北京大学：《生物化学》课程教学资源（课件讲稿）第十二章 DNA的生物合成（复制）DNA Replication

第十一章DNA的生物合成 R (复制) DNA Replication

第十一章DNA的生物合成 （复制） DNA Replication

DNA 转录 翻译 RNA 蛋白质 反转录 复制 复制 遗传信息传递的中心法则

DNA RNA 蛋白质 复制 复制 转录 反转录 翻译 遗传信息传递的中心法则

■DNA的生物合成：细胞内合成DNA的过程 1、复制：以DNA作为模板指导的DNA合成， 即将DNA携带的信息传至子代DNA。 2、反转录：DNA合成也可以RNA为模扳指导 合成作用，见于RNA病毒。 3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时， 损伤DNA可修复合成，校正错误，完成正确 合成，以保持DNA结构的稳定性和遗传信 息的准确性

 DNA的生物合成：细胞内合成DNA的过程 1、复制：以DNA作为模板指导的DNA合成， 即将DNA携带的信息传至子代DNA。 2、 反转录：DNA合成也可以RNA为模扳指导 合成作用，见于RNA病毒。 3、修复合成：当各种因素引起DNA损伤时， 损伤DNA可修复合成，校正错误，完成正确 合成，以保持DNA结构 的稳定性和遗传信 息的准确性

第一节DNA复制 一、复制的特征 (一)半保留复制-semiconservative replication 两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另 一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。 [提问] DNA的合成是否为全保留复制方式？ DNA的合成是否为混合式复制方式？ DNA的合成是否为半保留复制方式？ I实验证据]：1957年M.Meselson和F.W.Stahl用大 肠杆菌为材料，在含15N和4N的NH,c中培养证实 了半保留复制方式。（图111） Cscl梯度离心的结果。（图11-2）

第一节 DNA 复制 一、复制的特征 （一）半保留复制-semiconservative replication 两个子代分子中各有一条链来自亲代，各有另 一条新合成的链，这种复制方式叫半保留复制。 [提问] DNA的合成是否为全保留复制方式？  DNA的合成是否为混合式复制方式？  DNA的合成是否为半保留复制方式？ [实验证据]：1957年 M.Meselson 和F.W.Stahl用大 肠杆菌为材料，在含15N和14N的NH4 cl中培养证实 了半保留复制方式。（图11-1） Cscl梯度离心的结果。（图11-2 ）

(二)复制的起始点与方向 亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动。 (图11-3) 1、复制起始点：DNA复制要从DNA分子的特定部位 开始，此部位称复制起始点。（图11-3加） 原核：仅含一个，约245bp,特殊的重复序列。 真核：多个起始点 例：酵母17号染色体含400个。 2、复制方向：含三种机制 2个起点，2个叉，各合一条链（腺病毒) 一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒CoEI 一个起点2个叉，不同方向合成两条链，此为常 见方式。（图11-4）

（二）复制的起始点与方向 亲代DNA开链，复制起始点呈叉型移动。（图11-3） 1、复制起始点： DNA复制要从DNA分子的特定部位 开始，此部位称复制起始点。（图11-3加） 原核：仅含一个 ，约245 bp,特殊的重复序列。 真核：多个起始点 例：酵母17号染色体含400个。 2、复制方向：含三种机制 2个起点，2个叉，各合一条链（腺病毒）。 一个起点一个叉，同方向合成两条链（质粒ColEI 一个起点2个叉，不同方向合成两条链，此为常 见方式。（图11-4）

(三)半不连续合成semidiscontinuous replication 在DNA复制过程中，一条链是连续合成的，而另 一条链是不连续合成。 体内仅含催化5’→3’合成的DNA酶。 60年代冈琦片段的发现解决了这个问题： 合成5’-→3”前导链(leading strand)是连续 的，方向与复制叉一致。 合成3’→5’随从链时，方向与叉相反，合成 不连续，各片段连成一条链。（图11-5）

