南京农业大学考研复习生物化学DNA的生物合成

DNA聚合酶
(dNMP)n + dNTP
(dNMP)n+1 + PPi
DNA模板，Mg2+
② 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，起校对作用。
3. 使DNA双螺旋解开所需的酶或蛋白质 （1）DNA解螺旋酶（DNA helicase） 作用：通过水解ATP释放的能量，解开双链DNA中碱 基配对的氢键，使DNA变为单链
解螺旋酶 ATP
种类：
解螺旋酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ：沿模板 DNA一条链5’→3’方向移 动，并与复制叉前进同向；
(2)rep蛋白等：它们沿着模板 DNA另一条链3’→5’方向 移动，并与复制叉前进同向 。
• 5 3 外切酶活性 能切除突变的 DNA片段和RNA引物。
E.Coli有至少五种DNA聚合酶
催化活性
DNA聚合酶 5'→3'聚 3'→5'
合
外切
5'→3' 外切
DNA
原 聚合酶Ⅰ
＋
＋
＋
核 DNA 生 聚合酶Ⅱ
＋
＋
物 DNA
聚合酶Ⅲ
＋
＋
功能
切除引物，修复 修复（活性低）
链的延长 （活性高）
DNA聚源自文库酶Ⅳ和Ⅴ
（2）单链结合蛋白 （single-strand binding protein，SSB）
SSB
与解开的单链DNA结合，防止重新形成双链 防止核酸酶降解单链DNA
（3）拓扑异构酶（topoisomerase）
1. 作用：
(1)复制叉前进时候，使模
板DNA超螺旋松弛； 10
局部解链
(2)复制后使超螺旋恢复
一、DNA的半保留复制
1. 定义
DNA双链解开，以每条 单链为模板，合成其互补 的子链，成为两个相同的 子代DNA，其中每个子 代DNA分子拥有亲代和 新合成的链各一条。
父链 子链
验证实验：
密度梯度离心实验
含15N-DNA的细菌
培养于含 14N的普 通培养基
第一代
继续培养于 含14N的普 通培养基
引发体 3´
DnaA
引发酶
作用：
a.识别复制起点；
b.解开DNA双链；
5´ c.引发引物RNA合 成。
四、原核生物DNA的复制过程
•起始 •延长 •终止
1、复制的起始
① 复制的起点和方向
② 起点的识别和双链的解开
③ RNA引物的合成
① 复制的起点和方向（origin、ori）
该区域具有高度保守的 重复序列，并富含AT序 列，双链容易分开。
原核生物只有一个复制起点，复制方向大多数是 双向的。
真核染色体DNA有 多个复制起点，形 成多个复制眼，同 时双向复制。
8
2. 类型
拓扑异构酶I
拓扑异构酶II
使DNA一条链断裂和再 使DNA两条链断裂和再
连接
连接
反应无需供能 减少负超螺旋 与转录有关
反应需要ATP 引入负超螺旋 与复制有关
P.390图13-6
例题
• 能够将DNA双链解开成单链的酶是 • A.引发酶 • B）拓扑异构酶 • C）限制性内切酶 • D）解螺旋酶
前导链
• 新链按5’-3’方向合 成
• 前导链为连续合成
冈崎
片段
后随链 • 后随链的合成不连续，
由许多冈崎片段组成
例题
• 作出DNA半不连续复制示意图，注明链的方向， 并画出复制叉“看似同向前进”的特征。
南京农业大学
三、参与DNA复制的酶
1. DNA聚合酶（DNA polymease）
全称：DNA指导的DNA聚合酶 简称：DNA-pol 活性：① 5 3 的聚合活性 ② 核酸外切酶活性
第二代
例题
• 如果放射性标记的双链DNA分子在无放射性标记 的溶液中经过两次复制，那么所产生的四个DNA 分子，其放射性状况如何？
• A. 两个分子含有放射性
• B. 全部含有放射性
• C. 双链中各有一半含有放射性 • D. 所有分子的两条链都没有放射性
2001年上海交大
二、DNA的半不连续复制
是1999年新发现的。 当DNA受到严重损伤时，生物体可诱导产生两种酶，但它们的修复准确率低，会导致生物的高变异率。
例题
• 大肠杆菌中催化DNA新链延长的主要酶是（）
• A. DNA连接酶
• B. DNA聚合酶I • C. DNA聚合酶II • D.DNA聚合酶Ⅲ
05年中科院考题中，问的 是“负责DNA复制的酶”。
南京农业大学
4.引发酶（primase）
• 任何DNA聚合酶都不能从头合成新的 DNA链，都只能在引物的基础上延长 DNA链。催化这些引物合成的酶称为引 发酶。 引物多数为RNA
大肠杆菌中的引发酶是DnaG蛋白
5.引发体（primosome）
5´ DnaC
3´ 解螺旋酶
由引发前体与引 发酶组装而成。
① 5´ 3´聚合作用 3 ' agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5 ' 5' ucgagcuag-OH 3 '
dNTP DNA pol
3 ' agctcgatcgtagcctagcgtagcagtgcacgatc 5 ' 5 ' ucgagcuagcatcggatcgcatcgtcacgtgctag 3 '
复制
复制
转录
翻译
DNA
RNA
蛋白质
逆转录
逆转录：以RNA为模板，合成出cDNA的 过程。
转录酶是DNA指 导下的RNA合成 酶
逆转录酶是RNA 指导下的DNA聚 合酶
例题
• 何为中心法则？广义的中心法则在狭隘的中心 法则的基础上有哪些发展？
南京农业大学
（二）DNA的生物合 成
2.1 原核生物DNA的复 制
九核酸的生物合成
大纲
（一）中心法则
（二）DNA的生物合成
1. 原核生物DNA的复制 2. 原核与真核生物DNA复制的差异 3. 逆转录 4. DNA的损伤与修复 5. DNA一级结构分析与PCR技术
（三）RNA的生物合成 1. RNA的转录及加工 2. RNA的复制 3. RNA的转录调控
（一）中心法则
2008年农学联考
2. DNA连接酶（DNA ligase）
作用：催化双链 DNA的切口连接成 3’,5’-磷酸二酯
5’
O
3’ O P O- HO
O-
3’ 5’
键。 大肠杆菌中以
DNA连接 酶
ATP ADP
NAD+提供能量。
5’
O
3’
注意：此酶不能将
3’
O P O-
5’
两条游离的DNA单
O-
链连接起来。