生物化学课件：10 DNA生物合成
生物化学重点_第十一章dna的生物合成
生物化学重点_第十一章D N A的生物合成work Information Technology Company.2020YEAR第十一章 DNA的生物合成一、中心法则：① DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代；② 转录：以DNA为模板合成RNA；③ 翻译：mRNA指导蛋白质的生物合成，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中遗传信息的流向是④ RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；⑤ 通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．需要引物(primer)：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，才能开始聚合子代DNA链。
3．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为前导链(leading strand)。
而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随后链(lagging strand)。
DNA在复制时，由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。
三、DNA复制的条件：1．底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。
生物化学-DNA复制、转录、翻译
4、解链、解旋酶类
DNA解链酶
解开DNA双链 每个bp消耗2个ATP
与单链DNA结合,维持单
单DNA结合蛋 白(SSB）
链状态 (“镇纸”)
使其不受核酸酶水解，保 持完整性。
4、DNA拓扑异构酶
改变DNA分子构象，理顺DNA链，使复制能顺利进行。
拓扑异构酶Ⅰ 转轴酶
切断DNA双螺旋中的一 股，张力下降后封闭。
拓扑异构酶Ⅱ 旋转酶
切断DNA双链，使另一 双链经过此缺口，再封闭。
5、引发体
RNA引物的合成和复制的起始必需。
蛋白质 DnaA蛋白
结合到DNA双链复制起始部位
DnaB蛋白 引物酶
解链酶的作用 合成RNA引物
6、DNA连接酶
催化二段DNA链之间3’,5’ 磷酸二酯键的形
DNA互补链取代杂交链中的RNA，恢复双 螺旋结构。
5’
RNA链的延长
合成方向
3’
DNA
5 3
RNA
RNA聚合酶 核糖体
原核生物转录过程中的羽毛状现象
3、终止
RNA聚合酶到达终止位点，聚合反应停止。
分类： 依赖ρ因子（终止子）的转录终止 非依赖ρ因子的转录终止
释放RNA分子
RNA聚合 酶
遗传信息的传递
—DNA、RNA、蛋白质的生物合成
中心法则
复制
转录
翻译
复制 DNA
RNA
蛋白质
逆转录
第一节 DNA的生物合成 — DNA的复制
-概念： 以亲代DNA分子为模板，合成子代DNA分子的 过程。
-时期： 有丝分裂间期、减数第一次分裂间期
-场所： 细胞核(主要)、叶绿体、线粒体 -碱基互补配对原则： A＝T G≡C
第13章 DNA生物合成(简明生物化学)
Dna A辨认复制启始点，然后引物酶进入（DnaG 蛋白） ，加上解螺旋酶、 DnaB蛋白和DnaC蛋 白等，与DNA的起始复制区域形成引发体。
DNA聚合酶Ⅲ 由其β亚单位辨认引物，新链的 第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键， 开始复制
滚动环式：单向复制，低等生物如质粒 共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特
定位点切开，游离出的5’-磷酸基末端固定在细胞膜 上，然后以环状负链为模板，从正链的3’-OH末端 延长形成正链。不需要另外合成引物。
3′ 5′
5′
3′
领头链
5′Leabharlann 5′ 随从链3′ 3′
5′
（二）引发体的生成
复制过程需要引物--短链RNA
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
领头链 3′ 5′
随从链 3′
5′
五、 DNA连接酶（ligase）
• 催化两段DNA之间的连接
′
5P
3′ OH
+ 5′ P
γ
P O-
β
O PO Oα-
3′
OH
DNA
