脑的并发症，一般情况下，该病不会引起智力迟钝。

症状在西非，100人中有3人得此病，在美国黑人中，400人中诊断依据返回阳性家族史外周血Hb电泳或Hb层析分析发现HbS血细胞形态学改变HbS与其他Hb病的双重杂合子，如HbSC、HbSE、HbSD等，其临床表现可与镰状细胞贫血相似，统称为镰形变综合征诊断依据返回阳性家族史HbS与其他Hb病的双重杂合子，如Hbβ链第6位谷氨酸被赖氨酸替代.纯合子型(HbC病),轻度贫血脾肿大.非洲和中东地区.HbC病血象：小红细胞症,较多靶形红细胞HbC晶体包涵物.

返回β链第6位谷氨酸被赖氨酸替代.返回β链第26位谷氨酸被赖氨酸替代.纯合子型(HbE病),轻度贫血小红细胞症.杂合子型(携带者)无症状.东南亚地区多见.HbE病血象：小红细胞症,较多靶形红细胞返回β链第26位谷氨酸被赖氨酸替代.返回图10-29膀胱癌细胞c-rasH基因点突变，基因表达产物仅12号氨基酸的变异图10-29膀胱癌细胞c-rasH基因点突变，基因表达产物生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成（二）缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变缺失：一个碱基或一段核苷酸链从DNA大分子上消失。插入：原来没有的一个碱基或一段核苷酸链插入到DNA大分子中间。缺失或插入都可导致框移突变。框移突变是指三联体密码的阅读方式改变，造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变。（二）缺失、插入和框移突变造成蛋白质氨基酸排列顺序发生改变缺谷酪蛋丝5’……GCA

GUA

CAU

GUC……丙缬组缬正常5’……GAG

UAC

AUG

UC……缺失C缺失引起框移突变：谷酪蛋（三）重组或重排常可引起遗传、肿瘤等疾病DNA分子内较大片段的交换，称为重组或重排。移位的DNA可以在新位点上颠倒方向反置（倒位），也可以在染色体之间发生交换重组。（三）重组或重排常可引起遗传、肿瘤等疾病DNA分子内较大片段由基因重排引起的两种地中海贫血基因型：由基因重排引起的两种地中海贫血基因型：溶血机制α-珠蛋白合成减少，→β-珠蛋白过剩→聚集成β4（HbH）→不稳定，聚合形成HbH包涵体→红细胞变形性下降→停留在脾索→血管外溶血。游离β-珠蛋白不稳定，易氧化→自由基产生增加→氧化红细胞膜蛋白脂质→红细胞膜结构破坏→溶血。溶血机制α-珠蛋白合成减少，→β-珠蛋白过剩→聚集成β4（Hα型地中海貧血的症狀正常人的第16對染色體帶有四個α血紅蛋白的基因，所以严重度可分成下列四級：α型地中海貧血的症狀正常人的第16對染色體帶有四個α血紅蛋生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成红细胞生成可以增加骨髓的量，并且增加骨髓存储部位的骨髓量，

如这里所见的头骨，头骨骨髓的增加可以导致头骨形状变化，“前额隆起”或额头突出

红细胞生成可以增加骨髓的量，并且增加骨髓存储部位的骨髓量，

生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成DNA损伤（突变）可能造成两种结果：其一是导致复制或转录障碍（如胸腺嘧啶二聚体，DNA骨架中产生切口或断裂）；其二是导致复制后基因突变（如胞嘧啶自发脱氨基转变为尿嘧啶），使DNA序列发生永久性改变。所以，必须通过进化使细胞拥有灵敏的机制，以识别和修复这些损伤，否则细胞无法维持正常代谢。DNA损伤（突变）可能造成两种结果：其一是导致复制或转录障碍四、DNA损伤的修复有多种类型修复(repairing)是对已发生分子改变的补偿措施，使其回复为原有的天然状态。错配修复(mismatchrepair)直接修复(directrepair)光修复(lightrepairing)切除修复(excisionrepairing)重组修复(recombinationrepairing)SOS修复

修复的主要类型：四、DNA损伤的修复有多种类型修复(repairing)是对（一）直接修复系统利用酶简单地逆转DNA损伤光修复酶(photolyase)

