浙大生物化学课件15:DNA的生物合成
《DNA生物合成过程》PPT课件

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34
ARS
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35
(二)复制的延长
亲代DNA
5
3
3 5
引物
核小体
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3 5
领头链
随从链
3 5
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行聚合作用。即新进入的 dNTP 与引物 3´-OH形成磷酸二酯键,由5´3´方
向延长子链。
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13
3'
DNA-pol
5'
OH 3'
dCTP
dGTP
dTTP
dATP
模板方向3`→5`
5'
3'
dATP dCTP
dGTP
dTTP
合成需要引物提供3`-OH
合成方向5`→3`
底物是dNTP
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5'
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20
冈崎片段:
• 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射
自显影技术,观察到DNA复制中出现一 些不连续的片段,因而将这些不连续的 片段称为冈崎片段。
• 原核生物的冈崎片段为一至二千个核苷
酸,真核生物约为数百个核苷酸。
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21
随从链的合成
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22
目录
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3
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4
2. 复制叉 (replication fork)
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。
DNA的生物合成PPT课件

Basic Rules of DNA Replication
学习要求:
掌握复制及其基本规律、半保留复制、双向复制、 半不连续性复制、复制叉、复制子、领头链、随从 链、冈崎片段的概念。
熟悉半保留复制的实验依据。
2020年1月9日3时41分
4
复制的基本规律
半保留复制 (semi-conservative replication)
指遗传物质的传代,是以母链DNA为模板,按 碱基配对的原则,合成两个完全相同的子链DNA分 子的过程。
复制
亲代DNA
子代DNA
DNA复制是一个由多种酶催化,多种蛋白因子参
与,并且受到精密调控的复杂过程。 E. coli 染色质
的复制涉及约30种蛋白质。
2020年1月9日3时41分
3
第一节
复制的基本规律
解链方向Biblioteka 3随从链(lagging strand)
2020年1月9日3时41分
5
14
半不连续性
复制过程中,领头链连续复制,而随从 链不连续复制的现象。
冈崎片段(okazaki fragment) 指不连续复制的片段
原核:1000~2000 个核苷酸(nt) (相当于1个顺反子,即基因的大小)
熟悉DNA复制的化学反应、保真性的酶学依据。 了解DNA聚合酶的分子结构特点,复制中DNA分子的拓补 学变化。
2020年1月9日3时41分
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参与DNA复制的物质:
底物(substrate): dATP, dGTP, dCTP, dTTP;(dNTP)
聚合酶(polymerase): 依赖DNA的DNA聚合酶,简写为 DNA-pol;
