第十二章DNA的生物合成

第十二章DNA的生物合成第1頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二DNA是遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。生物有機(jī)體的遺傳特征以密碼的形式編碼在DNA上，表現(xiàn)為特定的核苷酸排列順序，通過DNA的復(fù)制和細(xì)胞分裂，將遺傳信息由親代傳遞給子代。第2頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在后代的個(gè)體發(fā)育過程中，遺傳信息自DNA轉(zhuǎn)錄給RNA，并指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成，以執(zhí)行各種生命功能，使后代表現(xiàn)出與親代相似的遺傳性狀。遺傳信息的傳遞方向，是從DNA到RNA再到蛋白質(zhì)，即所謂的生物學(xué)“中心法則”。第3頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二某些致癌RNA病毒的遺傳信息也可存在于RNA分子中，由RNA通過逆轉(zhuǎn)錄的方式將遺傳信息傳遞給DNA。本章的內(nèi)容涉及DNA生物合成的三個(gè)方面，第一，DNA復(fù)制，第二，RNA反轉(zhuǎn)錄為DNA，第三，細(xì)胞內(nèi)DNA受到損傷時(shí)進(jìn)行的修復(fù)作用。第4頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)DNA的復(fù)制

DNA作為遺傳物質(zhì)的基本特點(diǎn)就是在細(xì)胞分裂前進(jìn)行準(zhǔn)確地自我復(fù)制，使DNA的量成倍增加，這是細(xì)胞分裂的物質(zhì)基礎(chǔ)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型指出，DNA是由二條互補(bǔ)的脫氧核苷酸鏈組成，所以DNA的復(fù)制是由原來存在的分子為模板來合成新的鏈。即半保留復(fù)制。第5頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二雙螺旋DNA的復(fù)制第6頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第7頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、DNA復(fù)制的方式及一般過程(一)DNA的半保留復(fù)制Watson和Crick在提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型時(shí)即推測(cè)，DNA在復(fù)制時(shí)首先兩條鏈之間的氫鍵斷裂兩條鏈分開，然后以每一條鏈分別做模板各自合成一條新的DNA鏈，這樣新合成的子代DNA分子中一條鏈來自親代DNA，另一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?，這種復(fù)制方式為半保留復(fù)制。第8頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1958年Meselson和Stahl利用15N在大腸桿菌中首次證實(shí)了DNA的半保留復(fù)制，他們將大腸桿菌放在含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)基中繁殖了15代，使所有的大腸桿菌DNA被15N所標(biāo)記。然后將細(xì)菌轉(zhuǎn)移到含有14N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，在培養(yǎng)不同代數(shù)時(shí)，收集細(xì)菌，裂解細(xì)胞，用氯化銫密度梯度離心并觀察DNA所處的位置。由于15N標(biāo)記DNA的密度比普通DNA(14N－DNA)的密度大，密度梯度離心時(shí)，兩種密度不同的DNA在試管中分布于不同的區(qū)帶。第9頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二DNA的半保留復(fù)制第一代分子含有一條親代的鏈(用黑色素示)，與另一條新合成的鏈(用白色表示)配對(duì)。在以后的連續(xù)復(fù)制過程中，原來親代的兩條鏈仍然保持完整，因此總有兩個(gè)分子各具有一條原來親代的鏈。

Stahl實(shí)驗(yàn)密度梯度離心后的DNA位置：左三管為對(duì)照；右三管為實(shí)驗(yàn)結(jié)果第10頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(二)DNA復(fù)制的一般過程：

