生物化学原理——DNA复制

第十章DNA复制

1.DNA复制方式:半保留复制，双向复制。

半保留复制：DNA复制的一种方式。每条链都可用作合成互补链的模板，合成出两分子的双链DNA，每个分子都是由一条亲代链和一条新合成的链组成。

双向复制：在一个复制的起点处同时向两个方向进行复制。

引入术语：复制叉:Y字形结构，在复制叉处作为模板的双链DNA解旋，同时合成新的DNA 链。

Meselson-stahl 实验：以大肠杆菌（E.coli）作为实验对象，用15N标记亲代DNA，在14N（氯化铵）环境中进行两次复制，然后进行密度离心，分析得到的DNA带。

2.DNA聚合酶: 以DNA链为模板，催化核苷酸残基加到以存在的聚核苷酸的3’末端反映的酶。

DNA聚合酶催化条件：DNA模板和带有3’-OH的引物（RNA）。

反应特点：链的延伸由5’末端到3’末端，称为5’-3’方向生长。

其他功能：修复功能（5’-3’外切酶活性和3’ -5’外切酶活性:可将经聚合酶催化错配的核苷酸切去）

DNA聚合酶的种类和功能参见教材187页表10.1。

3.DNA 复制

大肠杆菌：起始。从单一的ori C起始点沿相反方向双向进行。先解旋，然后引发酶合成RNA 引物，由DNA聚合酶III催化开始新链的合成。

延伸。从一个复制起点开始复制，形成两个复制叉。

引入术语：与复制叉移动的方向一致，通过5’-3’方向可以连续合成的子链称为

前导链；与复制叉移动的方向相反，也是沿着5’-3’方向但不连续合成的子链称

为滞后链。

a.RNA引物的合成。以引发酶催化，DNA为模板合成一段与之互补的RNA片断。

b.前导链的合成。在RNA引物存在的条件下聚合酶III可以连续合成前导链。

c.滞后链的合成。

引入术语：冈崎片断：相对比较短的DNA链，在DNA滞后链的不连续合成期间

生成的片断。

实验表明滞后链的合成是先合成许多冈崎片断，然后连成大的DNA片断。每个

冈崎片断的生成需要一个RNA引物。最后要用DNA 聚合酶I的5’-3’外切酶活

性切去RNA引物，并用其5’-3’聚合酶活性在切去RNA后留下的位置按照DNA

模板合成互补的DNA片段。

终止。两个方向的复制叉最终进入终止区相遇不再继续复制。

真核生物：与原核生物相比有如下特点：

a.真核生物所含的DNA聚合酶种类更多些。

b.真核生物复制叉处需要的辅助蛋白不同。

c.真核生物也象E.coli那样，复制是双向的。但真核生物染色体存在许多复制起

点。

4.其它复制方式

滚环复制：复制环状DNA的一种模式。DNA 聚合酶结合在一个缺口链的3’端，绕环合成与模板链互补的DNA，每一轮都是新合成的DNA取代前一轮合成的DNA。

D-环复制：线粒体DNA的合成方式。

5.逆转录

逆转录病毒的基因组是RNA分子，RNA分子可以逆转录为DNA分子。DNA再转录生产病毒RNA，或者与宿主DNA分子整合，使病毒潜伏于宿主后代中。

引入术语：互补DNA（cDNA）：通过逆转录酶由mRNA模板合成的双链DNA。

逆转录酶：一种催化以DNA为模板合成DNA的DNA聚合酶。具有RNA指导的DNA合成、水解RNA和DNA指导的DNA合成的酶活性。

7.DNA修复

在DNA复制过程中由于碱基配对错误，以及碱基共价修饰、碱基缺失和插入都会产生突变，造成DNA损伤。

直接修复：通过一种可连续扫描的DNA，识别出损伤部位的蛋白质，将损伤部位直接修复的方法。该方法不用切断DNA或切除碱基。

切除修复：包括核苷酸切除修复和碱基切除修复。是通过切除-修复内切酶使DNA损伤消除的修复方法。

错配修复：在含有错配碱基的DNA分子中，使正常核苷酸序列恢复的修复方式。