3’
DNA的生物合成

3′ 5′ 3′
5′
5′
6. DNA拓扑异构酶 通过催化 拓扑结构的变化, 拓扑异构酶 通过催化DNA拓扑结构的变化,减少由于解链 拓扑结构的变化
形成的张力和合成的子代DNA形成双螺旋。 形成双螺旋。 形成的张力和合成的子代 形成双螺旋
解链
双螺旋存 在张力 DNA拓扑 异构酶 II 张力解除
聚合酶不同, (3)酶系统:①DNA聚合酶不同,原核细胞两条链是同一 )酶系统: 聚合酶不同 种聚合酶催化,真核细胞中是不同聚合酶催化。 种聚合酶催化,真核细胞中是不同聚合酶催化。 ②去除引物、填补缺口的酶不同,原核细胞中是DNA 去除引物、填补缺口的酶不同,原核细胞中是 聚合酶 I,真核细胞相应的酶还未找到。 ,真核细胞相应的酶还未找到。 ③因子不同
3. DNA连接酶 连接酶
功能:将复制过程中形成的 片段用3 磷酸二酯键连接起来。 功能:将复制过程中形成的DNA片段用 ′- 5′磷酸二酯键连接起来。 片段用 - 磷酸二酯键连接起来
A T P
T A OH P
G C P
C G
酶
ATP 或 NAD(部分细菌)
AMP
酶
PPi 或 NMN
AMP
A T P P T A OH P P G C C G A T P T A P G C P C G
DNA半保留复制 半保留复制
用含 15 N氯 化铵连 续培养 许多代
用含14N培养 基培养1代
14 15
用含14N培养 基培养1代
14
N/ 14N N/ 15N
半 保 留 复 制 试 验
N/ N
15
N/ 15N
14
参与DNA复制的主要酶 第二节 参与 复制的主要酶
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
生物化学《DNA的生物合成》课件

三、DNA复制反应呈半不连续性
The Reaction of DNA Replication Exhibits Semidiscontinuous Replication
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。 RNA引物的大小,在原核生物中通常为50~100个 核苷酸,而在真核生物中约为10个核苷酸。RNA引 物的碱基顺序,与其模板DNA的碱基顺序相配对。
pol Ⅰ为具有三种酶活性 的单一肽链的大分子蛋白 质,可被特异的蛋白酶水 解为两个片段,其中的大 片段保留了两种酶活性, 即5'→3'聚合酶和3'→5' 外切酶活性,通常被称为 Klenow fragment。
Klenow片段的分子结构
➢ DNA-pol Ⅰ (109kD)
功能: 对复制中的错误进行校读,对复制和修复
3´ T C G A A G பைடு நூலகம் C C T A G C G A C 5´
• 3 5外切酶活性 能辨认错配的碱基对,并将其水解。
• 5 3外切酶活性 能切除突变的 DNA片段。
(一)原核生物至少有三种DNA聚合酶
在原核生物中发现的DNA聚合酶至少有三种, 分别命名为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pol Ⅰ。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的 中心法则。
在RNA病毒中,其遗传信息贮存在RNA分子中。 因此,在这些生物体中,遗传信息的流向是RNA 通过复制,将遗传信息由亲代传递给子代,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,这种遗传信息的流向就 称为反中心法则。
DNA的生物合成课件

(五) 复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
一.DNA的复制
② 随后链的合成
冈崎片段的连结:DNA聚合酶 Ⅰ一面以其DNA聚合活 性在上游冈崎片段的3'-OH末端添加 脱氧核苷酸,一面以其5'→3'核酸外 切活性切除引物,直至将引物全部切 除。 DNA连接酶将最后的缺口补好。
(五) 复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