UV（一）直接修复系统利用酶简单地逆转DNA损伤光修复酶(pho（二）核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形这是细胞内最重要和有效的修复方式。其过程包括去除损伤的DNA，填补空隙和连接。主要由DNA-polⅠ和连接酶完成。（二）核苷酸切除修复系统识别DNA双螺旋变形这是细胞内最重要UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHPDNA连接酶ATPE.coli的切除修复机制UvrAUvrBUvrCOHPDNA聚合酶ⅠOHPDNA连接核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能拯救因转录模板链损伤而暂停转录的RNA聚合酶，即参与转录偶联修复(transcription-coupledrepair)。转录偶联修复的意义在于，将修复酶集中于正在转录的DNA，使该区域的损伤尽快得以修复。核苷酸切除修复不仅能够修复整个基因组中的损伤，而且能拯救因转（三）重组修复（三）重组修复（四）SOS修复当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而诱发出一系列复杂的反应。在E.coli，各种与修复有关的基因，组成一个称为调节子(regulon)的网络式调控系统。这种修复特异性低，对碱基的识别、选择能力差。通过SOS修复，复制如能继续，细胞是可存活的。然而DNA保留的错误较多，导致较广泛、长期的突变。（四）SOS修复当DNA损伤广泛难以继续复制时，由此而诱发出基因诊断疾病诊断亲子鉴定性别鉴定基因诊断疾病诊断第三篇基因信息的传递

中心法则第三篇基因信息的传递龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞！DNA---RNA---蛋白龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞！DNA---RNA---蛋生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成第三篇基因信息的传递基因是遗传的物质基础DNA（脱氧核糖核酸）分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段;2)生物活性产物编码的DNA功能片断;第三篇基因信息的传递基因是遗传的物质基础第三篇基因信息的传递

中心法则第三篇基因信息的传递

第10章

DNA的生物合成第10章复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。碱基配对规律和DNA双螺旋结构是复制的分子基础,其化学本质是酶促的生物细胞内单核苷酸聚合.复制亲代DNA子代DNA复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链D生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成本章主要内容：

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）与修复本章主要内容：复制的基本规律复制的基本规律BasicRulesofDNAReplication第一节复制的基本规律第一节复制的方式——半保留复制(semi-conservativereplication)双向复制(bidirectionalreplication)半不连续复制(semi-discontinuousreplication)复制的基本规律复制的方式——半保留复制(semi-conservativ一、半保留复制是DNA复制的基本特征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，另一股单链则完全从新合成。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。半保留复制的概念:一、半保留复制是DNA复制的基本特征DNA生物合成时，母链AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母链DNA复制过程中形成的复制叉子代DNAATCGATTAATAT+母链DNA复制过程中形成的复制叉子子链继承母链遗传信息的几种可能方式:

全保留式半保留式混合式子链继承母链遗传信息的几种可能方式:全保留式细菌培养细菌培养密度梯度实验:——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-DNA的细菌培养于普通培养液

第一代继续培养于普通培养液

第二代梯度离心结果密度梯度实验:——实验结果支持半保留复制的设想。含重氮-D按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。半保留复制的意义:遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称为双向复制。二、DNA复制从起始点向两个方向延伸形成双向复制复制中的放射自显影图像原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链A.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)oriterABCA.环状双链DNA及复制起始点oriterA真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)

。复制子是独立完成复制的功能单位。5’3’oriorioriori5’3’真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制3’5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’三、DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制3535解链方向3´5´3´3´5´领头链(leadingstrand)随从链(laggingstrand)三、DNA一股子链复制的方向与解链方向相反导致半不连续复制3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(leadingstrand)

。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(laggingstrand)

。复制中的不连续片段称为岡崎片段(okazakifragment)。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。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(DNA复制的酶学和拓扑学变化第二节TheEnzymologyandTopologyofDNAReplicationDNA复制的酶学和拓扑学变化第二节TheEnzymol参与DNA复制的物质:底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP；聚合酶(polymerase):

依赖DNA的DNA聚合酶，简写为DNA-pol；模板(template):

