第11章 DNA合成 BFD课件.ppt

第十章 核酸的生物学功能 DNA是由四种脱氧核糖核酸所组成的长链大分子，是遗传信息的携带者。 生物体的遗传信息就贮存在DNA的四种脱氧核糖核酸的排列顺序中。 遗传信息传递的中心法则(Central dogma)  一、DNA的复制 （一） 、DNA的半保留复制 子代DNA分子中一条链来自亲代，另一条链是新合成的，这种复制方式称为半保留复制(semi-conservative replication)。 1、半保留复制实验依据：1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，可得到下列结果： DNA的半保留复制实验依据 （二）、DNA复制开始 真核细胞DNA复制的特点 由于DNA聚合酶只能以5‘→3’方向聚合子代DNA链，即模板DNA链的方向必须为3‘→5’。因此，分别以两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式就不同。 在前导链延长1000 ~2000个核苷酸后，另一母链也作为模板指导新链也是沿5′→3′合成1 000 ~2 000个核苷酸的小片段，这就是冈崎片段。随着链的延长，可以有许多个冈崎片段，这条称为随从链. 随从链为不连续复制，所以DNA为半不连续复制 . 复制后，这些冈崎片段由DNA连接酶的作用而连接成完整的新链。 原核细胞DNA的半不连续复制复制过程 （四）、DNA的复制相关的酶和蛋白质 1、DNA聚合酶 指以DNA为模板，dNTP为底物催化DNA合成的一类酶。原核和真核细胞中均普遍存在。 （1）、种类 原核生物：三种 DNA聚合酶Ⅰ（pol Ⅰ）； DNA聚合酶Ⅱ（pol Ⅱ）； DNA聚合酶Ⅲ（pol Ⅲ）； 这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。 参与DNA复制的主要是pol Ⅲ和poⅡ 。 DNA聚合反应有关的酶类 DNA聚合酶(Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ ) 1. DNA聚合酶Ⅰ :具有多种催化功能。 5′-3 ′聚合酶作用 3′-5 ′核酸外切酶作用(校读功能,保证DNA复制的真实性) 5′-3 ′核酸外切酶作用(切除引物,并填补切除引物留下的裂隙) DNA聚合酶Ⅱ 5′-3 ′聚合酶作用 3′-5 ′核酸外切酶作用 参与DNA的损伤和修复作用 DNA聚合酶Ⅲ 5′-3 ′聚合酶作用 3′-5 ′核酸外切酶作用 5′-3 ′核酸外切酶作用 半保留复制的主要酶,合成DNA 参与DNA复制的DNA聚合酶，必须以一段具有3’端自由羟基（3’-OH）的RNA作为引物(primer) ，才能开始聚合子代DNA链。 DNA聚合酶都需要一个具3′-OH的引物，才能将合成原料dNTP一个一个接上去。因为DNA聚合酶不能催化两个游离的dNTP在DNA模板上进行聚合 , RNA引物酶却具有此能力 . 引物的大小： 原核生物：50～100个核苷酸； 真核生物中约为10个核苷酸。 引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶（DDRP），该酶以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物(primer)，以提供自由的3-OH，使子代DNA链能够开始聚合。 3、解螺旋酶(rep蛋白) 解螺旋酶(unwinding enzyme） ，又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白，每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。目前发现至少存在两种解螺旋酶。 4、单链结合蛋白 单链DNA结合蛋白（single strand binding protein, SSB）又称螺旋降稳蛋白（HDP）。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。 作用：① 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在， 即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代DNA； ② 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。 5、拓扑异构酶(topoisomerase) 拓扑异构酶Ⅰ可使DNA双链中的一条链切断，松开双螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。 拓扑异构酶Ⅱ可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解后,再将其连接起来。 作用：产生负超螺旋和消除超螺旋。 6、DNA连接酶 （基因工程重要的工具酶） DNA连接酶催化的条件：： ① 需一段DNA片段具有3‘-OH，而另一段DNA片段具有5’-Pi基； ② 未封闭的缺口位于双链DNA中，即其中有一条链是完整的； ③ 需要消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。 （五） DNA生物合成过程 1、复制的起始 DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。 （1