导图社区 DNA的合成
生物化学与分子生物学第十二章DNA的合成学习笔记，包括DNA复制的基本规律、DNA复制的酶学和拓补学、原核生物DNA复制过程、真核生物DNA复制过程等等。
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DNA的合成
DNA复制
DNA复制是以DNA为模板的DNA合成，是基因组的复制过程。
DNA复制的基本规律
DNA以半保留方式进行复制
概念
在复制时，亲代双链DNA解开为两股单链，各自作为模板，依据碱基配对规律， 合成序列互补的子链DNA双链。
意义
子代DNA中保留了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
DNA复制从起点双向进行
复制从起点开始，向两个方向进行解链， 进行的是单点起始双向复制复制从起点开始，向两个方向进行解链，
起点
原核：1个
复制叉
复制中的模板DNA形成2个延伸方向相反的开链区，称为 复制叉
复制子
从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子
DNA复制以半不连续方式进行
前导链
在DNA复制过程中，沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称 为前导链
后随链
另一股链因为复制方向与解链方向相反，不能连续延长，只能随着模板链的解开，逐段地从5'-+3'生成引物并复制子链。这一不连续复制的链称为后随链。
半不连续复制概念
前导链连续复制而后随链不连续复制的方式称为半不连续复制
DNA复制特征
DNA复制具有高保真性
保证保真性机制
“半保留复制”
绝对保真性
高保真DNA聚合酶利用严格的碱基配对原则
体内复制叉的复杂结构提高了复制的准确性
DNA聚合酶的核酸外切酶活性和校读功能以及复制后修复系统
DNA复制的酶学和拓扑学
实质：酶促核苷酸聚合反应
底物：dNTP
dATP,dGTP,dCTP,dTTP
模板：解开成单链的DNA母链
酶:DNA聚合酶
DNA聚合酶催化脱氧核糖核昔酸间的聚合
全称：依赖DNA的DNA聚合酶
原核生物
DNA pol I
在DNA损伤修复中发挥作用，在半保留复制中起辅助作用，对复制中的错误进行校对，对复制和修复中出现的空隙进行填补。
DNA pol II
当复制过程被损伤的DNA阻碍时重新启动复制叉
DNA pol III
原核生物复制延长中真正起催化作用的酶。切除引物
真核生物
DNA聚合酶的碱基选择和校读功能
保真性
遗传信息稳定传代的保证
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
错配修复：在复制过程中辨认并切除错配的碱基，对复制错误进行校正
复制中DNA分子拓扑学变化
多种酶参与DNA解链和稳定单链状态
DNA拓扑异构酶改变脱氧核糖核酸超螺旋状态
拓扑酶：既能水解又能连接DNA分子中的磷酸二酯键
拓扑酶I：可以切断DNA双链中一股，使脱氧核糖核酸解链旋转中不致打结，适当时候又把切口封闭，使DNA变为松弛状态，
不消耗ATP
拓扑酶II可在一定位置上，切断处于正超螺旋状态的DNA双链，使超螺旋松弛;然后利用ATP供能，松弛状态DNA的断端在同一个酶的催化下连接恢复。
消耗ATP
DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口
DNA连接酶连接脱氧核糖核酸链3'-0H末端和另-DNA链的5'-P末端，两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
DNA复制过程
原核
起始
DNA解链
复制有固定起始点：富含AT区
DNA双链中，AT间的配对只有2个氢键维系，故富含AT的部位容易发生解链。
DNA解链需多种蛋白质参与
DnaA
DnaA蛋白是一同源四聚体，负责辨认并结合于复制起点的串联重复序列（AT区）上
DnaB
DnaC
DnaB(解旋酶)在DnaC蛋白的协同下，结合并沿解链方向移动，使双链解开足够用千复制的长度，并且逐步置换出DnaA蛋白。
解链过程中需要DNA拓扑异构酶
引物合成和起始复合物的形成
引物
引物是由引物酶(primase)催化合成的短链RNA分子。
引发体
含有解旋酶DnaB、DnaC、引物酶和DNA的复制起始区域共同构成的起始复合物结构，该结构在噬菌体Cl>X系统也称为引发体(primosome)
引物延长方向
5‘——3’
延长
酶
延长方式
5‘——3’方向连续延长
5‘——3’方向不连续延长
终止
切除引物
DNA pol A
填补空缺
连接切口
DNA连接酶
真核
分裂时期：分裂周期的DNA合成期（S期）
复制起点：多个
自主复制序列：ARS（autonomously replicating sequence）。在真核生物中发现的一类能启动DNA复制的序列，含有一个AT富集区。
PCNA
PCNA为同源三聚体，具有与E.coliDNApol皿的B亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环的可滑动的DNA夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物－模板链；并且PCNA使pol3获得持续合成的能力。
延长发生DNA聚合酶转换，并伴有核小体的解聚
端粒酶参与解决染色体末端复制问题
端粒
概念：端粒是真核生物染色体线性DNA分子的 末端结构。
功能:端粒在维持染色体的稳定性和DNA复制的完整性中有着重要的作用
特点：富含T-G短序列 的多次重复。重复达数十至上百次，并能反折成二级结构。
端粒酶
组成：端粒酶RNA(human telomerase RNA,hTR)、端粒酶协同蛋白1(human telomerase associatedprotein1, hTPl)和端粒酶逆转录酶(human telomerase reverse transcriptase,hTRT)
真核生物染色体DNA在每个细胞周期中只能复制—次
真核生物线粒体DNA按D环方式复制
DNA修复合成
逆转录合成DNA
逆转录病毒的基因组RNA以逆转录机制复制
流动方向：逆转录的信息流动方向(RNA-DNA)与转录过程(DNA-RNA)相反，是一种特殊的复制方式。
逆转录酶：能催化以RNA为模板合成双链DNA的酶，称为逆转录酶
逆转录的发现发展了中心法则
