生化第十二章 DNA合成

生物化学与分子生物学第十二章 DNA的合成，本思维导图按照自己学校大纲来制作，可根据自己需要补充~若内容有误请私信我进行更正~

DNA合成

• DNA复制的基本规律
  • 半保留复制
    • 概念
    • 意义
      • 子代保留亲代的全部遗传信息，亲代与子代DNA之间碱基序列高度一致
  • 从起点双向进行
    • 复制叉
    • 复制子
  • 半不连续进行
    • 前导链
    • 后随链
    • 冈崎片段
  • 具有高保真性
    • 碱基互补配对原则（重要）
    • 复制叉提供稳定的结构
    • DNA聚合酶的核酸外切酶和校读功能以及复制后修复系统对错配加以纠正
• DNA酶学
  • DNA聚合酶：催化脱氧核糖核苷酸之间聚合
    • 原核生物DNA聚合酶
      • DNA聚合酶III
        • 2个核心酶
          • α亚基
            • （13000）主要功能是合成DNA
          • θ亚基
            • 可能起组装作用
          • ε亚基
            • 具有3‘-5’外切酶活性（复制保真必须），α亚基可增强其活性
        • 1个γ-复合物
          • 促进全酶组装至模板上及增强核心酶活性的作用
        • 1对β亚基（可滑动DNA夹子）
        • 功能：原核生物复制延长中真正起作用的催化酶
      • DNA聚合酶I
        • 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
        • 水解DNA复制引物，水解后的空隙由其催化填补
        • Klenow片段
      • DNA聚合酶II
        • 参与DNA损伤应急状态修复
    • DNA聚合酶选择和校读功能
      • 复制的保真性依赖正确的碱基选择
      • 聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正
  • DNA拓扑学
    • 拓扑酶
      • 作用特点
        • 1.水解 2.连接磷酸二酯键
      • 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，反应不需要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分子进入负螺旋状态，耗能
  • DNA连接酶
    • 作用方式：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
    • 功能
      • DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的作用
      • 在DNA修复、重组及剪切中也起缝合缺口的作用
      • 基因工程的重要工具酶之一
• 原核生物DNA复制过程
  • 复制的起始
    • DNA的解链
      • 固定复制起点：串联重复序列（AT），形成Dna A的结合位点
      • Dna A辨认并结合于AT上，其相互靠近形成DNA-蛋白质复合体，促使解链；DnaB蛋白（解旋酶）在DnaC蛋白的协同下，结合移动；SSB结合在DNA单链上，使复制叉保持长度
      • DNA拓扑异构酶解链
    • 合成引物和形成起始复合物
      • 引物酶属于RNA聚合酶
        • DNApol不具备催化两个游离dNTP之间形成磷酸二酯键的能力
        • 负责合成DNA复制的RNA引物
      • 起始复合体结构：解旋酶DnaB、DnaC、引物酶和DNA复制的起始区
  • DNA链的延长
    • 前导链5’-3‘不断延长，后随链5’-3‘不连续延长
    • 同一复制叉同一DNApol III,前导链复制先于后随链
  • 复制的终止
    • 原核生物是环状DNA，双向复制的复制片段在复制的终止点汇合
    • 去除RNA引物换成DNA
    • 空隙填补由DNApol I
• 逆转录
  • 逆转录酶
  • 前病毒通过基因重组，进行整合
  • cDNA：以mRNA为模板，经逆转录合成的与mRNA 碱基序列互补的DNA链
• 真核生物DNA复制过程
  • 差异
    • 真核生物复制子多、冈崎片段短、复制叉前进速度慢
    • DNA复制从引发进入延伸阶段发生DNA聚合酶的转换
    • 切除冈崎片段RNA引物的是核酸酶RNAse和FEN1
  • 起始
    • 真核生物有多个起点，复制有时序性以分组方式激活
    • 起始需要DNA-polα（引物酶活性）、polδ和polε；解旋酶、拓扑酶和复制因子
    • 起点：自主复制序列（ARS）
      • 富含A/T的共有序列
      • 3个序列（B1、B2、B3）
    • 增殖细胞核抗原（PCNA）
      • 具有与EcoliDNApol III的β亚基相同的结构功能
  • 延长
    • 聚合酶α/δ转换
      • 前导链出现在引发后期；后随链发生在冈崎片段合成之际
      • 转换原因：聚合酶α不具备持续合成的能力
      • 转换关键蛋白：RFC（复制因子）
  • 合成后立即组装核小体
  • 端粒参与解决染色体末端复制问题
    • 端粒酶是一种核糖核蛋白（RNP），由RNA和蛋白质组成
      • 端粒酶RNA
      • 端粒酶协同蛋白
      • 端粒酶逆转录酶
    • 富含TG的重复序列，多为双链
    • 引物：染色体3‘端ssDNA(后随链为模板)
  • 在每个细胞周期中只能复制一次
    • 复制基因：DNA复制起始所需要的的全部DNA序列
    • 步骤
      • 复制基因的选择
        • 前复制复合物在G1期形成而在S期被激活
      • 复制起点的激活
        • CDK激活pre-RC,以起始DNA复制
        • 抑制形成新的pre-CDK
  • 线粒体DNA按D环的方式复制