DNA的生物合成

细胞生物学DNA的生物合成思维导图，包含DNA复制的概况、原核生物DNA的复制、真核生物DNA复制等。

DNA的生物合成

• DNA复制的概况
  • 研究系统
    • FX174DNA或质粒DNA构成的体外系统 研究复制所必需的酶，蛋白质及其因子
    • 以E·coli为模式生物 研究原核生物DNA复制
    • 以酵母和动物病毒为模式生物 研究真核生物DNA复制
  • 特点
    • 半保留复制
    • 错误少
    • 高效
    • 高保真性
  • 复制的起点和方向
    • 复制子，起点 复制叉，复制泡
      • 原核生物
        • 只有一个复制起点 多次复制同步进行
      • 真核生物
        • 多个复制起点
• 原核生物DNA的复制
  • 参与复制的酶和蛋白质
    • DNA聚合酶 都不能从头合成多聚脱氧核苷酸链 新链的合成均需要先合成一小段RNA引物 才能在此基础上添加dNTP
      • DNA聚合酶I pol I
        • 在DNA损伤的修复中起重要作用 在复制时的作用为切除RNA引物
          • 可催化链的延长和水解 具3¢-5¢核酸外切酶活性（校对功能） 具5¢-3¢核酸外切酶活性（切除RNA引物）
            • 小片段 5¢-3¢核酸外切酶活性
            • 大片段 KLenow片段 DNA聚合酶和3¢-5¢核酸外切酶活性
      • DNA聚合酶II polII
        • 主要参与DNA的损伤修复
      • DNA聚合酶III polIII
        • DNA的复制
          • 含三个核心酶，夹子装配复合物
    • 其他酶和蛋白质
      • DNA解旋酶
        • DNA双螺旋的解开 具移位酶活性，解链具极性
      • 单链结合蛋白 SSB
        • 与DNA单链区域结合
          • 防止DNA重新形成双链
          • 防止单链内二级结构的形成
          • 防止核酸酶对单链区的水解
          • 增强某些酶的活性（聚合酶）
          • 具正协同效应
      • 拓扑异构酶
        • 清楚正超螺旋 调节超螺旋程度
          • TopI
            • 转录区
          • TopII
            • 染色质骨架蛋白和核基质 与复制有关
      • 引发酶
        • 合成RNA引物
          • N端结构域 p12
            • 结合DNA的结构域
          • C端结构域 p16
            • 与复制叉内DNAB蛋白作用 从而募集到复制叉上
          • 核心结构域 p35
            • RNA聚合酶活性中心
      • DNA连接酶
        • 连接切口 需要镁离子催化
          • 噬菌体和真核细胞 ATP提供能量
          • 细菌 NAD+提供能量
  • 复制的起始
    • 只有一个起点OriC
      • 需要在引发体作用下合成RNA引物
  • DNA链的延伸
    • 前导链
    • 后随链 冈崎片段
    • 半不连续复制
  • 复制的终止
    • 单向复制环状DNA分子复制终点即原点 双向复制环状DNA分子在复制叉相遇时完成复制
      • 终止子序列 ter
        • 终点利用物质（Tus）结合ter阻止复制叉移动
• 真核生物DNA复制
  • 参与真核生物DNA复制的酶和蛋白质
    • DNA聚合酶
      • 无切除RNA能力
        • DNA聚合酶a DNA pol a
          • 合成RNA引物
          • 无校对能力 有复制蛋白（RPA）结合降低错误率
        • DNA聚合酶d和e DNA pol d&e
          • 具有校对能力
          • 增殖细胞核抗原 PCNA
            • 辅助蛋白 组成滑动钳 提高DNA合成连续性
        • DNA聚合酶b DNA pol b
          • 参与DNA损伤的修复 填补DNA链上的小缺口
        • DNA聚合酶g DNA pol g
          • 位于线粒体基质 负责线粒体DNA的复制和损伤的修复
    • 其他酶和蛋白质
      • 核糖核酸酶H1和翼式内切核酸酶1（FEN1）
        • 切除RNA引物
      • 复制因子C RFC
        • 夹子装配器 帮助PCNA安装到DNA模版上 并与DNA聚合酶结合
  • 真核生物DNA复制的特点
    • 同
      • 为半保留复制
      • 为半不连续复制
      • 需要解旋酶解开双链，并由SSB与单链区结合
      • 需要拓扑异构酶消除解旋形成的扭曲张力
      • 需要RNA引物
      • 对新链合成有校对机制
    • 异
      • 原核生物为单起点复制，复制子较大 真核生物为多起点复制，复制子较小
      • 原核生物复制叉移速900nt/s 真核生物复制叉移速50nt/s
      • 真核细胞DNA聚合酶和蛋白质因子种类较多 引发酶活性由DNA pol a的两个小亚基承担
      • 原核细胞在第一轮复制未结束时可开启第二轮复制 真核细胞复制有复制许可因子控制，复制周期不可重叠
      • 原核生物DNA为环状，DNA复制末端不会缩短 真核生物DNA为线形，DNA复制末端缩短问题需要端粒酶解决
  • 真核生物DNA复制过程
    • SV40DNA的复制
    • 酵母DNA的复制
    • 端粒DNA的复制
    • DNA复制与核小体组装
  • DNA复制的其他方式
    • 滚环复制
    • 取代环复制
    • 线形DNA末端复制的方式
  • DNA复制的高度忠实性
    • 4中dNTP浓度的平衡
    • DNA pol的高度选择性
    • DNA pol的自我校对
    • 使用RNA引物
    • 错配修复
  • 逆转录作用
    • 逆转录病毒的结构
    • cDNA的合成
    • 原病毒DNA的整合
    • 逆转录的生物学意义
  • 原核生物DNA复制的调控
    • 细胞内DnaA的浓度
    • OriC位点甲基化的延迟
  • 真核生物DNA复制的调控
    • 细胞周期水平的调控 限制点调控
    • 染色体水平的调控
    • 复制子水平的调控
  • DNA的体外合成
    • 聚合酶链式反应 PCR