生物化学13DNA的生物合成

tangbinghua@bucm.edu.cn
1．半保留复制（semiconservative replication）
tangbinghua@bucm.edu.cn
Meselson-Stahl实验
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．从复制起点双向复制（bidirectional replication）
tangbinghua@bucm.edu.cn
（3）以5'→3'方向催化合成DNA
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．大肠杆菌DNA聚合酶种类
（1）DNA聚合酶Ⅰ （2）DNA聚合酶Ⅱ （3）DNA聚合酶Ⅲ （4）DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．大肠杆菌DNA聚合酶功能
大肠杆菌
真核生物
DNA聚合酶Ⅲ
DNA聚合酶δ
DNA聚合酶Ⅰ
DNA聚合酶ε
DnaA
起始识别复合物（ORC）
DnaC
细胞分裂周期蛋白6（Cdc6）和DNA复制因
子1（Cdt1）
解旋酶DnaB
MCM解旋酶
引物酶DnaG
DNA聚合酶α
Ⅰ型、Ⅱ型拓扑异构酶 Ⅰ型、Ⅱ型拓扑异构酶
单 链 DNA 结 合 蛋 白 复 制 蛋 白 A （ RPA ） 、 复 制 因 子 C
（SSB）
（RFC）、增殖细胞核抗原（PCNA）
tangbinghua@bucm.edu.cn
三、端粒合成
tangbinghua@bucm.edu.cn
三、端粒合成
1. 端粒结构 2. 端粒功能 3. 端粒酶 4. 端粒合成
tangbinghua@bucm.edu.cn
第四节 DNA损伤与修复
① 5'→3'聚合酶活性中心对核苷酸的选择使其错配率仅 为10-4~10-5
② 3'→5'外切酶活性中心的校对进一步将错配率降至 10-6~10-8
tangbinghua@bucm.edu.cn
（三）复制终止
tangbinghua@bucm.edu.cn
第三节 真核生物染色体DNA的复制
一．染色体DNA复制特点 二．DNA聚合酶及其他因子 三．端粒合成
修复等，还是重组DNA技术重要的工具酶
tangbinghua@bucm.edu.cn
二、复制过程
（一）复制起始 （二）复制延伸 （三）复制终止
tangbinghua@bucm.edu.cn
（一）复制起始
1. 复制起点 2. 有关的酶和其他蛋白质 3. 起始过程
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．复制起点
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．有关的酶和其他蛋白质
复制起始阶段至少需要9种酶和其他蛋白质 它们从复制起点解开DNA双链，组装引发体前体
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．起始过程
tangbinghua@bucm.edu.cn
（二）复制延伸
tangbinghua@bucm.edu.cn
《生物化学》
第十三章 DNA的生物合成
唐炳华（北京中医药大学） 中国中医药出版社
教学大纲
掌握：中心法则，DNA复制的概念、基本特征，大肠 杆菌DNA聚合酶，逆转录的概念、意义
熟悉：大肠杆菌解链解旋酶类、引物酶、DNA连接酶 、DNA复制过程，真核生物端粒酶、端粒合成，逆转 录酶、DNA的逆转录合成
（一）DNA聚合酶 （二）解链、解旋酶类 （三）引物酶 （四）DNA连接酶
tangbinghua@bucm.edu.cn
（一）DNA聚合酶
1. DNA聚合酶催化特点 2. 大肠杆菌DNA聚合酶种类 3. 大肠杆菌DNA聚合酶功能
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．DNA聚合酶催化特点
tangbinghua@bucm.edu.cn
一、染色体DNA复制特点
1. 发生染色质解离与重塑 2. 复制速度慢 3. 多起点复制 4. 冈崎片段短 5. DNA连接酶耗能差异 6. 终止阶段涉及端粒合成 7. 受DNA复制检验点控制
tangbinghua@bucm.edu.cn
二、DNA聚合酶及其他因子
1. 逆转录酶 2. 逆转录病毒 3. 逆转录意义
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．逆转录酶
（1）逆转录活性 （2）水解活性 （3）复制活性
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．逆转录病毒
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．逆转录意义
① 逆转录机制的阐明完善了中心法则 ② 研究逆转录病毒有助于阐明肿瘤的发病机制，探索
（二）复制延伸
1. 前导链的合成 2. 后随链的合成 3. DNA复制过程中的保真机制
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．前导链的合成
前导链的合成通常是一个连续过程
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．后随链的合成
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．DNA复制过程中的保真机制
（1）5'→3'聚合酶活性中心与聚合反应 （2）3'→5'外切酶活性中心与校对功能 （3）5'→3'外切酶活性中心与切口平移
tangbinghua@bucm.edu.cn
（1）5'→3'聚合酶活性中心与聚合反应
5'→3'聚合酶活性中心催化用dNTP按5'→3'方向合成 DNA，反应还需要模板、引物、Mg2+