ligase +AMP
5′ P
PPi
O 3′ OH
一种是全部轻的14N-14N。为1∶1； 3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为
1∶3； 4代：两者比为1∶7。
DNA半保留复制的证据
细菌 （含15N-DNA)
普通培养基
第一代
普通培养基
普通DNA
普通DNA 重DNA
第二代
重DNA
DNA的生物合成
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
1.原核生物的DNA聚合酶 （1）DNA聚合酶Ⅰ:
Klenow片段，含DNA聚合 酶和3´→5´核酸外切酶活性
13/16.DNA的生物合成
13.2 原核生物DNA的复制
13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
• 基因组能独立进行复制的单位称为复制子，每个复制子都含有控制复制起始
的起点，可能还有终止复制的终点
• 大多数原核生物染色体DNA的复制是双向，形成复制眼，单向复制的特殊形
式，称为滚动环式
• 真核生物染色体DNA是线形双链分子，含有许多复制起点，因此是多复制子。
13/16.DNA的生物合成 13.1 DNA复制的概况 13.1.2 DNA复制的起点和方向
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
1.原核生物的DNA聚合酶
β-滑动夹子 将正在复制的DNA固定在夹子中心，并能随DNA复制沿着模板DNA链滑动 使DNA聚合酶不易从模板脱离，有利于DNA的连续复制
13/16.DNA的生物合成 13.2 原核生物DNA的复制 13.2.1 参与原核DNA复制的酶和蛋白质
2.参与原核生物DNA复制的其他酶和蛋白质 （5）其它蛋白因子
单链结合蛋白（SSB-single-strand binding protein） 稳定已被解开的DNA单链，阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。
引发前体 它由多种蛋白质dnaA、dnaB、dnaC、n、n´、n´´ 和i组成。引发前体再与引发
若双链DNA中一条链有切口，一端是3´-OH，另一端是5´-磷酸基，连接酶可 催化这两端形成磷酸二酯键，而使切口连接。
基因的遗传与表达—DNA的生物合成(生物化学课件)
项目一 DNA的生物合成
❖ （二）复制必须具备的基本条件
模板：母链DNA
原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP) 酶和蛋白质因子： 引物：一小段RNA 能量（ATP）及某些无机离子
项目一 DNA的生物合成 参与DNA复制的酶类与蛋白质因子及其主要作用 1.拓扑异构酶（Topo）
6.DNA连接酶
项目一 DNA的生物合成
作用：在有模板指导的条件下，催化2个DNA片段(两片段间的距离 为1个3' ,5' -磷酸二酯键的键长)的连接。
原理：在一个DNA片段的3' -OH末端和另一个DNA片段的5'-P末端形 成3',5'-磷酸二酯键，从而实现连接。
特点：原核细胞:需辅助因子NAD+ 真核细胞:不需辅助因子NAD+,但需耗能(ATP)
解链酶
项目一 DNA的生物合成
3.单链DNA结合蛋白(DNA结合蛋白)(SSB)
作用：防止重新形成双 链和防止单链模板被核酸酶水解,维持 DNA单链状态和完整性
项目一 DNA的生物合成 4.引物酶 DNA不能从无→有合成，需在一小段RNA基础上合成DNA RNA的合成：需引物酶，它是一种特殊的RNA聚合酶。
项目一 DNA的生物合成 复制起始阶段的特点 真核细胞：具有多个
起始位点
原核细胞：仅有一个复制起始位点，但往往是双向复制
项目一 DNA的生物合成
项目一 DNA的生物合成 链的延长
引物合成后，由DNA polⅢ（真核细胞为DNA聚合酶或)催 化，在引物3'-OH末端逐一添加与模板链对应互补的脱氧核苷 磷酸,使新合成的链不断延长。
生物化学：第七章 核酸的生物合成
第七章核酸的生物合成（一）DNA的生物合成1. DNA的生物合成：指以亲代DNA的两条链为模板，以4种脱氧核苷三磷酸为底物，在DNA 聚合酶催化下进行的脱氧核苷酸聚合反应。
基因（顺反子）:泛指被转录的一个DNA片段。
在某些情况下，基因常用来指编码一个功能蛋白或DNA分子的DNA片段。
2.复制 (Replication)：以亲代DNA分子的双链为模板，按照碱基配对的原则，合成出与亲代DNA分子相同的双链DNA的过程。