第一节 DNA的生物合成
一. DNA的复制
复制部位:
真核生物: 细胞核 原核生物: 细胞质的核质区
(一) 复制的反应
一. DNA的复制
n1d
2TdP 3TdP 4TdPTTP
DNA聚合酶 DNA+ (
DNA模板
n1+n2+n3+n4)PPi
PPi随即被焦磷酸酶水解,从 而推动聚合反应的进行。
(二) 复制的方式 半保留复制
原核生物的DNA 上一般只有一个复制原点,但 在迅速生长时期,第一轮复制尚未完成,就在起 点处启动第二轮复制;
真核生物则有多个复制原点,可以同时启动 复制过程。
(五) 复制的过程
1. 复制的启动
一.DNA的复制
复制过程的调控主要取决于复制启动的频率, 而DNA延长的速度大体上是恒定的。由于真核生物 在多位点上启动复制,所以尽管其DNA比原核生物 DNA大得多,但复制的总速度反而比原核生物快。
(四)参与复制的酶和蛋白质
4. 使DNA双螺旋解开的酶和蛋白质
一.DNA的复制
单链结合蛋白(SSBP): 与解链后的DNA单链结合,阻止其再次形成双
螺旋。大肠杆菌SSB为177 aa 多肽,以四聚体形式 存在,与 32 个 bp DNA 区相结合,结合后的 DN 分子僵硬,不易 弯曲,有利于单链DNA分子的稳 定,避免核酸酶进攻;同时降低了Tm值,进一步 促进DNA的解链。
DNA的生物合成生物化学课件

SSB曾被称为螺旋反稳定蛋白
(HDP)。在大肠杆菌,它是由177个氨
基酸残基组成的同四聚体,结合单链DNA
的跨度约32个核苷酸单位。
SSB与解开的DNA单链紧密结合,防
止
重新形成双链,并免受核酸酶降解。在复
制中维持模板处于单链状态。
43
3. DNA拓扑异构酶 (topoisomerase) :
拓扑:是指物体或图像作弹性移位而又保 持物体不变的性质。 拓扑异构酶:是一类可改变DNA拓扑性质 的酶。对DNA分子的作用是既能水解、又
27
28
第二、3′→5′的外切作用(3′→5′exonuclease action)
大肠杆菌DNA聚合酶Ⅰ除具有5′→3′的聚合
作用外,也能催化从3′-末端水解DNA链,而产
生游离的单核苷酸,称为3′→5′的外切作用。
其3′→5′的外切作用对DNA的聚合具有校正功
能。错位接上去的碱基C会被DNA聚合酶Ⅰ的
23
24
三、参与DNA复制的一些酶类和蛋白质
DNA链合成基本条件: dNTP Mg++ 3’-OH引物 DNA模板 酶和蛋白质因子
25
(一)DNA聚合酶 DNA聚合酶(DNA polymerase)在有 DNA模板存在时,可催化合成DNA,因此, 又 称 为 DNA 指 导 的 DNA 聚 合 酶 ( DNAdirected DNA polymerase , DDDP )。 1.大肠杆菌DNA聚合酶(原核生物) 1956 年, Kornberg 等人首次从大肠杆 菌的提取液中发现了一种能催化合成 DNA 的酶,称为DNA聚合酶Ⅰ。
52
(一)原核生物DNA复制过程 1.复制的起始
6
生物化学课件—DNA的生物合成(复制)

3’ 5’
3’ 5’
目录
•功能
• DNA连接酶在复制中起最后接合缺口的 作用。
• 在DNA修复、重组及剪接中也起缝合缺 口作用。
• 也是基因工程的重要工具酶之一。
第三节
DNA生物合成过程
The Process of DNA Replication
一、原核生物的DNA生物合成
(一)复制的起始
需要解决两个问题: 1. DNA解开成单链,提供模板。 2. 合成引物,提供3-OH末端。
(一)复制的起始
• 真核生物每个染色体有多个起始点,是多复制子 复制。复制有时序性,即复制子以分组方式激活 而不是同步起动。
• 复制的起始需要DNA-polα(引物酶活性)和polδ (解螺旋酶活性)参与。还需拓扑酶和复制因子 (replication factor, RF)。
• 增殖细胞核抗原(proliferation cell nuclear antigen, PCNA)在复制起始和延长中起关键作用。
活性:1. 53 的聚合活性 2. 核酸外切酶活性
• 核酸外切酶活性
5´ A G C T T C A G G A T A
3´
? | | | | | | | | | | |
3´ T C G A A G T C C T A G C G A C 5´