（1）需要模板 （2）需要引物 （3）以5'→3'方向催化合成DNA
tangbinghua@bucm.edu.cn
（1）需要模板
DNA聚合酶催化的反应是DNA复制，即合成单链DNA 的互补链，该单链DNA称为模板
tangbinghua@bucm.edu.cn
（2）需要引物
可以是DNA，也可以是RNA 引导大肠杆菌DNA复制的引物都是RNA
，在后随链模板的一定部位合成RNA引物，合成方向 与DNA一样，也是5'→3' RNA引物合成后可提供3'-羟基引发DNA合成
tangbinghua@bucm.edu.cn
（四）DNA连接酶
大肠杆菌DNA连接酶不能连接游离的单链DNA，只能 连接双链DNA中的切口
连接反应由NAD+供能 除DNA复制外，DNA连接酶也参与DNA重组、DNA
1．错配修复（mismatch repair）
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．错配修复（mismatch repair）
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．直接修复（direct repair）
不切除损伤碱基或核苷酸，直接将其修复
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．切除修复（excision repair）
tangbinghua@bucm.edu.cn
4．重组修复（recombinational repair）
tangbinghua@bucm.edu.cn
5．SOS修复
属于应急修复系统
tangbinghua@bucm.edu.cn
第五节 DNA的逆转录合成
其防治策略 ③ 逆转录酶是重组DNA技术常用的工具酶，可用于构
建cDNA文库等
tangbinghua@bucm.edu.cn
2．损伤类型
（1）错配（mismatch） （2）插入缺失（indel） （3）重排（rearrangement） （4）共价交联
tangbinghua@bucm.edu.cn
（1）错配（mismatch）
tangbinghua@bucm.edu.cn
（2）插入缺失（indel）
tangbinghua@bucm.edu.cn
的意义 4. DNA损伤(突变)及修复及意义
tangbinghua@bucm.edu.cn
教学内容
tangbinghua@bucm.edu.cn
教学内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
DNA复制的基本特征 大肠杆菌DNA的复制 真核生物染色体DNA的复制 DNA损伤与修复 DNA的逆转录合成
一．DNA损伤 二．DNA修复
1. 错配修复（mismatch repair） 2. 直接修复（direct repair） 3. 切除修复（excision repair） 4. 重 组 修 复 （ recombinational
repair） 5. SOS修复
tangbinghua@bucm.edu.cn
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．半不连续复制（semidiscontinuous replication）
tangbinghua@bucm.edu.cn
第二节 大肠杆菌DNA的复制
一．参与DNA复制的酶和其他蛋白质 二．复制过程
tangbinghua@bucm.edu.cn
一、参与DNA复制的酶和其他蛋白质
tangbinghua@bucm.edu.cn
第一节 DNA复制的基本特征
1. 半保留复制（semiconservative replication） 2. 从复制起点双向复制（bidirectional replication） 3. 半不连续复制（semidiscontinuous replication）
（3）重排（rearrangement）
tangbinghua@bucm.edu.cn
（4）共价交联
tangbinghua@bucm.edu.cn
3．损伤因素
（1）复制错误 （2）自发性损伤 （3）物理因素 （4）化学因素 （5）生物因素
tangbinghua@bucm.edu.cn
第四节 DNAwk.baidu.com伤与修复
tangbinghua@bucm.edu.cn
（二）解链、解旋酶类
1. DNA解旋酶（DNA helicase） 2. DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase） 3. 单链DNA结合蛋白（SSB）
tangbinghua@bucm.edu.cn
（三）引物酶
属于RNA聚合酶，但对利福平不敏感 大肠杆菌的引物酶DnaG与解旋酶DnaB组装成引发体
tangbinghua@bucm.edu.cn
（2）3'→5'外切酶活性中心与校对功能
在DNA合成过程中，一旦连接了错配核苷酸，聚合反 应就会中止，错配核苷酸进入3'→5'外切酶活性中心并 被切除，然后聚合反应继续进行
tangbinghua@bucm.edu.cn
（3）5'→3'外切酶活性中心与切口平移
一．DNA损伤 二．DNA修复
1. 损伤意义 2. 损伤类型 3. 损伤因素
tangbinghua@bucm.edu.cn
1．损伤意义
（1）突变是生物进化的分子基础 （2）致死突变消灭有害个体 （3）突变是许多疾病的分子基础 （4）突变是多态性（polymorphism）的分子基础
tangbinghua@bucm.edu.cn
了解：真核生物DNA聚合酶、染色体DNA复制特点， DNA损伤和修复
tangbinghua@bucm.edu.cn
2017年全国硕士研究生招生考试
临床医学综合能力（西医）考试大纲
(三)基因信息的传递 1. DNA复制的特征及复制的酶 2. DNA半保留复制的基本过程 3. 逆转录的概念、逆转录酶、逆转录的过程、逆转录