3.转录(Transcription)：以DNA分子中一条链的部分片段为模板，按照碱基配对原则，合成出一条与模板DNA链互补的RNA分子的过程。
4.翻译(Translation)：把mRNA上的遗传信息按照遗传密码转换成蛋白质中特定的氨基酸序列的过程。
5.半保留复制：双链DNA 的复制方式，其中亲代链分离，每一子代DNA 分子由一条亲代链和一条新合成的链组成。
基因组中能独立进行复制的单位叫复制子。
6．DNA聚合酶反应的特点：以四种脱氧核苷三磷酸为底物；反应需要接受模板的指导；反应要有引物3’-OH的存在；需Mg2+激活；DNA链的生长方向为5’→3’；产物与模板的性质相同。
7. DNA聚合酶：DNA聚合酶I主要负责RNA引物的切除和校对；DNA聚合酶II主要负责修复；DNA聚合酶III主要负责复制。
8.DNA复制体：蛋白质和酶合理、精巧地分布在复制叉上，既可解离聚合，又彼此协调，形成一个高效、高精度复制的完整实体复合物。
包括解螺旋酶、单链结合蛋白(SSB)、拓扑异构酶、引发体、连接酶等。
9.复制叉：复制DNA 分子的Y 形区域,在此区域发生链的分离及新链的合成。
10.原核生物DNA的复制复制的启动：原核生物的DNA上一般只有一个复制原点，真核生物则有多个复制原点，可以同时启动复制过程。
DNA链的延伸：DNA链的延伸按5'→3'方向。
一条链延伸的方向与复制叉前进的方向一致，它的合成能连续进行，称为先导链；另一条链延伸的方向与复制叉前进的方向相反，这条新链的合成是不连续的，而且总晚于先导链，所以称为后随链。
第十二章 生物化学DNA合成
复制叉
复制泡的两个复制叉向相反方向移动，双链不断解开， 复制不断向两侧推进。新合成的子代链与亲本链互补，并 形成双螺旋结构的子代DNA。
复制叉会合 处复制终点
连续合成
复制起点
复制起点
亲代 亲代 DNA DNA
不连续合成
复 制
三、DNA是半不连续复制的
3′
5′
新链合成是从5′→3′端进行 的其中一条链从起始点开始连 续合成，并与复制叉前进方向 一致——前导链
DNA复制起始必须精确受到调控，因为每个生命周期复制只 发生一次。现已知，复制起始的时序受到DNA甲基化和细菌 细胞质膜相互作用的影响。
E.Coli 的 oriC DNA是由Dam甲基化酶甲基化的，而甲基化
发 生在回文顺序（5′）GATC的腺嘌呤N6 (m6A)，大肠杆菌的
oriC区密布GATC顺序（在245bp的DNA链中含有11个GATC）
P ～ P ～ P
5′
A
5′→3′聚合酶活性
3′ 5′
P P P P P P P P P P P
PPi
P P P P P P
A G C A T C G T A G C A T C G T T C G T A 3′-OH
P P P P
5′
聚合酶催化形成3′磷酸酯键使
单核苷酸随即被添加到3′端
Ⅰ型DNA聚合酶用胰蛋白酶温和处理，可以把5′→3′核
亚基数
1 6（同亚基） 1
功能
识别原点，在特异位点打开DNA双链 DNA解螺旋酶 辅助DnaB与原点结合
HU
引物酶（DnaG) SSB RNA聚合酶 TopoⅡ Dam甲基化酶
19
60 75.6 454 400 32
生物化学核酸的生物合成
13.1 DNA的生物合成
13.1.2 逆转录—由RNA指导合成DNA的过程 ➢ 逆转录酶：以RNA为模板，dNTP为底物，催化5端到3端
方向合成DNA的酶（RDDP）或反转录酶，是 1970年在劳氏肉瘤、鼠白血病病毒中发现的引 起生物致癌的酶。 ➢ 逆转录特点：（1）模板为单链RNA；
（2）逆转录酶（RnaseH）具有专一切除 RNA—DNA杂交分子中的RNA的功能。
u 解开DNA双螺旋结构
（4）拓扑异构酶 拓扑是物理学上的一个名称，空间异构的意思。
用于解开DNA超螺旋结构，TOPＩ——打开一条链；TOPⅡ从中间 剪开。
（5）单链结合蛋白（SSB） u 防止两条链再结合（复性）
（6）引发酶和引发体： u 催化引物的合成，多数是RNA聚合酶催化合成RNA引 物、也有
DNA复制——依赖于DNA的DNA合成，
合
是主要的合成方式。
成
逆转录 —— 依赖于RNA的DNA合成，
方
式
主要在病毒中，
是转录的逆过程。
DNA的损伤与修复—— DNA损伤后，
DNA片段的填补。
3
13.1 DNA的生物合成
13.1.1 DNA复制—由亲代DNA合成两个相同的 子代DNA的过程
u DNA复制的方式——半保留复制
u DNA复制的方式——半保留复制
Ø 6.DNA复制的过程——起始、延长和中止
复制的延伸：
