第十一章DNA复制RNA转录蛋白质翻译
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复 制叉，滞后链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。
解
3.复制的终止
去除引物，填补缺口；连接冈崎片段； 在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA 引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA， 直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在DNA连 接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈 崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。
另一小片段有5‘→3’外切酶的活性。
pol Ⅲ由十种亚基组成，其中α 亚 基具有5‘→3’聚合DNA的酶活性， 因而具有复制DNA的功能；而ε 亚基 具 有 3‘→5’ 外 切 酶 的 活 性 ， 因 而 与DNA复制的校正功能有关。
DNA- polⅠ和DNA- polⅡ 为修复酶， DNA- pol Ⅲ真正起复制作用的酶， 为复制酶。
DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为 复制叉。
引发体组装：蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
引发：在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片
段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。
拓扑异构酶（又称DNA旋转酶） 拓扑异构酶Ⅰ可使DNA双链中的一条链切断，松开双 螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。 拓扑异构酶Ⅱ可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解 后，再将其连接起来。
解螺旋酶 又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白， 每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。
单链DNA结合蛋白（SSB） 这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作 用为：① 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存 在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代 DNA；② 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
3、DNA连酶
催化一条DNA链的3′末端与相邻的另一条DNA链的 5′末端之间的磷酸二酯键的合成。与同一互补链结 合并相邻。 （双链DNA切口）
条件：① 需一段DNA片段具有3‘-OH，而另一段DNA 片段具有5’-Pi基；② 未封闭的缺口位于双链DNA 中，即其中有一条链是完整的；③ 需要消耗能量。
N1N2
N3
3′ OH
＋5′
DNA聚合酶
OH
5′ p p
PPP
Mg2+
γβα
DNA聚合反应的特点：
（1） 以4种dNTP为底物；
（2） DNA模板； Mg2+
（3）带3’-OH末端的引物；
（4）延长方向5’ 3’；
（5）产物DNA的性质与模板相同。
N1N2N3
5′ p
p
p
3′ OH
＋P
2.DNA聚合酶
复制（DDDP）
转录（DDRP）
DNA
RNA
反转录（RDDP）
RNA
复制（RDRP）
翻译 蛋白质
一 . DNA的复制
（一）、半保留复制
DNA 在 复 制 时 ， 以 亲 代 DNA 的 每 一 股 作 模 板，合成完全相同的两个双链子代DNA， 每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链， 这种现象称为DNA的半保留复制。
滞后 前导
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
前导链 3′ 5′
滞后链 3′
5′
DNA复制过程模式图
5， 3，
复制叉移动方向 解旋酶
DNA聚合酶
DNA旋转酶 ATP
ADP+Pi DNA结合蛋白 引物RNA 引物酶
NA + D NMN
HOP
ATP AMP+PPi
5′
3′
5′
3′
3′
5′ DNA 3l′igase
5′
（四）DNA的半不连续复制
•半不连续复制：双链DNA分子的两条链是反向平 行的。而DNA聚合酶的方向都是5’ 3’。当DNA复制 时，一条链是连续合成的，称前导链，而另一条在 5’ 3’方向合成小片段DNA（冈崎片段），然后通过 酶将这些片段连接起来，这不连续合成的DNA 链为 滞后链。
在原核生物（大肠杆菌）中，目前发现 的DNA聚合酶有五种，研究较多的有三种， 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。
pol Ⅰ为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 称 为 Klenow 片 段 ， 具 有 5‘→3’ 聚合酶活性和3‘→5’外切酶的活性。
•冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一 些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制 叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为 冈崎片段。
滞后 前导
（五）DNA复制的过程（原核生物）
1、复制的起始
起始、延长、终止
由蛋白因子识别复制起始点
解旋解链，形成复制叉：
由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开， 碱基间氢键断裂 ，形成两条单链 DNA。单链DNA结合蛋白 （SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
引物酶(合成RNA) 引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶，该酶 以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物，以提供自 由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。
2.复制的延长
由DNA聚合酶催化，以3‘→5’方向的亲代DNA链为模 板，从5‘→3’方向聚合子代DNA链。在原核生物中， 参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ。
（二）、 DNA复制的起始点和方式
复制子是DNA能独立进行复制的单位。需 在特定的位点起始，可能还有终点。
在原核生物中，复制起始点通常为一个， 复制方向大多是双向的，也有单向的， 而在真核生物中则为多个复制起始点。
起点
起点
起点
原核生物DNA的双向复制
（三）、DNA聚合反应有关的酶
1.DNA聚合反应
第十一章DNA复制RNA转录蛋 白质翻译
