第14章——DNA的生物合成

根据医学教科书《生物化学与分子生物学》制作

DNA的生物合成DNA复制的基本特征1.半保留复制:DNA以半保留方式进行复制2.双向复制:DNA复制从起点向两个方向延伸3.半不连续复制:DNA复制反应呈半不连续特征DNA复制的酶学和拓扑学变化 原核生物DNA复制过程(以大肠杆菌DNA复制为例)复制的起始DNA链的延长复制的终止DNA聚合酶(DNA pol)催化脱氧核苷酸间的聚合DNA复制的保真性复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口真核生物DNA生物合成过程非染色体基因组采用特殊方式进行复制逆转录的发现发展了中心法则D-环复制真核生物复制的起始与原核生物基本相似真核生物复制的延长发生DNA聚合酶α/δ转换真核生物DNA合成后立即组装成核小体端粒酶参与解决染色体末端复制问题真核生物染色体DNA在每个细胞周期中只能复制一次原核生物有3种DNA聚合酶真核生物有5种DNA聚合酶DNA polⅠDNA polⅡDNA polⅢDNA polαDNA polβDNA polγDNA polδDNA polεDNA复制保真的关键是正确的碱基配对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多种酶参与DNA解链和稳定单链状态DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态DNA的解链引物合成和引发体形成前导链连续复制后随链不连续复制沿着后随链的模板链合成的新DNA片段被命名为冈崎片段原核生物的质粒真核生物的线粒体DNARNA病毒(逆转录病毒)的基因组是RNA而不是DNA,其复制方式是逆转录逆转录酶(依赖RNA的DNA聚合酶)以RNA为模板合成双链DNA的酶dDNA法应用逆转录酶作为获取目的基因的方法逆转录切除RNA引物连接片段之间的缺口使成为连续的子链由引物或延长中的子链提供3'-OH,供dNTP掺入生成磷酸二酯键延长中的子链有前导链、后随链之分,复制产生的不连续片段称为冈崎片段复制发生在S期端粒酶复制有固定的起始点DNA解链需多种蛋白质参与DnaA、DnaB、DnaC三种蛋白质解开DNA双链,形成复制叉SSB(单链结合蛋白)结合到DNA单链上,维持解链和复制叉稳定解链过程中需要DNA拓扑异构酶拓扑异构酶Ⅱ(促旋酶)引发体解旋酶DnaB、DnaC、引物酶、和DNA复制起始区域共同构成的复合体称为引发体引物引物是由引物酶催化合成的短链RNA分子引物酶是复制起始时催化RNA引物合成的酶,属于RNA聚合酶短链引物RNA为DNA的合成提供3'-OH末端原核生物催化延长反应的酶是DNA polⅢ前导链沿5'→3'方向连续延长后随链沿5'→3'方向不连续延长引物的水解靠细胞核内的RNA酶填补留下的空隙空隙的填补由DNA polⅠ催化缺口由连接酶连接DNA复制是酶促(脱氧)核苷酸聚合反应底物dNTP:dATP、dGTP、dCTP、dTTP模板解开成单链的DNA母链规则碱基互补规律基本化学反应核苷酸和核苷酸之间生成3',5'-磷酸二酯键而逐一聚合,是复制的基本化学反应碱基配对的关键在于氢键的形成复制的保真性依赖正确的碱基选择DNA聚合酶的碱基选择功能DNA聚合酶的校对功能严格的碱基配对规律连接DNA链3'-OH末端和另一DNA链的5'-P末端,二者间生成磷酸二酯键,从而将两段相邻的DNA链连接成完整的链连接酶只能连接双链中的单链缺口,不能连接单独存在的DNA单链或RNA单链复制中的后随链是分段合成的,产生的冈崎片段之间的缺口,是靠连接酶接合DNA polαDNA polδ有引物酶活性有解旋酶活性增殖细胞核抗原(PCNA)在复制起始和延长中具有关键作用主要催化引物合成主要催化链的延长端粒是真核生物染色体线性DNA分子末端的结构在维持染色体的稳定性和DNA复制的完整性中有重要作用DNA测序发现端粒结构共同特点是:富含T-G短序列的多次重复组成约150nt的端粒酶RNA端粒酶协同蛋白1端粒酶逆转录酶功能提供RNA模板催化逆转录复制的终止需要端粒酶延伸端粒DNA复制基因:是指DNA复制起始所必需的全部DNA序列复制基因的选择出现于G1期原核生物基因组是环状DNA,只有一个复制起点,向两个方向解链单始点双向复制多起点双向复制真核生物基因组庞大,每个起点产生两个移动方向相反的复制叉,复制完成时,复制叉相遇并汇合连接