• 3 5外切酶活性 能辨认错配的碱基对,并将其水解。
(二)真核生物的DNA聚合酶
DNA-pol 起始引发,有引物酶活性。 DNA-pol 参与低保真度的复制 。 DNA-pol 在线粒体DNA复制中起催化作用。
DNA-pol 延长子链的主要酶,有解螺旋酶活性。
DNA-pol 在复制过程中起校读、修复和填补缺 口的作用。
生物化学 第十五章 DNA的生物合成

合成方向:5′
3′
添加到链上的每个核苷三磷酸是按照模板链的顺 序由碱基互补配对原则选择的。 反应的通式可写为: (NMP)n—3′—OH+dNTP (NMP)n+1—3′—OH+PPi
• 复制的条件 • (1)DNA亲链(模板):复制前DNA先解螺 旋、解链形成两条单链,两条单链都可以作为 模板; • (2)四种三磷酸脱氧核苷(dNTP)作为底物;
负超螺旋(右):双螺旋DNA处 于拧松状态时形成的超螺旋。
拓扑异构酶 解开DNA的超螺旋结构。包含两种: 拓扑异构酶Ⅰ(转环酶):在DNA的特定部位将 双链中的一条切开,使链的末端沿螺旋轴松解的 方向转动,然后将切口封闭,使DNA分子呈松弛 状态。(不需要ATP供能)。 拓扑异构酶Ⅱ(旋转酶):将DNA特定部位的两 条链均切开,使DNA分子去除超螺旋,变为松弛 状态。(需要ATP供能)。
+
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。
•
1958年Meselson和Stahl首次用同位素 标记法得到证实。
DNA的 半保留复制的概念
DNA在复制时,两条 链解开分别作为模板,在 DNA聚合酶的催化下按碱 基互补的原则合成两条与 模板链互补的新链,以组 成新的DNA分子。这样新 形成的两个DNA分子与亲 代DNA分子的碱基顺序完 全一样。由于子代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。
生物化学与分子生物学课件-第十二章-DNA的生物合成

第十二章DNA的生物合成教学要求(一)掌握内容1. 复制、半保留复制、双向复制、半不连续性复制、复制叉、复制子、领头链、随从链、冈崎片段的概念。
2. 参与DNA复制的主要物质。
3. 原核和真核生物DNA聚合酶作用、种类及其特点。
4. 拓扑异构酶、引物酶、单链DNA结合蛋白和DNA连接酶的作用和特点。
5. 原核生物DNA复制过程和各阶段的特点。
6. 端粒和端粒酶概念;反转录概念、作用特点及作用过程。
7. DNA损伤(突变)的概念、突变的类型;切除修复的基本原理。
(二)熟悉内容1. 半保留复制的实验依据。
2. DNA复制的化学反应、保真性的酶学依据。
3. 真核生物DNA复制过程和各阶段的特点。
4. 突变的意义、引发因素;光修复、SOS修复及重组修复的概念。
(三)了解内容1. 端粒延长机制。
2. 反转录的生物学意义。
3. 光修复、SOS修复及重组修复的作用方式。
教学内容(一)复制的基本规律1. 半保留复制2. 双向复制3. 复制的半不连续性(二)DNA复制的酶学和拓扑学变化1. 复制的化学反应2. DNA聚合酶(1)原核生物DNA聚合酶;(2)真核生物DNA聚合酶。
3. 复制保真性的酶学依据4. 复制中的解链和DNA分子的拓扑学变化(1)解螺旋酶和单链DNA结合蛋白;(2)引物酶;(3)DNA拓扑异构酶。
5. DNA连接酶(三)DNA生物合成过程1. 原核生物的DNA生物合成(1)复制的起始;(2)复制的延长;(3)复制的终止。
2. 真核生物的DNA生物合成(1)复制的起始;(2)复制的延长;(3)复制的终止和端粒酶。
(四)反转录和其它复制方式1. 反转录病毒和反转录酶2. 反转录研究的意义3. 滚环复制和D环复制(自学)(五)DNA的损伤(突变)与修复1. 突变的概念及意义2. 引发突变的因素3. 突变分子改变类型(1)错配;(2)缺失和插入;(3)重排。
4. DNA损伤的修复(1)直接修复;(2)切除修复;(3)重组修复;(4)SOS修复。
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DNA聚合酶的活性
5′至3′的聚合活性
5′→ 3′方向
核酸外切酶活性