DNA雙螺旋是由兩條方向相反的單鏈組成，復(fù)制開始時(shí)，雙鏈打開，形成一個(gè)復(fù)制叉（從打開的起點(diǎn)向一個(gè)方向形成)，或一個(gè)復(fù)制泡(從打開的起點(diǎn)向兩個(gè)方向形成)。兩條單鏈分別做模板。各自合成一條新的DNA鏈。由于DNA一條鏈的走向是5′→3′方向，另一條鏈的走向是3′→5′方向，但生物體內(nèi)DNA聚合酶只能催化DNA從5′→3′的方向合成。那么，兩條方向不同的鏈怎樣才能做模板呢?這個(gè)問題由日本學(xué)者崗崎先生解決。第11頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在以3′→5′方向的母鏈為模板時(shí)，復(fù)制合成出一條5′→3′方向的前導(dǎo)鏈，前導(dǎo)鏈的前進(jìn)方向與復(fù)制叉打開方向是一致的，因此前導(dǎo)鏈的合成是連續(xù)進(jìn)行的；另一條母鏈DNA是5′→3′方向，它作為模板時(shí)，復(fù)制合成許多條5′→3′方向的短鏈，叫做隨后鏈，隨后鏈的前進(jìn)方向是與復(fù)制叉的打開方向相反的。隨后鏈只能先以片段的形式合成，這些片段就叫做崗崎片段。第12頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二原核生物崗崎片段含有1000-2000核苷酸，真核生物一般100～00核苷酸。最后再將多個(gè)崗崎片段連接成一條完整的鏈。由于前導(dǎo)鏈的合成是連續(xù)進(jìn)行的，而隨從鏈的合成是不連續(xù)進(jìn)行的，所以從總體上看DNA的復(fù)制是半不連續(xù)復(fù)制第13頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第14頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第15頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二DNA復(fù)制的全部過程可以分成三個(gè)階段：第一個(gè)階段為DNA復(fù)制的起始階段，包括起始點(diǎn)，復(fù)制方向以及引發(fā)體的形成；第二階段為DNA鏈的延長(zhǎng)，包括前導(dǎo)鏈及隨后鏈的形成和切除RNA引物后填補(bǔ)空缺及連接崗崎片段；第三階段為DNA復(fù)制的終止階段。在DNA復(fù)制的整個(gè)過程中需要30多種酶及蛋白質(zhì)分子參加。第16頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、DNA復(fù)制的起始階段(一)DNA復(fù)制的起始點(diǎn)實(shí)驗(yàn)證明：復(fù)制是從DNA分子上的特定部位開始的，該部位叫做復(fù)制起始點(diǎn)常用ori或o表示。DNA復(fù)制一經(jīng)開始就會(huì)連續(xù)復(fù)制下去，直至完成細(xì)胞中全部基因組DNA的復(fù)制。DNA復(fù)制從起始點(diǎn)開始直到終點(diǎn)為止，每個(gè)這樣的DNA單位稱為復(fù)制子或復(fù)制單元。第17頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在原核細(xì)胞中，每個(gè)DNA分子只有一個(gè)復(fù)制起始點(diǎn)，因而只有一個(gè)復(fù)制子，而在真核生物中，DNA的復(fù)制是從許多起始點(diǎn)同時(shí)開始的，所以每個(gè)DNA分子上有許多個(gè)復(fù)制子。DNA復(fù)制起始點(diǎn)有結(jié)構(gòu)上的特殊性，例如：大腸桿菌染色體DNA復(fù)制起始點(diǎn)Oric由422個(gè)核苷酸組成，是一系列對(duì)稱排列的反向重復(fù)序列，即回文結(jié)構(gòu)，其中有9個(gè)核苷酸或13個(gè)核苷酸組成的保守序列，這些部位是大腸桿菌中DnaA蛋白(解鏈蛋白)識(shí)別的位置。第18頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