是一个重复的过程。在RNA引物上，由DNA聚合酶Ⅲ（真核为α）催化， 以dNTP为底物，沿着5 / 3/滑动，按碱基配对原则在引物3/—OH 上接上相应的核苷酸，以添加dNMP顺序。不断滑动，不断添加，链就不 断延长。
②模板DNA高级结构的解除：拓扑异构酶Ⅱ（旋转酶）打开拓扑结构， 解旋酶打开双螺旋，DNA单链结合蛋白结合于已解开的链上，提供模板
生物化学第13章DNA的生物合成
DNA聚合酶催化子链的延伸，合成新的DNA链。
终止
DNA复制到达终止信号后，复制过程结束。
DNA复制的调控
调节因子
DNA复制受到多种调节因 子的影响，如细胞周期蛋 白、抑癌基因等。
适应性调节
DNA复制适应环境变化， 如营养状况、细胞应激等。
细胞周期调控
DNA复制与细胞周期密切 相关，受到细胞周期蛋白 激酶的调节。
02
DNA的复制
DNA复制的概述
01
02
03
定义
DNA复制是指DNA双链 在细胞分裂前被复制的过 程，是生命延续的基础。
特点
DNA复制具有高保真性、 半保留性和半连续性等特 点。
意义
DNA复制保证了遗传信息 的准确传递，维复制的过程
起始
DNA复制起始于特定的起始点，需要多种蛋白质 因子的参与。
基因克隆与基因组学
基因克隆
通过DNA合成技术，科学家可以人工合成特定的基因片段， 并将其插入到生物体的基因组中，实现基因的克隆和表达。 这一技术广泛应用于基因功能研究和生物制药等领域。
基因组学
基因组学是研究生物体基因组的学科。控机制，为疾病诊断和治疗提供依据。
DNA的生物合成
• DNA生物合成的概述 • DNA的复制 • DNA的修复 • DNA的重组 • DNA合成的应用
01
DNA生物合成的概述
DNA生物合成的定义
DNA生物合成是指将脱氧核糖核苷 酸按照特定的顺序组装成DNA分子 的过程。
DNA生物合成是生命体系中遗传信息 的复制和传递的基础，对于维持生物 体的遗传稳定性和生长发育至关重要 。
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合成生物学与基因合成
生物化学 第十五章 DNA的生物合成
(二)与DNA复制有关的酶和蛋白质（原核生物）
5´ 3´
解旋酶 解链酶 引物酶和引 发体
SSB
RNA引物
DNA聚合 酶III DNA聚合 酶I
3´
5´
RNA引 物
3´
5´
1.DNA聚合酶 DNA聚合酶Ⅰ polⅠ
(1) 具5′
3′聚合酶活性
将脱氧核糖核苷三磷酸 dNTP 逐个添加到具有 3 ′ — OH 末端的 多核苷酸链上形成3， 5—磷酸二酯键。
4. 引发酶（引物合成酶）
引物的合成由引发酶催化完成，这些酶 在模板单链DNA上识别特殊序列，合成RNA引 物。它本身没有活性，需要与“引发前体” 结合在一起，形成“引发体”后才有活性。
复制早期易发生碱基参入错误，用 RNA较好，然后通过polⅠ的5′ 3′端 核酸外切酶的活性切去，代之以dNMP，可 消除最初阶段的错误。
• 2、方向 • DNA复制可以朝一个方向（单向复 制，unidirectional），也可以朝两个相反 方向进行（双向复制，bidirectional，主 要）。
•
DNA复制一般是对称的，两条链同时 进行，也有不对称的，一条链复制完后 再进行另一条链的复制。 • 在迅速生长的原核生物中，第一个染 色体DNA分子的复制还未完成，第二个 DNA分子就在同一个起始点上开始复制。
+
50 复制
转化率
功能
0 .05
修复
1999年发现聚合酶 和，它们涉及DNA的错误倾向修 复（errooune repair）
polⅠ不是DNA复制酶，理由：
A、该酶合成 DNA 速度太慢，只是细胞 内DNA复制速度的1%； B、持续合成能力较低，而细胞内 DNA 复制不会频繁中止； C、许多基因突变都会影响DNA复制， 但都与polⅠ无关。
(完整版)10生物化学习题与解析--DNA的生物合成
DNA的生物合成一、选择题（一） A 型题1 ．按中心法则遗传信息传递的方向是A ．DNA → DNA → RNA →蛋白质B ．RNA → RNA → mRNA →蛋白质C ．DNA → RNA → tRNA →蛋白质D ．RNA → DNA → rRNA →蛋白质E ．RNA → RNA → rRNA →蛋白质2 ．基因表达是指A ．复制与转录B ．转录与翻译C ．复制与翻译D ．转录与加工E ．翻译与加工3 ．基因表达产物是A ． DNAB ． RNAC ．蛋白质D ． RNA 和蛋白质E ． DNA 和 RNA4 ．