5′→ 3′外切酶活性
3′→ 5′外切酶活性
一、复制的化学反应
5′至3′的聚合活性( 5′→ 3′ )
N3 N1 N2 N3 OH 3′ OH + PPi 3′ OH
N1 N2 5′
5′
p
p
+
PPP
γ βα
5′
p
p
p
1、DNA拓扑异构酶
类型I拓扑异构酶:催化DNA双链中的一条链的断裂和 再连接,反应无需能量; 类型II拓扑异构酶:催化DNA双链的断裂和再连接,反 应需消耗ATP; 原核生物中拓扑异构酶只能消除负超螺旋,真核生物 中能消除正、负超螺旋。
2、解螺旋酶
领头链:rep蛋白沿模板链的3′→ 5′移动 随从链:解螺旋酶Ⅱ、Dna B沿模板链的5′→ 3′移动
3、复制的保真性
核酸外切酶活性和即时校读
pol I,pol II,pol III的ε亚基的3′→ 5′外切酶活性
复制的保真性和碱基选择
先形成氢键,再生成磷酸二酯键
遵守严格的碱基互补配对规律 聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能 复制中出错时有即时校读功能
依赖三种机理
三、DNA拓扑学变化中的酶
DNA聚合酶III(pol III):真正起复制作用的酶
由10种亚基组成的不对称二聚体,α、ε、θ组成核心酶。 活性:聚合活性、3′→ 5′外切活性。 α + ε + θ → pol III(核心酶) pol III + τ → pol III′ pol III′ + γ + δ → pol III*(全酶) α具有聚合酶活力,ε具有校对功能,θ是组建核心酶因 子, τ是二聚化因子,γ和δ是延长因子,β识别引物并 引导聚合酶结合,复制起始时被释放。 pol III只作用于有缺口的双链DNA,pol III′可作用于 有引物的长单链DNA,pol III*是天然的聚合酶。
1、DNA链的游离3′-羟基对进入的dNTP磷原子发生亲 核攻击,形成3′,5′-磷酸二酯键,并脱下焦磷酸。
N3 N1 N2 N3 OH 3′ OH + PPi
N1 N2 3′ OHLeabharlann 5′5′pp
+
PPP
γ βα
5′
p
p
p
2、形成磷酸二酯键的能量来自 α-与β-磷酸基之间高能 键的裂解。 3、聚合反应可逆,但随焦磷酸的水解可推动反应的完 成。 4、DNA链由5′向3′方向延长。 5、需要有游离的3′-羟基,即需要引物链。
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 、rep蛋白 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
HO P 3′ 5′ + NAD AT P NMN +AMP AMP +P P i 5′ DNA 连接酶 ligase 3 ′ 3′ 5′
D- 环式:单向复制。在固定点解开后一条链 先复制,待复制到一定距离时,露出另一链 的复制起点,才开始另一链的复制; 滚动环式:单向复制。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。
核酸外切酶活性
3′→5′外切酶活性 5′→3′外切酶活性
3′ 5′
5′ 3′
3′→5′ 外 切 酶 活 性 5′→3′ 外 切 酶 活 性
聚合反应
在 DNA 聚合酶催化下,四种脱氧核糖核苷三磷酸 ( dATP 、 dGTP 、 dCTP 、 dTTP )被加到 DNA 链 的3′末端,同时释放出无机焦磷酸。
第三节 DNA生物合成过程
一、复制的起始
1、DNA解成单链:原核生物从一个固定的起始点开始, 同时向两个方向进行的,称为双向复制——θ复制
起点
起点
起点
DNA复制叉的结构示意图
真核细胞染色体比较复杂,可能有多个复制 起点,同时形成多个复制单位。 复制叉:复制开始后由于 DNA 双链解开,在 两股单链上进行复制,形成在显微镜下可看 到的叉状结构,称为复制叉。 E. coli复制起始点oriC跨度为245 bp,包含有 三组串联重复序列和两对反向重复序列。
5′ 3′
NAD: 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NMN: 烟酰胺单核苷酸
3′ OH
O
′ 3
OH
