第章DNA的生物合成.pdfVIP

第4章 DNA的生物合成 生物体合成DNA的方式有两种： DNA复制(DNA replication): 以DNA为模板合成DNA。 逆转录(reverse transcription): 以RNA为模板合成DNA。 DNA复制存在于所有的活细胞中，逆转录主要存在于 逆转录病毒中。DNA复制的忠实性高于逆转录。 研究核酸的复制机理有什么应用价值？ 一、无细胞结构生物的核酸复制  复制机理比较清楚。  病毒RNA复制与药物开发？ 抗HIV病毒药物：叠氮胸苷，双脱氧胸苷（均属于核苷类逆 转录酶抑制剂）；沙奎那韦(属于HIV复制酶抑制剂)；Isentress (属于HIV整合酶链转移抑制剂)；……  病毒DNA复制与药物开发？ 抗乙肝药物：拉米夫定(属于HBV 聚合酶抑制剂)；…… 二、原核细胞的DNA复制  大肠杆菌DNA的复制机理比较清楚。 二、原核细胞的DNA复制  细菌DNA复制与药物开发？ 杀菌剂：氧氟沙星(通过作用于细菌DNA螺旋酶，抑制DNA的 合成和复制)；…….  基因工程表达量：质粒DNA生活在大肠杆菌中，其复制如何 不受宿主控制，而其拷贝数很大？ 三、真核细胞的DNA复制  人DNA的复制机理不清楚。  端粒与衰老的关系？  端粒与肿瘤的关系？  肿瘤细胞DNA复制与药物开发？ 4.1 DNA复制 4.1.1 DNA复制的基本特征 DNA复制发生在原核细胞的细胞质、真核细胞的细胞核、 线粒体以及叶绿体的基质中。所有的DNA复制具有以下特征： (1) 以原来的DNA母链为模板，以dNTP为合成原料； (2) 作为模板的双链DNA分子需要解链以暴露隐藏在双螺旋 结构内的碱基序列，然后才能作为模板； (3) 以半保留方式复制； 图4-1 DNA复制可能的三种方式以及Meselson和Stahl实验的可能结果 DNA的半保留复制证明实验 1958年，Meselson和Stahl用15N 标记大肠杆菌DNA ，首次证明了 DNA的半保留复制。 （1 ）将大肠杆菌长期在以15NH Cl 4 作唯一氮源的培养基中培养，得 15N -DNA (图a) 。 （2 ）用普通培养基( 以14NH Cl作 4 唯一氮源)培养15N标记的大肠杆菌 ，经过一代以后，形成了一半15N 和一半14N的杂合分子(图b)。 （3 ）两代后出现等量的14N分子 和15N -14N杂合分子(图c) 。 图4-2 Meselson 和Stahl实验的实际结果 密度梯度离心(density gradient centrifugation) ： 用一定的介质在离心管内形成一连续或不连续的密度 梯度，将细胞混悬液或匀浆置于介质的顶部，通过重力或 离心力场的作用使细胞组分进行分层、分离。 不同颗粒之间存在沉降系数差时，在一定离心力作用 下，颗粒各自以一定速度沉降，在密度梯度不同区域上形 成区带的方法。 不同分子量蛋白 (4) 需要引物 与DNA转录和翻译不同，DNA复 制不能从头合成(De novo synthesis) ， 只能从先合成好的引物3’-OH端延伸。 DNA复制的引物一般是6~15 nt的 RNA，少数是蛋白质。 (5) 复制方向总是5’→3’ 2’,3’-ddTTP 可参入DNA 链 中导致末端终止，如果复 制方向是3’→5’ ，则无法 参入。 图4-3 证明DNA复制的方向始终是5′→3′的末端终止实验 (6) 复制起始于特定的区域，终止的位置不固定 体内的DNA复制具有相对固定的起点。作为复制起点的 核苷酸序列通常被称为复制起始区。 原核生物的DNA复制起始区只有一个，而真核生物的有 多个。 复制起始区一般具有三个共同的特