实验证明 DNA 半保留复制的是A ． WatsonB ． SangerC ． WringhtD ． Messelson 和 StahlE ． Nierenberg5 ． DNA 复制所需原料是（ N 表示 A 、 G 、 C 、 T ）A ． NTPB ． NDPC ． dNTPD ． dNDPE ． dNMP6 ． DNA 复制的产物是A ． DNAB ． RNAC ．蛋白质D ．以上都是E ．以上都不是7 ．参与 DNA 复制的酶不包括A ． DNA-polB ． RNA-polC ．连接酶D ．引物酶E ．拓扑异构酶8 ．原核生物催化 DNA 复制的主要酶是A ． DNA-pol IB ． DNA-pol IIC ． DNA-pol IIID ．以上都是E ．以上都不是9 ．真核生物在 DNA 复制延长中起主要作用的酶是A ． DNA-pol αB ． DNA-pol βC ． DNA-pol γD ． DNA-pol δE ． DNA-pol α10 ．关于原核生物 DNA 聚合酶（ DNA-pol ）正确的是A ． DNA-pol III 是细胞内含量最多的B ． DNA-pol II 是由十种亚基组成的不对称二聚体C ． DNA-pol I 主要功能是即时校读错误D ． DNA-pol I 只具有 3 ＇→ 5 ＇外切活性E ． DNA-pol II 和 III 都具有两个方向的外切酶活性11 关于真核生物 DNA 聚合酶（ DNA-pol ）正确的是A ．有 DNA-pol α、β、γ三种B ．由 DNA-pol α催化领头链和随从链的合成C ． DNA-pol δ是真核生物线粒体内的酶D ． DNA-pol δ是复制延长中主要起催化作用的酶E ． DNA-pol β是具有校读作用的酶12 ．关于 DNA 拓扑异构酶正确的是A ．作用是解开双链便于复制B ．只存在于原核生物C ．对 DNA 分子的作用是既能水解又有连接磷酸二酯键的作用D ．稳定分开的 DNA 单链E ．以上都不正确13 ．关于 DNA 连接酶正确的是A ．合成 RNA 引物B ．将双螺旋解链C ．连接 DNA 分子上的单链缺口D ．使相邻的两个 DNA 单链连接E ．以上都不正确14 ．关于引物酶正确的是A ．是一种 DNA 聚合酶B ．是一种反转录酶C ．是一种 RNA 聚合酶D ． dnaA 基因的产物E ．可以单独起作用的酶15 ．真核生物 DNA 复制时 DNA 连接酶作用需要A ． GTP 供能B ． ATP 供能C ． cAMP 供能D ． NADP + 供能E ． NAD + 供能16 ． DNA 复制起始过程中① DNA-pol III ② SSB ③ 引物酶④ 解螺旋酶起作用的顺序是A ．① ② ③ ④B ．④ ② ③ ①C ．③ ① ② ④D ．① ④ ③ ②E ．④ ① ③ ②17 ．引发体不包括A ．引物酶B ．解螺旋酶C ． DnaCD ．引物 RNAE ． DNA 被打开的一段双链18 ．复制时 DNA 聚合酶 III 对碱基有选择作用的实验是A ．顺反实验B ． Ames 试验C ． RNA 聚合酶保护试验D ．错配试验E ． Meselson-Stahl 实验19 ．真核生物合成 DNA 是在细胞分裂的A ． G 1 期B ． S 期C ． G 2 期D ． M 期E ．以上都不是20 ．冈崎片段产生的原因是A ． DNA 复制速度太快B ．复制方向与解链方向不同C ．双向复制D ．因有RNA 引物E ．因 DNA 链太长21 ．关于滚环复制正确的是A ．是低等生物的一种复制形式B ．是线性 DNA 的又一种复制形式C ．不属于半保留复制D ．只以没开环的一条为模板链E ．合成原料为 dNMP22 ．真核生物细胞 DNA 复制的特点是A ．引物较长B ．冈崎片段较短C ． DNA-pol γ催化延长D ．仅有一个复制起始点E ．在细胞周期的 G 1 期最活跃23 ．关于端粒与端粒酶正确的是A ．端粒是真核生物染色体线性 DNA 分子核小体结构B ．端粒在维持 DNA 二级结构稳定中起作用C ．端粒酶是一种 RNA- 蛋白质复合物D ．端粒酶既有模板又有转录酶的作用E ．细胞水平的老化与端粒酶活性升高有关24 ．关于原核生物 DNA 聚合酶 III 的叙述正确的是：A ．具有 5 ˊ → 3 ˊ外切酶活性B ．具有核酸内切酶活性C ．具有 3 ˊ → 5 ˊ聚合酶活性D ．底物为 dNTPE ．不需要引物25 ．原核生物聚合酶 I 不具有下列哪一种作用：A ．聚合 DNAB ．修复作用C ．校读作用D ．连接作用E ．切除引物26 ．真核 DNA 聚合酶中，同时具有引物酶活性的是：A ． DNA 聚合酶αB ． DNA 聚合酶βC ． DNA 聚合酶γD ． DNA 聚合酶δE ． DNA 聚合酶ε27 ．