分子遗传学简介

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1、冷传HEREDITAS(Beijing)3(5).43-481981讲座分子遗传学简介吴鹤龄（北京大学生物系）片段［图34(2)]a复制过程中所需要的酶完成复制过程是需要借助于许多酶类及特异蛋白质的。所以我们简述一下几种主要酶与蛋白质的作用，将有助于加深理解DNA复制过程。解曲酶(swivelase)它能够解开闭环DNA的超螺旋结构的卷曲，使其形成一个开环的DNA（图32)0解开超螺旋的卷曲是有利于DNA复制的。(I）一（2)图34RNA在DNA复制中的引物作用螺旋酶AM表示RNA引物：一表示DNA;RNA和DNA合成方向都是51-13'o解曲酶DNA聚合酶I(

2、DNApolymeraseI）它具有“外切酶”的活性，可以从RNA引物的5'端起，朝5'-i3'方向，一个一个地把核普酸切除下来，直到全部开环DNARNA被切掉。DNA聚合酶I不但具有“外切酣，的活闭环DNA性，它还能催化合成新的DNA片断，来添补由RNA图32螺旋酶及解曲酶的功能示意图去除后留下的空隙（图33(2)(3))。起着修复作用。螺旋酶(gyrase)它能够使一个开环的DNA另外核酸酶也可把RNA引物降解除去。具有超螺旋结构的卷曲，形成一个闭环的DNA（图连接酶(ligase）它能催化使DNA链的3'一32)0经基末端与另一DNA链上5‘一磷酸基末端之

3、间形成解链蛋白（unwindingprotein）它能够在复制3',5‘一磷酸二醋键，把二个DNA片段连成一个长的片时使局部的双螺旋解开，成为双股单链（图33)0段（图36)。连接酶就是通过以上的催化作用，把复制中所有不连续的DNA片段连成一股完整的DNA长链［图35(4)]0现将以上讲的DNA复制过程总结如下：DNA的复制过程是以DNA分子的一条链为模板，在酶的催化下，通过碱基互补机理，合成另一条单解链蛋白链。具体步骤是RNA聚合酶辨认复制起始点，接着图33解链蛋白与DNA结合后，双链局部解开解链蛋白与DNA双链上的每一条链结合，促使局部双链解开。双链打开后，

4、在RNA聚合酶催化下，以RNA聚合酶(RNApolymerase）它能够在具DNA为模板，合成一段RNA引物。RNA引物合成有四种三磷酸核塘核普作为底物和DNA,M扩＋存在后，接着在DNA聚合酶III催化下，以DNA的二条的条件下催化合成RNA引物〔图34(1)]0单链为模板，合成冈崎片段。RNA和DNA合成方向都DNA聚合酶III(DNApolyrneraseIII）它能够在具有四种三磷酸脱氧核糖核普作为底物和DNAWuHeling:ABrietIntroductiontoMolecularGe-及Mg+＋存在的条件下，继RNA引物，催化合成同崎netics(

5、Continued)43DNA聚合酶IDNA聚合酶I连接酶岌制叉或核酸酶空隙RNA引物(1)(Z)(3)e）图35DNA聚合酶I和连接酶在DNA复制中的作用(1）具有RNA引物的DNA片段；(2)DNA聚合酶I或核酸酶把RNA引物除去，留下了许多空隙；(3)’DNA聚合酶I催化合成DNA片段：添补除去RNA留下的空隙；（勺连接酶把许多分开的DNA片段连成一条完整连续的DNA,图中，箭头方问表示5'-s3'方向DNA链DNA链DNA连接酶ATPDNA链DNA链图36连接酶的连接机制是5"-s3，的。DNA片段合成后，在DNA聚合酶或核和他的同事利用一种大肠杆菌的突

6、变种进行实验。这酸酶的催化下，切除或降解RNA引物。又在DNA聚种突变种能在429C条件下生长，并且还能继续完成未合酶I的作用下，合成DNA片段，添补了去除RNA完成的复制，但是它们不能重新开始另一次复制。可后的空隙。然后，在连接酶的催化下，使所有的短链连是这个突变种能在25℃条件下正常生长和连续复制。成二条新合成的DNA链。这两条新链各自与其模板如果把在42℃环境中生长，并完成复制的突变种的旧链形成两个子代DNA。以上的复制过程发生在移在25℃下生长，那么所有的突变种同时重新开始复复制叉中，所谓复制叉是在一个复制的DNA双螺旋制DNA分子。这种生长被称为同步生

7、长。同步生长分子分叉的部位，在那里能合成互补链［见图35(I)],的细菌在具有低活性的，H-胸腺嚓l}t脱氧核普的培单向复制和双向复制养基中生长，当第一次复制周期的末尾前数分钟和第DNA复制有单向复制和双向复制两种。大多数二次复制周期的开始时，把细菌移入含有高活性3H-生物的DN9复制是双向的。单向复制是比较少的。胸腺rig-睫脱氧核昔培养基中，培养一个短时期后，进行从复制起点开始向一侧单方向进行复制称为单向自显影。复制〔图37(1)]。而双向复制则是从起点同时向二侧自显影图像中出现两种可能性图案。如果复制是进行复制的［图37(2)]0单向的，那么在自显影图像中

8、，高活性’H-胸腺-%-