DNA的生物合成【生物化学课件】资料.ppt

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1、DNA的生物合成生物化学与分子生物学教研室刘先俊12一、DNA半保留复制的概念及其实验证据在DNA复制过程中，DNA双螺旋结构的两条多核苷酸链彼此分开，然后，每条链各自作为模板，在其上分别合成出一条互补链，这样，新形成的两个DNA分子（子代DNA）与原来DNA分子（亲代DNA）的核苷酸序列完全相同。在此过程中，每个子代DNA的两条链，一条来自亲代DNA，另一条链则是新合成的，这种方式称为DNA的半保留复制。3子链继承母链遗传信息的几种可能方式全保留式半保留式混合式41953年，Watson和Cr

2、ick在提出DNA双螺旋结构模型的同时，即提出DNA是通过半保留复制1958年，Meselson和Stahl通过实验证实了“半保留复制”的设想。首先将大肠杆菌置于含15NH4Cl的培养基中培养若干代后，使大肠杆菌DNA全部成为15N-DNA（由于大肠杆菌生长繁殖过程中，需要利用培养基中的N作为氮源以合成其DNA或RNA等含氮物质，在仅提供15N的情况下，大肠杆菌合成的DNA必然为15N-DNA）。5普通大肠杆菌为14N-DNA，14N和15N是N元素的两种非放射性同位素，其中，15N比14N“重

3、”。当分别提取出其相应DNA后，在进行CsCl等密度梯度离心时，15N-DNA与14N-DNA由于两者“重量”的差别而位于离心管不同位置，前者称为“重”DNA，后者称为“轻”DNA。因而可通过密度梯度离心而区分开来。随后，再将含15N-DNA的大肠杆菌置于含14N的培养基中培养，此后，在不同时间（第一代、第2代、第3代……等）取样进行密度梯度离心。其结果是：67第1代：出现1条DNA带，其位置既非“轻”DNA带也非“重”DNA带的位置，而处于两带之间的中间位置。第2代：出现2条DNA带，其中一条

4、的位置与第1代的位置相同（即处于“轻”带和“重”带之间的中间位置），另一条出现在“轻”DNA带的位置。第3代：于第2代类似，也出现2条DNA带，其位置与第2代相同，即一条中间位置的带和一条“轻”带，但“轻”带的DNA更多了。第4代及以后：均为2条DNA带，其位置与第2代、第3代相似，但“轻”带的DNA越来越多，而中间位置带的DNA越来越少。89为了证实DNA分子中只有一条是新合成的，Meselson和Stahl将提取出的第1代大肠杆菌DNA加热处理，使其变性后仍通过CsCl超速离心分离，在紫外吸

5、收扫描图上可见两个比重不同的紫外吸收峰，从而确证了第1代细菌的DNA是由两条比重不同的链所组成，排除了其它可能性。1011半保留复制的意义按半保留复制方式，子代DNA与亲代DNA的碱基序列一致，即子代保留了亲代的全部遗传信息，体现了遗传的保守性。遗传的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。12二、DNA复制的基本特点（一）半保留复制模板原则特点亲代的DNA双链，每股链都可作为模板按碱基配对原则指导新链的合成*合成的两个子代DNA分子碱基顺序与亲代分子完全一样*一条链来自于亲代的DNA链，

6、另一条链是新合成的链131415（二）半不连续复制1、体内仅存在5’3’的DNA聚合酶2、前导链与随从链（岗崎片段）16171.前导链DNA复制时，一股以3’5’方向的母链作为模板，指导新合成的链以5’3’方向连续合成的链称为前导链。（复制方向与解链方向一致）182.随从链DNA复制时，一股以5’3’方向的母链作为模板，指导新合成的链沿5’3’合成，1000—2000个核苷酸不连续的小片段的链称为随从链。（复制方向与解链方向相反)193.岗崎片段DNA复制时，一股以5’3’方向的母链作为模板，指

7、导新合成的链沿5’3’合成1000—2000个核苷酸不连续的小片段称之为岗崎片段。岗崎片段由DNA连接酶连成一条完整的新链。204.半不连续复制在DNA复制过程中，亲代DNA分子中以3’5’方向的母链作为模板指导新的链以5’3’方向连续合成，另一股以5’3’为方向的母链则指导新合成的链以5’3’方向合成1000—2000个核苷酸长度的许多不连续的片段（岗崎片段），这种复制方式称之为半不连续复制。21（三）双向复制原核生物复制时，DNA从起始点(origin)向两个方向解链，形成两个延伸方向相反的

8、复制叉，称为双向复制。复制中的DNA成为状。2223真核生物每个染色体有多个起始点，是多复制子的复制。习惯上把两个相邻起始点之间的距离定为一个复制子(replicon)。复制子是独立完成复制的功能单位。2425三、参与DNA复制的一些酶类和蛋白质DNA链合成基本条件:dNTPMg++3’-OH引物DNA模板酶和蛋白质因子26（一）DNA聚合酶DNA聚合酶（DNApolymerase）在有DNA模板存在时，可催化合成DNA，因此，又称为DNA指导的DNA聚合酶（DNA-directedDNApo