在 DNA 复制中， RNA 引物的作用是：A ．引导 DNA 聚合酶与 DNA 模板结合B ．提供 5 ˊ— P 末端C ．为延伸子代 DNA 提供 3 ˊ -OH 末端D ．诱导 RNA 合成E ．提供四种 NTP 附着的部位28 ．在原核生物中， RNA 引物的水解及空隙的填补依赖于：A ．核酸酶 HB ． DNA 聚合酶 IC ． DNA 聚合酶 IID ． DNA 聚合酶αE ． DNA 聚合酶β29 ．单链 DNA 结合蛋白（ SSB ）的生理作用不包括：A ．连接单链 DNAB ．参与 DNA 的复制C ．防止 DNA 单链重新形成双螺旋D ．防止单链模板被核酸酶水解E ．能够反复发挥作用30 ． DNA 复制中，与 DNA 片段 5 ˊ -ATGCGG- 3 ˊ互补的子链是A ． 5 ˊ -ATGCGG- 3 ˊB ． 5 ˊ -CCGCAT- 3 ˊC ． 5 ˊ - TACGCC - 3 ˊD ． 5 ˊ -TUCGCC- 3 ˊE ． 5 ˊ - CCGCAU - 3 ˊ31 ．原核生物 DNA 复制需多种酶参与：① DNA 聚合酶III ② DNA 解旋酶③ DNA 聚合酶I ④ 引物酶⑤ DNA 连接酶。
生物化学第四节 真核生物DNA生物合成过程
第四节真核生物DNA生物合成过程2015-07-14 71109 0真核生物的基因组复制在细胞分裂周期的DNA合成期（S期）进行。
细胞周期进程在体内受到微环境中的增殖信号、营养条件等诸多因素影响，多种蛋白因子和酶控制细胞进入S期的时机和DNA合成的速度。
真核生物的DNA合成的基本机制和特征与原核生物相似，但是由于基因组庞大及核小体的存在，反应体系、反应过程和调节都更为复杂。
一、真核生物复制的起始与原核生物基本相似真核生物DNA分布在许多染色体上，各自进行复制。
每个染色体有上千个复制子，复制的起始点很多。
复制有时序性，就是说复制子以分组方式激活而不是同步启动。
转录活性高的DNA在S期早期就进行复制。
高度重复的序列如卫星DNA、连接染色体双倍体的部位即中心体( centrosome)和线性染色体两端即端粒(telomere)都是S期的最后才复制的。
真核生物复制起始点比E．coli的oriC短。
酵母DNA复制起始点含11bp 富含AT的核心序列：A(T)TTTATA(G)TTTA(T)，称为自主复制序列(autonomous replication sequence，ARS)。
真核生物复制起始也是打开双链形成复制叉，形成引发体和合成RNA引物。
但详细的机制，包括酶及各种辅助蛋白起作用的先后，尚未完全明了。
复制的起始需要DNA pol α和pol δ参与，前者有引物酶活性而后者有解旋酶活性(表14-2)。
此外还需拓扑酶和复制因子(replication factor，RF)，如RFA、RFC等。
增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen，PCNA)在复制起始和延长中具有关键作用。
PCNA为同源三聚体，具有与E．coli DNA聚合酶Ⅲ的β亚基相同的功能和相似的构象，即形成闭合环形的可滑动的DNA夹子，在RFC的作用下PCNA结合于引物-模板链；并且PCNA使pol δ获得持续合成的能力。
生物化学试题及答案(10)
生物化学试题及答案（10）第十章DNA的生物合成（复制）【测试题】一、名词解释1．双向复制2．端粒3．逆转录4．DNA损伤5．proofread 6．单链DNA结合蛋白7．DNA Ligase 8．逆转录酶9．integration 10．中心法则11．基因表达12．半保留复制13．DNA拓扑异构酶14．引发体15．E.coli和OriC 16．领头链17．冈崎片段18．滚环复制19．TT二聚体20．切除修复21．着色性干皮病二、填空题22．DNA-polI的小片段有，klenow片段具有和。
23．DNA复制的保真性至少要依赖三种机制。
24．复制起始是打开，形成和合成。
25．端粒酶由三部分组成。
26．是真核生物复制起始和延长中起关键作用的。
27．真核生物复制的起始需要和。
28．端粒酶通过一种的机制维持染色体的完整。
29．DNA损伤修复的类型有和。
30．逆转录反应包括及。
31．是原核生物染色体外的基因组复制方式，是真核生物线粒体DNA 的复制方式。
32．端粒酶RNA有和的功能。
33．复制是遗传信息从____ ____传递至____ ____；翻译是遗传信息从___ ___传递至_____ ______。
34．连接核苷酸和核苷酸的化学链是___ ___，连接氨基酸和氨基酸的化学链是_____ ______。