（三）半不连续合成semidiscontinuous replication 在DNA复制过程中，一条链是连续合成的，而另 一条链是不连续合成。 体内仅含催化5’3’合成的DNA酶。 60年代冈琦片段的发现解决了这个问题： 合成5’3’前导链（leading strand）是连续 的，方向与复制叉一致。 合成3’  5’随从链时，方向与叉相反，合成 不连续，各片段连成一条链。（图11-5）

二、复制过程和参与酶及因子 (一)复制的起始（分两步） 1、螺旋的松弛与解链 (1)拓扑异构酶-能改变DNA空间构型的酶 作用：DNA复制时松弛超螺旋，以利复制叉的 行进及DNA合成，合成后再引向超螺旋。 功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应， 分两型

二、复制过程和参与酶及因子 （一）复制的起始（分两步） 1、螺旋的松弛与解链 （1）拓扑异构酶-能改变DNA空间构型的酶 作用： DNA复制时松弛超螺旋，以利复制叉的 行进及DNA合成，合成后再引向超螺旋。 功能：不清楚，可催化体外拓扑异构化反应， 分两型

拓扑异构酶！ (topoisomerase-l） 作用：（图11-6加） 松弛超螺旋，不需ATP, 机制：切开环状一条链 打结与解结 环状双链DNA的合成 环连与解环连 原核：对负超螺旋>正 真核：对正、负均有作用。 拓扑异构酶！1-旋转酶 (gyrase) 作用： 松弛超螺旋 松+ATP超(·) 切开环状两条链

拓扑异构酶I （topoisomerase- I ） 作用：（图11-6加） 松弛超螺旋，不需ATP, 机制：切开环状一条链 打结与解结 环状双链DNA的合成 环连与解环连 原核：对负超螺旋正 真核：对正、负均有作用。 拓扑异构酶I I -旋转酶（gyrase） 作用： 松弛超螺旋 松 + ATP 超 （ - ） 切开环状两条链

打结与解结 环连与解环连 (图11-6) (2)解链酶 (helicase) - 复制蛋白rep 作用：ATP供能时，解开DNA双链。 原核：编码解链酶的基因是dnaB,DnaB表示蛋白 产 物。前导链结合rep蛋白，阝 随从链结合解链酶I 亚 (图11-7》 (3)、 单链结合蛋白-single strand binding protein-SSB 作用： SSB与解开DNA单链结合，保护稳定 DNA。 与新复制DNA单链结合，以防降解

打结与解结 环连与解环连 （图11-6） （2）解链酶 （helicase）-复制蛋白rep 作用：ATP供能时，解开DNA双链。 原核：编码解链酶的基因是dnaB,DnaB表示蛋白 产 物。前导链结合rep蛋白，随从链 结合解链酶II Ⅲ （图11-7）。 （3）单链结合蛋白-single strand binding protein-SSB 作用：  SSB与解开DNA单链结合，保护稳定 DNA。 与新复制DNA单链结合，以防降解

2、引发（需引发酶及引发前体参与） (1)引物酶(primase) 作用：以DNA为模板，自5’→3？合成RNA小片 段， 3’末端为-OH,长短：十几到几十个核苷酸。 原核：dnaG基因编码DnaG蛋白即引物酶。 (2)引发前体(preprimosome.) 由多种蛋白因子组成复合物。 作用：合成RNA引物，沿随从链复制叉的行进方 向移动，在不同部位，合成RNA引物。 总结：合成RNA引物，在引物3’-OH末段进行 DNA片 段合成。（表11-1） /一X A7T I

2、引发 （需引发酶及引发前体参与） （1）引物酶（primase） 作用：以DNA为模板，自5’3’合成RNA小片 段, 3’末端为-OH，长短：十几到几十个核苷酸。 原核：dnaG基因编码DnaG蛋白即引物酶。 （2）引发前体（preprimosome） 由多种蛋白因子组成复合物。 作用：合成RNA引物，沿随从链复制叉的行进方 向移动，在不同部位，合成RNA引物。 总结：合成RNA引物，在引物3’-OH末段进行 DNA片 段合成。（表11-1） （二） DNA链的延长