生物化学重点_第十一章 DNA的生物合成.doc

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1、第十一章DNA的生物合成一、中心法则：①DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代；②转录：以DNA为模板合成RNA；③翻译：mRNA指导蛋白质的生物合成，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。但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。因此，在这些生物体中遗传信息的流向是④RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；⑤通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA

2、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(semiconservativereplication)。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。2．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。3．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作

3、为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为前导链(leadingstrand)。而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随后链(laggingstrand)。DNA在复制时，由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazakifragment)。三、DNA复制的条件：1．底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物，即dA

4、TP，dGTP，dCTP，dTTP。2．模板(template)：以亲代DNA的两股链解开后，分别作为模板进行复制。3．RNA引物(primer)：引物酶本质上是一种依赖DNA的RNA聚合酶。4．DNA聚合酶（DNAdependentDNApolymerase,DDDP）：⑴种类和生理功能：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。polⅠ为单一肽链的大分子蛋白质

5、，具有5'→3'聚合酶活性、3'→5'外切酶活性和5'→3'外切酶的活性；其功能主要是去除引物、填补缺口以及修复损伤。polⅢ是由十种亚基组成的不对称二聚体，具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性，与DNA复制功能有关。5．DNA连接酶(DNAligase)：DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成，而使两段DNA连接起来。该酶催化的消耗能量，在原核生物中由NAD+供能，在真核生物中由ATP供能。6．单链DNA结合蛋白（singlestrandbindingprotein,SS

6、B）：这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为：①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。7．解链酶（unwindingenzyme）：是用于解开DNA双链的酶蛋白。8．拓扑异构酶(topoisomerase)：又称旋转酶，可将DNA双链中的一条链或两条链切断，松开超螺旋后再将DNA链连接起来，从而避免出现链的缠绕。四、DNA生物合成过程：1．复制的起始：①解旋解链，形成复制叉：由旋转酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，形成两条单链

7、DNA。②单链DNA结合蛋白（SSB）结合在单链DNA上，形成复制叉。③在引物酶的催化下，以DNA链为模板，合成一段短的RNA引物。2．复制的延长：由DNA聚合酶Ⅲ催化，以亲代DNA链为模板，从5'→3'方向聚合子代DNA链。3．复制的终止：①DNA聚合酶Ⅰ切除RNA引物，并补上DNA。②DNAligase连接一个冈崎片段。五、DNA的损伤修复：一些物理化学因子如紫外线、电离辐射和化学诱变剂均可引起DNA损伤，破坏其结构与功能。然而在一定条件下，生物机体能使这种损伤得到修复。DNA损伤的修复方式可

8、分为光复活、切除修复、重组修复和SOS修复。六、反转录：逆转录（reversetranscription）：以RNA为模板合成DNA的过程，与通常转录过程中遗传信息流从DNA到RNA的方向相反。反转录酶的三个活性：①依赖RNA的DNA聚合酶活性②RNaseH（核糖核酸酶H）活性③依赖DNA的DNA聚合酶活性