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(3)还具有5 3’外切酶活性(双链有效);
该酶缺失时大肠杆菌仍具有DNA合成酶活性,只是对 DNA损伤的修复能力下降,容易导致变异和死亡。推测 该酶主要是对DNA损伤的修复,以及在DNA复制时 RNA引物切除及其缺口的填补。
DNA聚合酶催化的反应:
2、DNA聚合酶Ⅱ:
多亚基酶,聚合作用,聚合活力比DNA聚 合酶Ⅰ高;持续合成DNA的能力差。该酶 缺失时大肠杆菌仍具有DNA合成能力,推 测该酶仍然不是真正的DNA聚合酶。该酶 具有3’ 5’外切酶活性。其功能可能在 修复紫外光引起的DNA损伤中起作用。
2、DNA双链局部解开;
3、起始阶段:在模板链上通过碱基配对合成最 初RNA链;
4、延伸阶段:核心酶向前移动,RNA链不断生 长;
3、DNA聚合酶Ⅲ
多亚基酶,含十种亚基:(αβγθτδδ’χΨε), 其中(αεθ)称为核心酶,该酶合成速度大,活性 高,缺失时大肠杆菌因DNA复制抑制而致死。因 此认为该酶DNA的真正复制酶。
(三)DNA连接酶:连接DNA双链中的单链 切口
作用特点:
➢ 大肠杆菌和其它细菌的DNA连接酶要求 NAD+提供能量;在高等生物和噬菌体中, 则要求ATP提供能量。
2.切除修复 核酸酶
DDNNAA聚连合接酶酶
属于复制前的修复。
在后代中只有一个个体含有该条DNA,后代 越多,影响比例越小,等于消除影响。
3.重组修复
n 复制同时的修复
提问:原损伤部位没有修复,对后代影响大吗?
*
复制
DNA聚合酶、连接酶补缺
八、逆转录(reverse transcription )
逆转录酶发现的理论与实践意义:
不能把“中心法则”绝对化,遗传信息也可以从RNA传递 到DNA。促进了分子生物学、生物化学和病毒学的研究, 为肿瘤的防治提供了新的线索。目前逆转录酶已经成为研究 这些学科的工具。
1983年,发现人类免疫缺陷病毒(human immune deficience virus,HIV),感染T淋巴细胞后即杀死细胞,造成宿 主机体免疫系统损伤,引起艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS),该病毒为逆转录病 毒。
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1、拓扑异构酶
拓扑异构酶:催化DNA的拓扑连环数发 生变化的酶,在DNA重组修复和其它转变 方面起重要作用。
除连环数不同外其它性质均相同的DNA 分子称为拓扑异构体,引起拓扑异构体反应 的酶称为拓扑异构酶。
2、解螺旋酶 (解链酶) 通过水解ATP将DNA两条链打开。
3、单链结合蛋白:
稳定DNA解开的单链,防止复性和保护单链部 分不被核酸酶水解。
1、真核生物染色体有多个复制起点,称为自主复 制序列(ARS)或复制基因(replicator);多复制眼, 呈双向复制,多复制子。 2、冈崎片段长200bp。
3、真核生物DNA复制速度比原核慢,速度为 1000~3000bp/min(仅为原核生物的1/20~ 14/、50真)核。生物染色体在全部复制完之前起点不再重新 开始复制;而在快速生长的原核生物染色体DNA复 制中,起点可以连续发动复制。真核生物快速生长 时,往往采用更多的复制起点。
参与DNA复 制的酶与蛋 白因子总览

第二节
转录
一、转录(transcription) 以DNA为模板,根据碱基配对的原则合成
与DNA互补的RNA的过程。 (一)转录与DNA复制的比较:
1、相同点: 都需要模板 都以三磷酸核苷酸为底物(NTP或dNTP) 合成方向都是5→’3’
返回
2、转录DNA复制的不同 点
4、引物合成酶
催化引物RNA的生成
(五)、参 与DNA复制 的酶与蛋白 因子总览图
五、 DNA的复制过程:(以大肠杆菌为例)
复制原点oriC和原点的识别:
➢ DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。常用 ori C(或o)表示。 ➢复制原点由DnaA蛋白识别, 在原点由解螺旋酶将双螺 旋解开成单链状态,分别作为模板,合成其互补链(DNA 双链的解开还需DNA拓扑异构酶Π 、 SSB),在原点处形 成一个眼状结构,叫复制眼。