解开成单链的DNA母链；引物(primer):

提供3-OH末端使dNTP可以依次聚合；其他的酶和蛋白质因子。参与DNA复制的物质:底物(substrate):dAT一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应(dNMP)n

+dNTP→(dNMP)n+1

+PPi一、核苷酸和核苷酸之间生成磷酸二酯键是复制的基本化学反应(d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。聚合反应的特点:DNA新链生成需引物和模板；PCR机器PCR机器底物(substrate):dNTP聚合酶(polymerase):

模板(template):引物(primer)缓冲体系

底物(substrate):dNTP二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：依赖DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase)简称：DNA-pol活性：1.53

的聚合活性2.核酸外切酶活性二、DNA聚合酶催化核苷酸之间聚合全称：依赖DNA的DNA聚5´AGCTTCAGGATA

3´

|||||||||||3´TCGAAGTCCTAGCGAC5´35外切酶活性:53外切酶活性:?能切除突变的DNA片段。能辨认错配的碱基对，并将其水解。核酸外切酶活性:5´AGCTTCAG（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ（一）原核生物的DNA聚合酶分为三型DNA-polⅠ原核生物的DNA聚合酶原核生物的DNA聚合酶模型拟南介

果蝇模型拟南介果蝇基因敲除小鼠基因敲除小鼠功能：DNA-polⅠ（109kD）对复制中的错误进行校读，对复制和修复中出现的空隙进行填补。功能：DNA-polⅠ（109kD）对复制中的错误进行校323个氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/Klenow片段

604个氨基酸DNA聚合酶活性

5核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是实验室合成DNA，进行分子生物学研究中常用的工具酶。

323个氨基酸小片段5核酸外切酶活性大片段/KlDNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因发生突变，细菌依然能存活。DNA-polⅡ对模板的特异性不高，即使在已发生损伤的DNA模板上，它也能催化核苷酸聚合。因此认为，它参与DNA损伤的应急状态修复。DNA-polⅡ（120kD）DNA-polII基因发生功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。功能：DNA-polⅢ(250kD)是原核生物复制延（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种DNA-pol起始引发，有引物酶活性。延长子链的主要酶，有解螺旋酶活性。参与低保真度的复制。在复制过程中起校读、修复和填补缺口的作用。在线粒体DNA复制中起催化作用。DNA-pol

DNA-polDNA-polDNA-pol（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有五种DNA-pol起始真核生物的DNA聚合酶真核生物的DNA聚合酶三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据复制按照碱基配对规律进行，是遗传信息能准确传代的基本原理。此外还需酶学的机制来保证复制的保真性。三、核酸外切酶的校读活性和碱基选择功能是复制保真性的酶学依据（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外切酶(exonuclease)是指能从核酸链的末端把核苷酸依次水解出来的酶，外切酶是有方向性的。（一）核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正核酸外A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺入正确配对的底物。B：碱基配对正确，DNA-pol不表现活性。DNApolⅠ的校读功能A：DNA-pol的外切酶活性切除错配碱基；并用其聚合活性掺（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶靠其大分子结构协调非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。嘌呤的化学结构能形成顺式和反式构型，与相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤应处于反式构型。

（二）复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶靠其大分子结遵守严格的碱基配对规律；聚合酶在复制延长时对碱基的选择功能；复制出错时DNA-pol的及时校读功能。DNA复制的保真性至少要依赖三种机制：遵守严格的碱基配对规律；DNA复制的保真性至少要依赖三种机制保真性绝句复错不要紧,只要较对真,错了我一个,还有后来酶.保真性绝句复错不要紧,四、复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA分子的碱基埋在双螺旋内部，只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。

四、复制中的分子解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA分子的碱（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链状态E.Coli基因图E.Coli基因图解螺旋酶(helicase)

——利用ATP供能，作用于氢键，使DNA双链解开成为两条单链。引物酶(primase)——复制起始时催化生成RNA引物的酶。单链DNA结合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)——在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。解螺旋酶(helicase)——利用ATP供能，作用于氢键108局部解链后（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、理顺DNA链复制过程正超螺旋的形成：108局部解链后（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态、解链过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成既能水解、又能连接磷酸二酯键。

