第十二章 DNA的生物合成

最细期末考试复习必备资料。第十二章 DNA的生物合成知识整理，包括：复制的基本规律、DNA的复制酶学、DNA复制过程逆转录、DNA的损伤与修复。

DNA的生物合成

• 复制的基本规律
  • (一）半保留复制
    • 【概念】——复制时双链解开分别作为模板新合成2条DNA链，一条来自亲代，一条新合成
  • (三）双向复制
    • 【概念】——复制时DNA从起始点向两个方向解链，形成两个延伸相反的复制叉
    • 【复制子】
      • 指从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域，它是一个独立的复制单位，包括复制起点和终点。
  • (二）半不连续复制
    • 【概念】——领头链连续复制，随从链不连续复制
    • 【前导链】——链复制方向和解链方向相同，子链复制能连续进行 【随从链】——链复制方向和解链方向相反，不能连续延长
    • 【冈崎片段】
      • 随从链中的不连续片段
• DNA的复制酶学
  • 1.DNA拓扑异构酶
    • 【作用】
      • 解开DNA超螺旋，切开理顺DNA链（不耗能） 连接断端（耗能）
        • 
        • 特点：既水解又连接磷酸二脂键
  • 2.解螺旋酶
    • 【作用】
      • 作用于氢键，使DNA双螺旋解开，成为两条单链（耗能）
  • 3.单链DNA结合蛋白（SSB）
    • 【作用】
      • 复制中维持模板处于单链状态并保护其完整
  • 4.引物酶
    • 【作用】
      • 引物酶合成短链RNA
  • 5.DNA连接酶
    • 【作用】
      • 连接3’-OH和5‘-P末端，生成磷酸二酯键（耗能，接合双链中的单链缺口）
• DNA复制过程
  • 【复制原料】
    • dNTP, 依赖DNA的DNA聚合酶，模板，引物
    • 【复制酶】
      • 原核生物
        • 复制延长子链的主要酶：DNApol Ⅲ
        • • 3‘-5’外切酶——切除连错的核苷酸 5‘-3’外切酶——切除引物（只有DNA聚合酶I有）
      • 真核生物
        • 
        • 复制延长子链的主要酶：DNA-polδ
  • 【复制起始】
    • 【引发体】——在DNA双链接连的基础上，形成含有解旋酶DnaB,DnaC,引物酶和DNA复制起始区域共同构成的起始复合物结构
    • 原核生物复制起始的相关蛋白质——Dna蛋白
    • 1.解链
      • 【拓扑异构酶II】（切断-旋转-再连接）——解开超螺旋 【解螺旋酶】：（DnaA,DnaB,DnaC三种蛋白）——解开双螺旋 【单链结合蛋白-SSB】——复制中维持模板处于单链状态并保护其完整性
    • 2.引物
      • 【引物酶】（RNA聚合酶）合成短链RNA
  • 【复制延长】
    • 3.在DNA-pol-III催化下dNTP以dNMP形式加入，生成磷酸二酯键。
  • 【复制终止】
    • 4.冈崎片段的连接
      • 【三部曲】
        • 1.降解引物：DNA聚合酶I
        • 2.填补空隙：DNA聚合酶I
        • 3.冈崎片段连接:DNA连接酶
      • 原核环状DNA：双向复制在复制终止点汇合
      • 真核生物DNA—【端粒】
        • 【定义】—— 指真核生物染色体线性DNA分子3‘末端的结构，通常膨大形成粒状，由3’末端DNA序列和蛋白质构成。
        • 【功能】
          • 维持染色体的稳定性和DNA复制的完整性
        • 【端粒酶】
          • 本质：RNA-蛋白质复合体（特殊的逆转录酶）——DNA聚合酶，延长端粒
          • 【功能】以自身的RNA为模板通过逆转录过程对末端DNA链进行延长，人体端粒重复序列——TTAGGG。
  • 【真核生物与原核生物DNA复制的区别】
  • 【DNA复制的保真性依赖的机制】
    • 1.严格按照碱基配对规律进行；
    • 2.聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；
    • 3.复制出错时核酸外切酶活性和及时角度功能；
• 逆转录
  • 【定义】——逆转录酶催化下以单链RNA为模板合成双链DNA的过程，同样需要引物。
    • 研究发现：病毒自身的tRNA可用作复制引物
  • 【逆转录酶特点】——三种活性
    • 1.RNA指导下的DNA聚合酶活性
    • 2.RNA酶活性——降解RNA
    • 3.cDNA指导下的DNA聚合酶活性
  • 【逆转录酶的生物学意义】
    • 1.补充了中心法则 2.进行基因操作制备cDNA 3.加深了对RNA病毒治病致癌的认知
• DNA的损伤与修复
  • 【损伤】
    • 体内因素
      • 1.DNA复制错误
      • 2.DNA自身的的不稳定性
      • 3.机体代谢产生的活性氧
    • 体外因素
      • 物理因素：电离辐射，紫外线（形成嘧啶二聚体）
      • 化学因素：自由基，碱基类似物等
      • 生物因素：病毒和霉菌
  • 【修复】
    • 【定义】 是对已发生分子改变的补偿措施，使其恢复为已有的天然状态
    • 【类型】
      • 1.光修复
        • 
      • 2.切除修复
        • 碱基切除修复
        • 核苷酸切除修复
        • 识别水解（UvrA，UvrB糖苷酶)——切除(核酸内切酶）——合成（DNA聚合酶1)——连接(DNA连接酶）
          • 
      • 3.重组修复：双链损伤
      • 4.机械修复：SOS修复，DNA广泛性损伤

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