DNA的复制、RNA转录

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1、第十四章DNA的复制与修复第一节DNA的复制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。复制(replication)是指遗传物质的传代，以母链DNA为模板合成子链DNA的过程。复制亲代DNA子代DNADNA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(semi-conservativereplication)。一、DNA的复制方式——半保留复制复

2、制亲代DNA子代DNADNA半保留复制示意图DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M.Meselson和F.Stahl所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含15N的培养基中培养约十五代，使其DNA中的碱基氮均转变为15N。然后将大肠杆菌移至只含14N的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DNA，作密度梯度离心，将具有不同密度的DNA分离开。DNA半保留复制的实验证明DNA半保留复制研究实验结果示意图按半保留复制方式，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

3、的保守性，是物种稳定性的分子基础，但不是绝对的。半保留复制的意义二、DNA的复制过程DNA的复制可以分成起始、延长和终止三个阶段。DNA的复制是一个很复杂的过程，它需要解链酶、SSB蛋白、拓扑异构酶、引物酶、DNA聚合酶和DNA连接酶等许多因素。DNA在复制时，需在特定的位点起始，这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段，即复制起始点(origin)。在原核生物中，复制起始点通常为一个，而在真核生物中则为多个。1、DNA的复制起始点（1）原核细胞（大肠杆菌）DNA复制的起始：大肠杆菌的DNA是环状的，复制只有一个起点，并富含A-T

4、的专一序列。复制开始时，这各序列首先被一个蛋白质DnaA所识别。该蛋白可使DNA的双链分开，并使另一个蛋白质DnaB连接到分开的双链上，使双链向两个方向解旋，称为单起点双向复制。oriterABCA.环状双链DNA及复制起始点B.复制中的两个复制叉C.复制接近终止点(termination,ter)DNA的双向复制示意图（2）真核细胞DNA复制的起始：真核细胞DNA合成通常在S期进行。细胞进入S期首先必须接受细胞分裂信号，这个信号一般由细胞外的生长因子提供。真核细胞DNA多为线性分子，长度相对较长。复制时常有多个起始位点。习惯

5、上把两个相邻DNA复制起始点之间的距离（或DNA片段）定为一个复制子(replicon)。复制子是独立完成复制的功能单位。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。5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’5’5’3’复制子3’复制起始点与复制子示意图复制起始点、复制子与复制叉（动画演示）在DNA复制时，解旋作用使复制叉的下游出现正超螺旋，这样会影响双链的进一步解旋。为了使DNA复制能够继续进行，正超螺旋必须放松。能够使超螺旋放松的因素主要是拓扑异构酶。2、DNA复制时双螺旋的解旋与超螺旋

6、形成108局部解链后DNA复制过程中正超螺旋的形成解链过程中正超螺旋的形成DNA拓扑异构酶人类拓扑异构酶Ⅰ的分子结构能够松解DNA超螺旋结构的酶。拓扑异构酶的作用特点既能水解、又能连接磷酸二酯键拓扑异构酶Ⅰ拓扑异构酶Ⅱ分类拓扑异构酶Ⅰ切断DNA双链中一股链，使DNA解链旋转不致打结；适当时候封闭切口，DNA变为松弛状态。反应不需ATP。只能放松负超螺旋。拓扑异构酶Ⅱ切断DNA分子两股链，断端通过切口旋转使超螺旋松弛。利用ATP供能，连接断端，DNA分子进入负超螺旋状态。DNA拓扑异构酶的作用机制单链DNA结合蛋白（single

7、strandbindingprotein,SSB），又称螺旋反稳蛋白(HDP)，是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。3、单链DNA结合蛋白SSB的生理作用使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在，即稳定单链DNA，便于其作为模板复制子代DNA；保护单链DNA，避免核酸酶的降解。以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。在聚合酶的催化下，dNTP按模板的要求连接到前一段多聚核苷酸的3’-OH端，释放出PPi。4、DNA合成的基本反应和DNA聚合

8、酶(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PPi在原核生物中，目前发现的DNA聚合酶有三种，分别命名为DNA聚合酶Ⅰ（polⅠ），DNA聚合酶Ⅱ（polⅡ），DNA聚合酶Ⅲ（polⅢ），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polⅢ和polⅠ。po