拓扑异构酶Ⅰ

拓扑异构酶Ⅱ拓扑异构酶分类：拓扑异构酶作用特点：既能水解、又能连接磷酸二酯键。拓扑异构酶Ⅰ拓扑异构酶分类拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。作用机制：拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结拓扑酶的作用方式：拓扑酶的作用方式：五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接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，从而把两段相邻的DNA链连接成一条完整的链。DNA连接酶(DNAligase)作用方式：五、DNA连接酶连接DNA双链中的单链缺口连接DNA链3-HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶的作用：HO5’3’3’5’DNA连接酶ATPADP5’3’5’3’DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺口作用。也是基因工程的重要工具酶之一。功能：DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用。功能：提供核糖3-OH提供5-P结果DNA聚合酶引物或延长中的新链游离dNTP去PPi(dNTP)n+1连接酶复制中不连续的两条单链不连续→连续链拓扑酶切断、整理后的两链改变拓扑状态DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3,5-磷酸二酯键生成的比较

提供核糖3-OH提供5-P结果DNA聚合酶引物或延长中的DNA生物合成过程TheProcessofDNAReplication第三节DNA生物合成过程第三节（一）复制起始：DNA解链形成引发体需要解决两个问题：1.DNA解开成单链，提供模板。2.形成引发体，合成引物，提供3-OH末端。一、原核生物的DNA生物合成（一）复制起始：DNA解链形成引发体需要解决两个问题：1.E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···11317293244···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串联重复序列

反向重复序列53531.DNA解链E.coli复制起始点oriCGATTNTTTATTT生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成DnaADnaB、DnaCDNA拓扑异构酶引物酶SSB35352.引发体和引物含有解螺旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA复制起始区域的复合结构称为引发体。DnaADnaB、DnaCDNA3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。引物3'HO5'引物酶3535引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子。引物生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成（二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上，其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。

（二）复制的延长过程：领头链连续复制，随从链不连续复制复制的5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTPOH3'3'DNA-pol5'3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTP领头链的合成：领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。领头链的合成：领头链的子链沿着5→3方向可以连续地延长。随从链的合成随从链的合成复制过程简图复制过程简图生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(ter)处汇合。oriter

E.coli8232oriterSV40500（三）复制的终止过程：切除引物、填补空缺、连接切口原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点(555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP55PATPADP+Pi55DNA连接酶

随从链上不连续性片段的连接：555RNA酶OHP5DNA-polⅠdNTP5生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成生物化学与分子生物学学习课件：第10章dna的生物合成哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DNA生物合成细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。哺乳动物的细胞周期DNA合成期G1G2SM二、真核生物的DN真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性，即复制子以分组方式激活而不是同步起动。

复制的起始需要DNA-polα（引物酶活性）和polδ（解螺旋酶活性）参与。还需拓扑酶和复制因子(replicationfactor,RF)。（一）真核生物复制的起始与原核基本相似真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子复制。复制有时序性增殖细胞核抗原（proliferationcellnuclearantigen，PCNA）在复制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夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使polδ获得持续合成能力。PCNA水平也是检验细胞增殖的重要指标。增殖细胞核抗原（proliferationcellnuc细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及G2→M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白(cyclin)，和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶(cyclindependentkinase，CDK)。

细胞能否分裂，决定于进入S期及M期这两个关键点。G1→S及GCDK相匹配的周期蛋白作用点CDK2CyclinD1,D2,D3G1期CyclinEG1→S期CyclinAS期CDK3和CDK4CyclinD1,D2,D3G2期CDK1（CDC2）CyclinA,BG2→M期哺乳类动物的周期蛋白和CDKCDK相匹配的周期蛋白作用点CDK2CyclinD1,D哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白(ankynin)是CDK4的特异性抑制物，P21蛋白能抑制多种CDK。锚蛋白和P21蛋白的抑制/活化可使细胞周期开放/关闭，因此被形容为细胞周期的检查点(checkpoint)蛋白。哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDK的蛋白质，例如锚蛋白(aDNA-polδ和polα分别兼有解螺旋酶和引物酶活性。在复制叉及引物生成后，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