DNA
ligase 聚合酶
O
3′ O
′
5 P
+ 5′ P
γ
β
P
O
P O α O-
5 P PPi
′
O P O-
OH
DNA连接酶
催化双链 DNA切口处的 5′- 磷酸基和 3′- 羟基生成磷酸二酯键。 1)形成酶-AMP复合物 NAD+ + 连接酶 → 连接酶-AMP + NMN(细菌中) ATP + 连接酶 → 连接酶-AMP + PPi(动物中) 2)形成A-P-P-DNA 连接酶-AMP + 5′-P-DNA → A-P-P-DNA + 连接酶 形成了焦磷酸键 3)生成3′,5′-磷酸二酯键 DNA-OH-3′ + A-P-P-DNA → DNA-O-P-DNA + AMP 相邻链3′-OH对活化的磷原子发生亲核攻击。
pol C, hol E, dna N, dna X, dna Z, dna Q, hol A ≥10 830,000 + +
5′→3′外切酶
聚合速度(核苷 酸/min) 持续合成能力 功能
+
1,000 3~200 切除引物,修复
2,400 1,500 修复
≥15,000 ≥500,000 复制
2、真核生物
pol I 切除冈崎片段 5′ 端 RNA引物
5′→3′核酸外切酶活力 DNA聚合酶活力
pol I的结构
单链多肽,用枯草杆菌蛋白酶进行有限水解,可得两个 大小不同的片段。 小片段:5′→3′核酸外切酶活性; 大片段( Klenow 片段):聚合活性、 3′→5′ 外 切活性(常用工具酶)
复制的起点
单个固定的起点:原核生物的染色体和质粒、 真核生物的细胞器DNA都是环状双链分子,具 有单个固定的起点; 多个起点:真核生物染色体是线性双链分子, 含有许多起点多复制子。
复制方向
直线双向式:单起点,双方向,有对称的和 不对称的; 多起点双向式:真核生物染色体 DNA的复制; θ 型双、单向式:环状 DNA 的复制。有双向 和单向(单向的形成一个复制叉,双向的形 成两个复制叉),有对称和不对称(一个叉 完成1/5,其余4/5由另一个叉完成);
生物化学
浙江大学 生命科学学院 江 辉
第十五章 DNA的生物合成
第一节 半保留复制
第二节 DNA复制的酶学
第三节 DNA生物合成过程
第四节 DNA的损伤修复
第五节 逆转录现象和逆转录酶
有关DNA的两个问题
为什么大肠杆菌20分钟就可以繁殖一代,而生 长最快的动物小母家鼠生长40天才成熟? 为什么可通过DNA测序进行亲子鉴定?
3、半保留复制意义
DNA在代谢上的稳定保证了遗传信息的稳定性。
第二节 DNA复制的酶学
底物:dNTP(dATP,dGTP,dCTP,dTTP) 聚 合 酶 : DNA 依 赖 的 DNA 聚 合 酶 ( DNApolymerase) 模板:单链的DNA母链 引物:寡核苷酸引物(RNA) 其他酶和蛋白质因子:拓扑异构酶、解螺旋酶、 单链结合蛋白、DNA连接酶
DNA 聚合酶 α :与随从链的合成有关。需要以缺口双 链或带引物的单链DNA为模板,引物是DNA或RNA短 链,RNA引物由引物合成酶合成 DNA聚合酶β:核酸外切酶活性,与修复有关 DNA 聚合 酶 γ :存在于线粒体 。 以 RNA 为模板 ,以 DNA短链为引物 DNA聚合酶δ:与领头链的合成有关。具有3′→ 5′外切 酶活力 DNA聚合酶ε:与校读、修复和填补缺口有关
DNA聚合酶II(pol II):可能在DNA修复中起作用
以带有缺口的双链DNA为模板和引物,从5′→3′方 向合成DNA,同时具有3′→5′外切酶活力。
多亚基聚合酶 含有DNA聚合酶活性和3′→5′核酸外切酶活性 不具有5′ → 3′核酸外切酶活性 反应需要NH4+ 激活 是一种主要起修复作用的酶。
中心法则
基因:是为生物活性产物编码的DNA功能片段, 这些产物主要是蛋白质或是各种RNA。
RNA复 制
复制
转录
DNA
逆转录
RNA
翻译
蛋白质
DNA的生物合成(复制)
复制的要点
半保留复制
有起始点、终止点和方向
半不连续复制
第一节 半保留复制
当细胞分裂,DNA进行复制时,双螺旋结构解 开而成为单链,用于合成新的互补链。子代细 胞出现新的DNA双链,其中一股单链是从亲代 完整地接受过来的旧链;另一股单链是完全重 新合成的新链,且按碱基配对原则与旧链互补。
领头链