第十四章 DNA的生物合成(复制)2013-12-1.ppt

第十四章 DNA的生物合成 第十五章 DNA损伤与修复 第十六章 RNA的生物合成 第十七章 蛋白质的生物合成 第十八章 基因表达调控 第二十一章 DNA重组及重组DNA技术 专家谈确定曹操DNA经过：曾花3月时间研究古牙（图） 本次课重点 1.掌握概念：半保留复制、半不连续复制、 冈崎片段、前导连、后随链、 复制子（叉） 2.掌握复制的基本特征 3.掌握真核与原核DNA聚合酶的分类和功能 mtDNA容易发生突变，损伤后的修复又较困难。 mtDNA的突变与衰老等自然现象有关，也和一些疾病的发生有关。 mtDNA的突变与修复成为医学研究上引起广泛兴趣的问题。 mtRNA翻译时使用的遗传密码和通用的密码有一些差别。 DNA损伤造成的结果 导致复制或转录障碍 导致复制后基因突变，使DNA序列发生永久性突变 拓扑指的是物体或图像作弹性位移而保持物质本身原有的性质。 通常情况下DNA螺旋是适度的，盘绕过分称为正超螺旋，盘绕不足称为负超螺旋。生物体内的DNA分子通常处于负超螺旋，负超螺旋状态有利于DNA两条链的解开。 在DNA复制过程中DNA分子也会遇到这种正，负超螺旋及局部松弛等过渡状态。 除螺旋数不同其他性质都相同的DNA分子称为拓扑异构体，引起拓扑异构反应的酶称为拓扑异构酶。 DNA 拓扑异构酶简称拓扑酶，广泛存在于原核及真核生物，分为1型和2型。 拓扑酶对DNA分子的作用是既能水解，又能链接磷酸二酯键。 拓朴异构酶Ⅰ能切断 DNA 双链中一股链，使 DNA 解链、旋转不致打结；适当时候又把切口封闭，使DNA变为松弛状态。反应不需 ATP。 拓朴异构酶Ⅱ在无ATP时：切断 处于正超螺旋状态的DNA 分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。 有ATP 时：使带断端的DNA分子旋紧进入负超螺旋状态有利于DNA双链的解开，再连接断端。 这些作用都能使复制中的DNA解结，连环或解连环达到适度盘绕。 母链DNA与新合成的链也会互相缠绕，也需要拓朴异构酶Ⅱ的作用。DNA分子一边解链一边复制，可见拓扑酶在复制全过程中都是有用的。 解链是一种高速的反应旋转，下游势必发生正超螺旋甚至打结现象，此时由DNA拓扑异构酶在打结处做切口。下游的DNA穿越切口并作一定程度旋转，把结打开或解松，然后旋转复位连结。把正超螺旋变为负超螺旋， 引物酶是复制起始时催化生成RNA引物的酶，它与催化转录的RNA聚合酶不同，原核生物的RNA聚合酶对利福平敏感，是特异性抑制剂，引物酶由DnaG基因编码，对利福平不敏感。 母链DNA解开成单链，不能立即按相应位置将dNTP逐一延长为子链，因为DNA聚合酶没有催化游离的dNTP之间相互聚合的能力。引物酶可以催化游离的NTP聚合，有引物酶催化生成的引物是DNA生物合成所需的短链RNA，它可以提供3-OH末端在DNA聚合酶的催化下逐一加入dNTP而延长DNA子链。 DNA复制的起始是比较复杂的，需要多种酶参与的，DNA解成复制叉后，首先要形成引发体和合成引物。 引发体就是引物酶和其他的与复制有关的蛋白质结合到解链的模板上形成的复合物，包括多种蛋白质因子如解螺旋酶DnaB， DnaA、DnaC，引物酶和解链的模板 DNA 。 由于领头连只需要一段引物就可以连续合成，而随从链要不断的合成引物合成冈崎片段，所以引发体主要在随从链上，连续地与引物酶结合并解离，在不同部位引导引物酶催化合成 RNA 引物。 实验证明：连接酶连接碱基互补基础上的双链中的单链缺口，他并没有链接单独存在的DNA单链或RNA单链的作用。 复制中子链分段合成，是不连续的，最后总留有缺口，要靠连接酶连接。 复制是基因组全套DNA的合成，是在细胞分裂之前进行的。 原核生物基因组相对简单，传代也快，便于研究，目前有关复制的知识来自大肠杆菌的实验居多。 起始是复制中较复杂的环节，假单来说就是DNA解成复制叉，形成引发体并且合成引物。 那么复制的起始就需要解决两个问题 复制不是在基因组的任何部位都可以开始的。大肠杆菌上有一个固定的起始点，称为oriC，跨度为245bp。剪辑序列分析发现这段DNA上有3组串联重复序列和2对反向重复序列。上游的串联重复序列称为识别区，下游的反向重复序列碱基组成以A、T为主，称为富含AT区。AT配对多说明该部位的双链容易解开，因为AT配对只有2个氢键维系。 解链过程主要有DnaA、B、C 三种蛋白质共同参与。 DnaA蛋白是由相同亚基组成的4聚体，复制起始时DnaA蛋白辨认并结合于AT区， 然后几个DnaA 蛋白相互靠近，形成类似核小体的DNA蛋白质复合体结构，这一结构可促使AT区的DNA进行解链。 DnaB蛋白（解螺旋酶）在Dna