(一)复制起始
1、拓扑异构酶解开超螺旋。 2、Dna A蛋白识别起始位点。 3、解螺旋酶解开DNA双链。 4、单链结合蛋白结合于单链。 5、引物合成酶开始合成RNA引 物。
(二) 链的延长
在DNA聚合酶Ш的催化 下,以四种5’ -脱氧核苷 三磷酸为底物,在RNA引 物的3’端以磷酸二酯键连 接上脱氧核糖核苷酸并释 放出焦磷酸。DNA链的延 伸同时进行前导链和滞后 链的合成。两条链方向相 反。
编码链:双链DNA中无转录活性的链称为编码链,又称
有义链(或正链)。
返回
(二)DNA指导下RNA聚合酶:
1、RNA聚合酶:催化性 质➢ 四种核苷三磷酸(ATP、GTP、CTP、UTP)为底
物; ➢ 聚合酶无校对功能; ➢ 转录时双链局部解开,新生RNA链与模板链形成杂 螺旋,转录结束后,DNA双螺旋恢复,RNA释放。
几个基本概念:
➢ 复制:以亲代DNA为模板,根据碱基配对的原 则,在一系列酶的作用下,生成与亲代相同的子 代DNA的过程。
➢ 转录:以DNA为模板,按照碱基配对原则合成 RNA,即将DNA所含的遗传信息传给RNA,形 成一条与DNA链互补的RNA的过程。
➢ 翻译:亦叫转译,以mRNA为模板,将mRNA 的密码解读成蛋白质的氨基酸顺序的过程。
➢ DNA连接酶在DNA复制、损伤修复、 重组等过程中起重要作用。
(四)与DNA合成有关的其它蛋白因子(大肠杆菌
蛋白质
中)
功能
相对分子量
(×103)
拓扑异构酶
引入或松开超螺旋
400
DNA解链酶
使双链DNA解链
65
单链结合蛋白
稳定单链区
74
引物合成酶
合成RNA引物
60
DNA聚合酶Ⅰ 除去引物并填满缺口
5、真核生物有多种DNA聚合酶,DNA聚合酶Ⅲ(δ) 是真正的复制酶。
6、真核生物线性染色体两端有端粒结构,它是由许 多成串的重短复序列组成,端粒功能是稳定染色体末 段结构,防止染色体间的末端连接,并可补偿滞后链 5’-末段在消除RNA引物后造成的空缺,使染色体 保持一定长度。端粒酶是含一段RNA的逆转录酶.
不抑制
28SrRNA
500 000
~700 000
低离子强度,要 求Mg2+或Mn2+
Ⅱ 核质 mRNA 低浓度抑制 ~700 000 高离子强度
Ⅲ 核质 tRNA 高浓度抑制
_
5SrRNA
高Mn2+浓度
同样,真核RNA聚合酶无校对功能。
(三)大肠杆菌的转录过程
1、识别阶段:RNA聚合酶在σ亚基的引导下结 合于启动子上;
➢ 定义: 以RNA为模板,按照RNA中的核苷酸顺序 合成DNA的过程称为逆转录,由逆转录酶催化进行。
➢ 1970年Temin等和Baltimore分别从劳氏肉瘤病 毒和小白鼠白血病病毒等致病RNA病毒中分离出逆 转录酶,迄今已知的致癌RNA病毒都含有逆转录酶。
致癌RNA病毒的逆转录过 程
单链病毒RNA 毒)
冈崎片段
滞后链
滞后链:以5’ →3’方向
的亲代链为模板的子代链先逆 复制叉移动方向合成冈崎片段, 再连接成滞后链。
四、与DNA复制有关的酶和蛋白 质
(一) DNA聚合酶:1956年Kornberg等在大肠杆菌 中首先发现DNA聚合酶,其后发现该酶在许多生物 中广泛存在。
(二)大肠杆菌DNA聚合 酶
返回
3、大肠杆菌的RNA聚合 酶
大肠杆菌的RNA聚合酶全酶由5种亚基α2ββ’σ组成, σ因子与其它部分的结合不是十分紧密,它易于与 β’βα2分离,没有σ亚基的酶称为核心酶——只催化链 的延长,对起始无作用。σ称为起始因子。
大肠杆菌RNA聚合酶各亚基的功能
亚基组成:a2bb'ws = a2bb'w + s 全酶 核心酶
中心法则:
转录
DNA
翻译
RNA
逆转录
复制
病毒(复制)
蛋白质
1953年,Watson和Crick提出中心法则:遗传信息的单向流动。
1964-1970 发现劳氏肉瘤病毒的遗传信息传递方式:逆转 录RNA的复制存在于RNA病毒
DNA是生物遗传的主要物质基础,生物机体的遗传信息以密 码的形式编码在DNA分子上,表现为特定的核苷酸排列顺序, 并通过DNA的复制由亲代传递给子代。在后代的生长发育过程 中,遗传信息自DNA转录给RNA,然后翻译成特异的蛋白质, 以执行各种生命功能,使后代表现出与亲代相似的遗传性状。