35．DNA复制延长中起催化作用的DNA聚合酶在原核生物是___ ___，真核生物是____ ______。
36．DnaA,DnaB,DnaC三种蛋白质在复制中的作用是___ ___，其中____ ___有酶的作用。
37．UvrA,UvrB,UvrC三种蛋白质在DNA损伤修复中的作用是____ ____，其中____ _____有酶的作用。
38．冈崎片段的生成是因为DNA复制过程中，___ ___和___ ___的不一致。
39．复制过程能催化磷酸二酯键生成的，除了DNA聚合酶外，还有___ ___和___ ___。
生物化学课件第十二章 DNA的生物合成
解链方向
随从链 (lagging strand)
5
• 顺着解链方向生成的子链，复制是连续进行的，
这股链称为领头链。
• 另一股链因为复制的方向与解链方向相反，不能 顺着解链方向连续延长，这股不连续复制的链称 为随从链。复制中的不连续片段称为岡崎片段 (okazaki fragment)。
• 领头链连续复制而随从链不连续复制，就是复制
（二）复制的延长
复制的延长指在DNA-pol催化下，dNTP以 dNMP的方式逐个加入引物或延长中的子链上， 其化学本质是磷酸二酯键的不断生成。
3' 5'
DNA-pol
OH 3'
5' 3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
dCTP
dATP
dGTP
dTTP
3
5 3
领头链 (leading strand)
3 5
·· ·TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA
58
66
166
174
201
209
237
245
E.coli复制起始点 oriC
原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向
两个方向解链，形成两个延伸方向相反的复制
叉，称为双向复制。
复制中的放射自显影图象
的半不连续性。
领头链的合成
随从链的合成
阶段一
阶段二
阶段三
阶段四
复 制 过 程 简 图
（三）复制的终止
• 原核生物基因是环状DNA，双向复制的复制 片段在复制的终止点(ter)处汇合。
ori
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首先在15NH4Cl培养基中培养
然后转到14NH4Cl培养基中培养
提取DNA，进行密度梯度超离心
只在 15NH4Cl 中培养
14N对照系统
第一代
第二代
15N对照系统
Meselson-stahl 实验
（a）密度梯度离心的DNA带 （b）对应于左侧DNA带的解释
1、半保留复制的概念
DNA生物合成时，母链DNA解开为两股单链， 各自作为模板(template)按碱基配对规律，合成 与模板互补的子链。子代细胞的DNA，一股单链 从亲代完整地接受过来，另一股单链则完全重新 合成。两个子细胞的DNA都和亲代DNA碱基序列 一 致 。 这 种 复 制 方 式 称 为 半 保 留 复 制 (semiconservative replication)。
第一节 复制的基本规律
Section 1 Basic Rules of DNA replication
DNA复制( DNA replication)：在细胞分裂过程 中,以亲代DNA为模板合成子代DNA分子的过程
复制 亲代DNA
子代DNA
一、遗传信息的半保留复制
全保留式复制
conservative replication
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
复制子
酵母17号染色体含400个
三、半不连续复制
DNA复制与细胞繁殖
• 真核生物：DNA复制与细胞周期
DNA合成期
G2
S
M 哺乳动物的 细胞周期
G1
特点： DNA复制只发生在S期
每个细胞周期只进行一次DNA复制
第二节 DNA复制的酶学和拓扑 学变化
参与DNA复制的物质（反应体系）
新链的延长只可沿5 → 3方向进行 聚合反应 DNA 新链生成需引物和模板
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
DNA-pol Ⅲ
(250kD)
α: 5’ →3’聚合酶活性 ε: 3’→5’外切酶活性 θ：装配必需
功能: 原核生物复制延长中真正起催化作用的酶
原核生物DNA聚合酶
