第13章DNA生物合成

第十四章核酸的生物合成nucleicacidbiosynthesis本章主要内容DNA的生物合成RNA的生物合成第一节DNA的生物合成中心法则（centraldogma）遗传信息传递方向的规律基因表达：是指将遗传信息由DNA转录为RNA、再翻译成蛋白质的过程半保留复制复制起始点（ori)双向复制半不连续复制一、复制（replication）（一）DNA复制的基本原则半保留复制

semiconservativereplicationAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC亲代子代DNA半保留复制的实验从复制起始点向2个方向进行双向复制双向复制半不连续复制（semidiscontinousreplication)冈崎片段（二）参与DNA复制的主要酶类解旋、解链酶类DNA拓扑异构酶解链酶单链结合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA连接酶1、解旋、解链酶类解链酶(helicase)解开DNA双链中氢键，消耗ATP单链结合蛋白（single-strandedDNA-bindingprotein）与单链DNA结合，保持模板处于单链状态，保护复制中的DNA单链不被核酸酶降解。DNA拓扑异构酶（topoisomerase)复制前：松弛DNA超螺旋，克服扭结现象复制后：TopoII作用下，重新引入超螺旋（需ATP供能）解链酶DNA拓朴异构酶单链DNA结合蛋白

SSB解开、理顺

DNA链、维持DNA单链状2、引物酶(primase)DNA聚合酶合成新DNA时需要引物（一小段RNA）引物RNA3’-OH末端作为DNA合成的起始点引物酶与多种起始蛋白结合形成引发体引物酶催化合成引物（primer)3、DNA聚合酶（DNApolymerase)DNA聚合酶的作用特点：模板：解开的DNA双链催化底物（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）聚合形成3′,5′磷酸二酯键新链延长方向5/→3/具核酸外切酶活性原核DNA聚合酶①polⅠ：3′→5′外切酶活性，参与DNA修复校正5′→3′外切酶、聚合酶活性，

切除引物并填补空隙具有切口平移作用②polⅡ：生理功能尚不清楚，无酶Ⅰ、Ⅱ时起作用③polⅢ：复制延长中真正起复制作用的酶具3/-5/核酸外切酶活性，校正作用DNA复制高保真性的机制

DNA模板指导正确选择碱基配对校读功能4、DNA连接酶(DNAligase)通过3/，5/-磷酸二酯键连接互补链中DNA片段不能连接单独存在的DNA或RNA单链。（三）DNA的复制过程模板DNA解旋与解链，形成复制叉；形成引发体，合成RNA引物；按A=T、G=C碱基配对规则，合成DNA；切除引物、填补空隙、形成冈崎片段；DNA连接酶连接封口，形成长链DNA；6.在Tus蛋白参与下，终止复制。(terminusutilizationsubstance)DNA复制示意图拓扑异构酶解链酶5/3/3/5/3/5/DNA聚合酶Ⅲ单链结合蛋白DNA聚合酶Ⅰ前导链随后链DNA连接酶冈崎片段引物酶二、逆转录(reversetranscription)概念：以RNA为模板合成DNA的过程酶：逆转录酶依赖RNA的DNA聚合酶功能

RNaseH功能（水解RNA-DNA杂交链）依赖DNA的DNA聚合酶功能逆转录酶----------------------------------------RNaseH----------------------------------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------cDNA整合入宿主细胞DNA分子中病毒RNARNA-cDNA

杂交体cDNA双股cDNA宿主细胞DNA分子整合了cDNA的宿主细胞DNA分子逆转录酶意义：对中心法则的补充有助于基因工程的实施逆转录过程HIV生活史三、DNA复制与端粒、端粒酶端粒:

是由蛋白质和DNA紧密结合的结构端粒酶:

是一种自身携带模板RNA的逆转录酶端粒酶特殊的生物学功能：1.端粒酶活性与遗传信息的稳定性；2.端粒酶活性与细胞衰老；3.端粒酶活性与肿瘤(telomere、telomerase)CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTT3’----G-OH(3’)CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----Furtherpolymerization端粒酶合成端粒的爬行模式四、DNA损伤（突变）与修复突变自发突变(spontaneousmutation)人工诱变(inducedmutation)（一）引起突变的因素物理因素：紫外线、各种辐射化学因素：亚硝酸盐、烷化剂、芳香烃类生物因素：RNA病毒等（二）突变的类型点突变(pointmutation)（错配）转换(transition)：A

G或C

T

颠换(transversion)：嘌呤碱

嘧啶碱框移突变(frameshiftmutation)缺失、插入1个碱基重排(rearrangement)血红蛋白中遗传信息的异常正常DNA…TGTGGGCTTCTTTTT…mRNA…ACACCCGAAGAAAAA…HbA（β链）（氨基末端）苏脯谷6谷赖异常DNA…TGTGGGCATCTTTTT…mRNA…ACACCCGUAGAAAAA…HbS（β链）（氨基末端）苏脯缬6谷赖镰刀形红细胞性贫血HbA与HbS比较由基因重排引起的两种地中海贫血基因型（三）DNA的损伤修复光复活切除修复重组修复SOS修复光修复(photoreactivation)紫外辐射DNA链上两个胸腺嘧啶残基间形成二聚体光修复酶切除修复核酸内切酶DNApolⅠ，DNAligase(excisionrepair)重组修复(recombinationalDNAr