第一节 DNA的复制与修复
DNA 是 由 四 种 脱 氧 核 糖 核 酸 所 组 成 的 长链大分子，是遗传信息的携带者。
生 物 体 的 遗 传 信 息 就 贮 存 在 DNA 的 四 种脱氧核糖核酸的排列顺序中。
DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代； 通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白 质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复 制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中 心法则。
解
3.复制的终止
去除引物，填补缺口；连接冈崎片段； 在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA 引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA， 直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。在DNA连 接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈 崎片段连接起来，形成完整的DNA长链。
另一小片段有5‘→3’外切酶的活性。
pol Ⅲ由十种亚基组成，其中α 亚 基具有5‘→3’聚合DNA的酶活性， 因而具有复制DNA的功能；而ε 亚基 具 有 3‘→5’ 外 切 酶 的 活 性 ， 因 而 与DNA复制的校正功能有关。
DNA- polⅠ和DNA- polⅡ 为修复酶， DNA- pol Ⅲ真正起复制作用的酶， 为复制酶。
DNA复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为 复制叉。
引发体组装：蛋白因子以及引物酶一起组装形成引发体。
引发：在引物酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RNA片
段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。
拓扑异构酶（又称DNA旋转酶） 拓扑异构酶Ⅰ可使DNA双链中的一条链切断，松开双 螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。 拓扑异构酶Ⅱ可切断DNA双链，使DNA的超螺旋松解 后，再将其连接起来。
解螺旋酶 又称解链酶或rep蛋白，是用于解开DNA双链的酶蛋白， 每解开一对碱基，需消耗两分子ATP。
单链DNA结合蛋白（SSB） 这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作 用为：① 使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存 在，即稳定单链DNA，便于以其为模板复制子代 DNA；② 保护单链DNA，避免核酸酶的降解。
3、DNA连酶
催化一条DNA链的3′末端与相邻的另一条DNA链的 5′末端之间的磷酸二酯键的合成。与同一互补链结 合并相邻。 （双链DNA切口）
条件：① 需一段DNA片段具有3‘-OH，而另一段DNA 片段具有5’-Pi基；② 未封闭的缺口位于双链DNA 中，即其中有一条链是完整的；③ 需要消耗能量。
N1N2
N3
3′ OH
＋5′
DNA聚合酶
OH
5′ p p
PPP
Mg2+
γβα
DNA聚合反应的特点：
（1） 以4种dNTP为底物；
（2） DNA模板； Mg2+
（3）带3’-OH末端的引物；
（4）延长方向5’ 3’；
（5）产物DNA的性质与模板相同。
N1N2N3
5′ p
p
p
3′ OH
＋P
2.DNA聚合酶
复制（DDDP）
转录（DDRP）
DNA
RNA
反转录（RDDP）
RNA
复制（RDRP）
翻译 蛋白质
一 . DNA的复制
（一）、半保留复制
DNA 在 复 制 时 ， 以 亲 代 DNA 的 每 一 股 作 模 板，合成完全相同的两个双链子代DNA， 每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链， 这种现象称为DNA的半保留复制。
滞后 前导
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
前导链 3′ 5′
滞后链 3′
5′
DNA复制过程模式图
5， 3，
复制叉移动方向 解旋酶
DNA聚合酶
DNA旋转酶 ATP
ADP+Pi DNA结合蛋白 引物RNA 引物酶
NA + D NMN
HOP
ATP AMP+PPi
5′
3′
5′
3′
3′
5′ DNA 3l′igase
5′
（四）DNA的半不连续复制
•半不连续复制：双链DNA分子的两条链是反向平 行的。而DNA聚合酶的方向都是5’ 3’。当DNA复制 时，一条链是连续合成的，称前导链，而另一条在 5’ 3’方向合成小片段DNA（冈崎片段），然后通过 酶将这些片段连接起来，这不连续合成的DNA 链为 滞后链。
在原核生物（大肠杆菌）中，目前发现 的DNA聚合酶有五种，研究较多的有三种， 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。
pol Ⅰ为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 称 为 Klenow 片 段 ， 具 有 5‘→3’ 聚合酶活性和3‘→5’外切酶的活性。
•冈崎用电子显微镜看到了DNA复制过程中出现一 些不连续片段，这些不连续片段只存在与DNA复制 叉上其中的一股。后来就把这些不连续的片段称为 冈崎片段。
滞后 前导
（五）DNA复制的过程（原核生物）
1、复制的起始
起始、延长、终止
由蛋白因子识别复制起始点
解旋解链，形成复制叉：
由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开， 碱基间氢键断裂 ，形成两条单链 DNA。单链DNA结合蛋白 （SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
引物酶(合成RNA) 引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶，该酶 以DNA为模板，聚合一段RNA短链引物，以提供自 由的3'-OH，使子代DNA链能够开始聚合。
2.复制的延长
由DNA聚合酶催化，以3‘→5’方向的亲代DNA链为模 板，从5‘→3’方向聚合子代DNA链。在原核生物中， 参与DNA复制延长的是DNA聚合酶Ⅲ。
（二）、 DNA复制的起始点和方式
复制子是DNA能独立进行复制的单位。需 在特定的位点起始，可能还有终点。
在原核生物中，复制起始点通常为一个， 复制方向大多是双向的，也有单向的， 而在真核生物中则为多个复制起始点。
起点
起点
起点
原核生物DNA的双向复制
（三）、DNA聚合反应有关的酶
1.DNA聚合反应
第十一章DNA复制RNA转录蛋 白质翻译
第一节 DNA的复制与修复
DNA 是 由 四 种 脱 氧 核 糖 核 酸 所 组 成 的 长链大分子，是遗传信息的携带者。
生 物 体 的 遗 传 信 息 就 贮 存 在 DNA 的 四 种脱氧核糖核酸的排列顺序中。
DNA通过复制将遗传信息由亲代传递给子代； 通过转录和翻译，将遗传信息传递给蛋白 质分子，从而决定生物的表现型。DNA的复 制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中 心法则。