DNA合成过程讲解

3'
5'
DNA-pol III
5'
dATP
dCTP
dTTP
dTTP dGTP
dGTP
dATP
dCTP
(一) 半不连续复制
领头链 (leading strand) 顺着解链方向生成的子链，其复制是
连续进行的，得到一条连续的子链。
3'
5' 解链方向3'
5'
3'
5'
随从链 (lagging strand) 复制方向与解链方向相反，须等解开
第三节
DNA生物合成过程
DNA合成期
G2 M
S G1
哺乳动物的细胞周期
一、复制的起始
几个相关概念： 1. 复制起始点 (origin, ori)
原核生物只有一个复制起始点； 真核生物染色体DNA有多个复制起始
点，同时形成多个复制单位， 两个起始点 之间的DNA片段称为复制子(replicon)。
2. 复制叉 (replication fork)
复制时双链打开，分开成两股，新链沿
着张开的模板生成，复制中形成的这种Y
字形的结构称为复制叉。
5'
3'
3'
5'
5'
3'
5'
复制方向
3'
3. 双向复制 (bidirectional replication)
原核生物的复 制是从一个起始点 开始，同时向两个 方向进行，称为双 向复制。复制中的 DNA成为 状。
染色体DNA呈线性，复制在末端停止。
3'
5'
5'
3'
3'
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5'
3'
不连续片段的连接
3'
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5'
3'
3'
5'
5'
3'
端粒(telomere)
真核生物染色体线性DNA分子末 端的结构。 • 结构特点：
1. 由末端单链DNA序列和蛋白质构成 2. 末端DNA序列是多次重复的富含G、C
碱基的短序列
• 功能：1. 维持染色体的稳定性
酸，真核生物约为数百个核苷酸。
(二) 滚环复制
(rolling circle replication)
一些简单低等生物或染色体以外的DNA 复制的特殊形式。
3'
33''
5'
5' 5'
三、复制的终止
1. 随从链不连续片段的连接 2. 原核生物在复制终止点的汇合
3. 真核生物端粒的合成
(一)不连续片ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的连接
足够长度的模板链才能继续复制，得到 的子链由不连续的片段所组成。
3'
5' 3'
解链方向53''
3'5'
5' 3'
5'
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
3'
5'
5'
3'
RNA酶
3'
5'
5'
OH P
3'
dNTP DNA聚合酶
3'
5'
5'
P
3'
ATP DNA连接酶
3'
5'
5'
3'
(二)原核生物复制的终止
原核生物环状DNA为双向复制， 复制片段在复制的终止点汇合。每个 方向的领头链和相反方向的随从链的 连接与不连续片段的连接相同。
(三)真核生物复制的终止
2. 维持DNA复制的完整性
端粒酶(telomerase)
• 特点：
1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 2. 为特殊的逆转录酶，能以自身的RNA为 模板逆转录合成端粒DNA
• 功能：
合成端粒DNA，维持端粒的长度
爬行模型：
端粒及端粒酶的意义：
端粒的长短及端粒酶活性变 化与细胞水平的老化(aging)及 肿瘤的发生有一定关系。
DNA复制的起始就是要解开双链和生成 引物。
(一)DNA解成单链
由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解开双链，SSB结合到单链上使其稳定。
复制起始的解链需 要多种蛋白质参与。这 些蛋白质与复制起始点 的特有序列结合，促使 其邻近的DNA解链。
(二)引物合成
引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。
Dna B Dna C
Dna A
3'
5' 3'
5' DNA 拓异构酶
引物长度约为十几个到几十个核 苷酸不等。引物的合成方向也是5´→3´ 方向。DNA的聚合就是在引物的3´－OH 上进行的。
二、复制的延长
在DNA聚合酶催化下，以解开的 单链为模板，以四种dNTP为原料，进 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。