DNA链合成的条件: – 原料(substrate)：dATP、dTTP、dCTP、dGTP – DNA模板(template) – DNA聚合酶(polymerase) – 3’-OH引物(primer) – 其他酶及蛋白因子 – Mg2+
1、单链模板
真核生物DNA结构特点 DNA分子大，>108bp DNA与组蛋白结合，以核小体形式存在
半保留式复制
semi-conservative replication
混合式复制
Dispersive replication
子链继承母链遗传信息的几种可能方式
Meselson-Stahl实验
Matthew Messelson Franklin Stahl
只在 14NH4Cl 中培养
E.coli 细胞
unidirectional replication
多数生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个 方向解链，形成两个延伸方向相反的复制叉，称 为双向复制。
Only One Replication Origin in E. coli
真核生物每个染色体有多个ori
5’
ori
ori
ori
3’
ori 3’ 5’
3、RNA引物
DNA聚合酶
不能催化两个游离的 dNTP在DNA模板上聚合
需要具3’-OH的引物
RNA聚合酶
能催化两个游离的NTP 在DNA模板上聚合
可提供3’-OH
2、DNA聚合酶(DNA polymerase)
依赖DNA的DNA聚合酶 （DNA-dependent DNA polymerase, DDDP）
DNA聚合酶
活性：1. 53 的聚合活性 2. 3’5’ 外切酶活性 3. 53 外切酶活性
A. Kornberg
DNA聚合酶催化的反应 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
Pol I
Pol II
酶活性
5’ 3’聚合作用
+
+
3’ 5’外切酶活性
+
+
5’ 3’外切酶活性
+
-
构成（亚基数）
单体
单体
分子大小（x 103）
109
90
体外链延长速度（核苷酸/分） 600
30
分子数/细胞
400
功能
修复合成
切除引物 不详
填补空缺
Pol III
+ + -
多亚基 900 9000 10-20
GC
GC
GC
TA
TA
AT
AT
CG
CG
TA
TA
GC CG CG
+ GC CG CG
AT
AT
CGCGTATAGCGC
GC
GC
子代DNA
二、复制的方向：双向复制
复制眼（replication eye）
（复制过程的顺序性）
双向复制
单向复制(Col E1质粒)
Bidirectional replication
反转录
复制
第十章 DNA生物合成
CHAPTER 10 DNA BIOSYNTHESIS
DNA的生物合成：细胞内合成DNA的过程
1、复制：以DNA为模板指导的DNA合成，将亲 代DNA携带的信息传至子代DNA。
2、反转录：以RNA为模板指导的DNA合成，见 于RNA病毒。
3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时，细 胞校正错误，合成正确的DNA序列，以保持 DNA结构的稳定性和遗传信息的准确性。
第三部分 遗传信息的传递
北京大学医学部生物化学与分子生物学系
遗传信息传递的中心法则
Central Dogma of genetic information transfer
描述遗传信息流动的方向
DNA 转录 RNA 翻译
复制
1958年，F.crick
中心法则的补充（1970）
蛋白质
转录
DNA
RNA 翻译 蛋白质
2、半保留复制的意义
子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致， 子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传 的保守性，是物种稳定性的分子基础。
AT GC GC TA AT CG TA GC CG CG AT CG TA GC GC
亲代DNA
C
G
C
G
A
T
C
G
T
A
G
C
G
C
复制过程中 形成的复制叉
AT
AT
GC
复制
真核生物DNA聚合酶
DNA-pol
αβ
分子量（kD） 5→3聚合活性 3→5核酸外切 酶活性
功能
16.5 4.0
中
？
-
-
起始引 低保
发，引 真度
物酶活 的复
性
制
γ
δ
14.0 12.5
高
高
+
+
线粒体 DNA复 制
延长子 链的主 要酶， 解螺旋 酶活性
ε
25.5 高
+
填补引物 空隙，切 除修复， 重组