南京农大动物生物化学课件.ppt

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1、第13章DNA的生物合成-复制DNABiosynthesis--Repication本章主要内容：中心法则DNA复制的半保留性DNA的复制过程DNA的损伤和修复反转录WatsonandCrick，1953人类科学发展历史上的伟大里程碑。现代生物化学和分子生物学的一个最基本的观点——在生命有机体中，基因是唯一能够复制，并且能永远存在的单位，而其意义最终须通过蛋白质才体现出来。从DNA到蛋白质，遗传信息的流动遵循着中心法则。1.中心法则2.DNA的半保留复制半保留复制（semiconservativereplication）即新的双链DNA中，一股链来自模板，一股链为新合

2、成的。半保留复制的意义复制的这种方式可保证亲代的遗传特征完整无误的传递给子代，体现了遗传的保守性。2.DNA的半保留复制半保留复制实验依据1958年M.Messelson等用实验加以证实双螺旋结构是半保留复制的分子基础（以原核生物大肠杆菌为例）1.原料：dNTP，Mg++2.双链DNA模板3.引物（primer），小片段的DNA或RNA，常是RNA，有游离的3’OH。引物酶（primase，DnaG），用于合成复制所必需的RNA引物3.DNA的复制过程3.1与复制有关的酶和因子5.解螺旋酶(helicase),DnaB,由DnaA和DnaC协助在复制的起始点（OriC

3、）上解开双螺旋。6.单链结合蛋白（SSB，singlestrandedbindingprotein）稳定已经解开成两股的DNA单链，防止其退火复性。7.拓扑异构酶（DNAtopoisomerase）拓扑一词的含义是指物体或图象做弹性移位而又保持物体不变的性质。DNA分子中存在打结，缠绕、连环的现象。I型酶：切开双链中的一股，使DNA不致打结，切口的3’端可通过自由转动一周再与5’端磷酸连接，不需ATP。II型酶：切断处于超螺旋状态中双股链中的某个部位，通过切口使超螺旋松弛，利用ATP使DNA恢复复制所要求的负超螺旋状态。8.DNA聚合酶（DNApolymerase）聚

4、合酶III主要的复制酶，并有校读、纠错的功能5’——3’延伸多核苷酸链，活性很强,有模板依赖性，其延伸的方式是依据碱基互补配对的原则，将原料dNTP与游离的3’OH上连接，同时释出一个PPi。3’——5’外切酶切除可能错配的核苷酸聚合酶I用于切除引物RNA,并填补留下的空隙5’——3’延伸多核苷酸链,3’——5’外切酶的作用，切除可能错配的核苷酸5’——3’外切酶的作用是切除引物聚合酶II活性弱5’——3’延伸多核苷酸链3’——5’外切酶DNA聚合酶延伸多核苷酸链总是5’3’聚合酶催化的链延长反应DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ不同种类亚基数目1≥7≥10相

5、对分子质量103000880009000005´→3´核酸聚合酶活性+++3´→5´核酸外切酶活性+++5´→3´核酸外切酶活性+--聚合速度（核苷酸/分）1000~1200240015000~60000持续合成能力3~2001500≥500000分子数/细胞40010010~20功能切除引物，修复修复复制真核的DNA聚合酶真核DNA的复制至少涉及5种复制酶，其中α、δ、ε参与染色体DNA的复制，α有引物要求；β负责DNA的修复；γ的功能是线粒体DNA的复制。9.DNA连接酶（ligase）将不连续的DNA片段以磷酸二酯键连接起来，原核生物通过分解NAD为NMN和Pi

6、提供能量，真核生物则消耗ATP复制的起始在原核生物只有一个起始点（OriC），而在真核生物有多个起始点。DnaB（解螺旋酶，rep蛋白），DnaA和DnaC参与解链，形成复制叉（replicationfork），SSB结合并稳定解开的单股DNA链；引物酶（DnaG）与上述因子、酶构成引发体（primosome），并合成RNA引物。解链造成的超螺旋，由拓扑异构酶实现超螺旋的转型，即把正超螺旋转变为负超螺旋。3.DNA的复制过程3.2DNA复制过程复制的起始复制起始点原核真核复制叉原核生物复制的起始这个过程由DNA聚合酶III催化，它是主要的复制酶。领头链（leading

7、chain）：为连续合成，合成方向与解链方向一致，它的模板DNA链是5’——3’链。滞后链（laggingchain）：不连续合成，在RNA引物基础上分段合成DNA小片段（冈崎片段），方向与解链方向相反，它的模板DNA链是3’——5’链。由此可见，整个DNA分子的复制是半不连续的。多肽链的延伸半不连续复制示意图复制叉上各种酶与蛋白因子的作用和作用部位复制叉的结构复制的终止由DNA聚合酶I完成切除引物，并且填补空隙，由DNA连接酶将DNA片段连接起来。复制的全过程在真核生物，由端粒酶（telomerase）催化,在真核线性DNA的末端形成一种特殊的结构