▪ 前导链

▪ 滞后链

▪ 冈崎片段
模 型
▪ 半不连续复制
冈崎片段引物的切除、缺口的填补和切口的连接:
(三) 复制的终止
顺时针终止陷阱
逆时针终止陷阱
Ter:终止陷阱,引起复制终止的特定区域,20bp的序列,终止 利用物质Tus可识别并结合,从而导致DNA复制的终止。
六、真核生物DNA复制的特点
因发现逆转 录病毒的遗传
物质而获 1975年诺贝 尔奖的三位科
学家
DNA半保留复制图示:
DNA复制的半不连续性
前导链 冈崎片段
前导链:以3’ → 5’ 方向的
亲代链为模板连续合成的子代链。
滞后链
滞后链:以5’ →3’方向
的亲代链为模板的子代链先逆 复制叉移动方向合成冈崎片段, 再连接成滞后链。
➢ 逆转录:以RNA为模板,在逆转录酶的作用下, 生成DNA一、DNA的半保留复 制
1.定义:
以亲代DNA双链为模板以碱基互补方式合成子 代DNA,这样新形成的子代DNA中,一条链来 自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种 复制方式叫半保留复制。
2.半保留复制的实验证据:
七、DNA损伤的修 复
➢ DNA的损伤: DNA在复制时产生错配,某些物化因子如紫外光、
电离辐射和化学诱变等,都可能使DNA受到损伤。
➢ DNA突变: DNA的核苷酸顺序永久性的改变称为 DNA的突变。其主要形式有:
1.点突变:DNA分子中一个碱基对替代另一个碱基对 称为点的突变。
2.插入作用:DNA分子中插入一个或几个碱基称为插 入作用。
3.缺失作用: DNA分子中缺失一个或多个碱基对称为 缺失作用。
修复机制
TT
1、光复活修复
H3C
双键打开
H3C
HO3 C
N
O
NN
NO
O
P
H
紫外线(260nm)
3
OC
O
N
N
NN
P
O
O
T(胸腺嘧啶)二聚体
可见光激活该酶 紫外光
光复活酶结合于损伤部位 T-T二聚体
只有高等哺乳动物该功能退化掉了。
例 对细菌紫外诱变或杀灭时尽量保持暗环境。
a亚基——解开前方的DNA双螺旋、恢复后面的 DNA双螺旋
b亚基——催化磷酸二酯键的形成 b’亚基——与DNA的非模板链结合 s亚基——识别DNA上转录的起始部位,从而引导
全酶结合上去
4、真核细胞的RNA聚合酶





α-鹅膏蕈碱 分子量
物 对酶的作用
反应条件
5.8SrRNA
I
核仁 18SrRNA
➢ 转录不需引物;
➢ 只转录DNA分子中的一个片段(称为转录单位或操纵 子,operon);
➢ 双链DNA中只有一条链具有转录活性(称为模板链);
➢ 哪个基因被转录与特定的时间、空间、生理状态有关。
➢ RNA聚合酶无校对功能。
模板链:双链DNA中具有转录活性的的链称为模板链, 又称反义链(或负链)。
+
RNA-DNA杂交分子
RNA+ DNA-
双链DNA(前病
RNA+ DNA-
DNA+
逆转录酶也和DNA聚合酶一样,沿53’方向合成 DNA,底物为四种dNTP,并要求短链RNA作引物。
逆转录酶是多功能酶,兼有3种酶的活性: ➢ RNA指导的DNA聚合酶活性; ➢核糖核酸酶H的活性,专一水解RNA-DNA杂交分 子中的RNA,可沿5’3’方向起核酸外切酶的作 用; ➢DNA指导的DNA聚合酶活性;
1958年Meselson和Stahl用同位素15N标记 大肠杆菌DNA,首先证明了DNA的半保留复制。
DNA半保留复制图示:
二、DNA复制的起点与方向
双向复制
单向复制
三、DNA复制的半不连续 性
半不连续复制的发现:1968年日本学者冈崎
前导链
前导链:以3’ → 5’ 方向的
亲代链为模板连续合成的子代链。
1、DNA聚合酶Ⅰ:1956年Kornberg首先从大肠杆菌 中分离。该酶为单体酶,含一个锌原子。为多功能酶, 具有(:1)5 3 聚合酶功能(但持续合成DNA的能力差);
(2)3 5’外切酶活性(对双链无作用,在正常聚合 条件下,此活性不能作用于生长链,只作用于生长中不配 对的单链,校对功能。);
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