大腸桿菌染色體DNA是環(huán)狀雙鏈DNA，它的復(fù)制是典型的“θ”型復(fù)制(由于形狀像希臘字母θ)。從一個(gè)起點(diǎn)開始，同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行復(fù)制，當(dāng)兩個(gè)復(fù)制方向相遇時(shí)，復(fù)制就停止。而有些生物的DNA復(fù)制起始區(qū)是一段富含A·T的區(qū)段。這些特殊的結(jié)構(gòu)對(duì)于在DNA復(fù)制起始過程中參與的酶和許多蛋白質(zhì)分子的識(shí)別和結(jié)合都是必須的。第19頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(二)DNA復(fù)制的方向：(1)定點(diǎn)開始雙向復(fù)制：這是原核生物和真核生物DNA復(fù)制最主要的形式，從一個(gè)特定位點(diǎn)解鏈，沿著兩個(gè)相反的方向各生長(zhǎng)出兩條鏈，形成一個(gè)復(fù)制泡，用電子顯微鏡可以觀察到復(fù)制泡的存在。第20頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第21頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二復(fù)制泡生長(zhǎng)的電鏡圖譜第22頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

(2)定點(diǎn)開始單向復(fù)制：質(zhì)粒colE1是個(gè)典型的例子，復(fù)制從一個(gè)起始點(diǎn)開始，以同一方向生長(zhǎng)出兩條鏈，形成一個(gè)復(fù)制叉。第23頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(3)兩點(diǎn)開始單向復(fù)制：腺病毒DNA的復(fù)制是從兩個(gè)起點(diǎn)開始的，形成兩個(gè)復(fù)制叉，各以一個(gè)單一方向復(fù)制出一條新鏈。第24頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二DNA鏈生長(zhǎng)方向的三種機(jī)制第25頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

(三)DNA復(fù)制起始引發(fā)體的形成及所參與的酶和蛋白質(zhì)：

1.解鏈酶DNA開始復(fù)制時(shí)首先在起始點(diǎn)處解開雙鏈，反應(yīng)是在一種解鏈酶的催化下進(jìn)行的。解鏈酶需要ATP分解供給能量。大腸桿菌中DnaB蛋白就有解鏈酶活性，與隨后鏈的模板DNA結(jié)合，沿5′→3′方向移動(dòng)，還有一種叫做Rep蛋白和前導(dǎo)鏈的模板DNA結(jié)合沿3′→5′方向移動(dòng)。解鏈酶的作用就是打開DNA雙鏈之間的氫鍵。

第26頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2.單鏈結(jié)合蛋白(SSBP)它與解開的單鏈DNA結(jié)合，使其穩(wěn)定不會(huì)再度螺旋化并且避免核酸內(nèi)切酶對(duì)單鏈DNA的水解，保證了單鏈DNA做為模板時(shí)的伸展?fàn)顟B(tài)，SSBP可以重復(fù)利用。第27頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二大腸桿菌DNA復(fù)制叉中復(fù)制過程簡(jiǎn)圖

第28頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.引發(fā)體的形成DNA復(fù)制起始的關(guān)健步驟是前導(dǎo)鏈DNA的合成，一旦前導(dǎo)鏈DNA的聚合作用開始，隨后鏈DNA的合成也隨著開始。由于前導(dǎo)鏈的合成是連續(xù)進(jìn)行的，所以它的起始相對(duì)簡(jiǎn)單，而隨后鏈的合成是不連續(xù)進(jìn)行的，所以引發(fā)階段比較復(fù)雜。大腸桿菌的引發(fā)前體由DnaB.DnaC和單鏈結(jié)合蛋白組成。

第29頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)引物酶特殊的RNA聚合酶，催化短片段RNA的合成。這種短RNA一般由十幾個(gè)至數(shù)十個(gè)核苷酸組成，在DNA復(fù)制起始處做為引物。RNA引物的3’－ＯＨ末端提供了由DNA聚合酶催化形成DNA分子第一個(gè)磷酸二酯鍵的位置。

(2)引發(fā)體高度解鏈的模板DNA與多種蛋白質(zhì)因子形成的引發(fā)前體促進(jìn)引物酶結(jié)合上來，共同形成引發(fā)體。引發(fā)體主要在DNA隨后鏈上形成，連續(xù)地與引物酶結(jié)合并解離，從而在不同部位引導(dǎo)引物酶催化合成RNA引物。第30頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

三、DNA復(fù)制的延長(zhǎng)以及參與的酶和蛋白質(zhì)分子DNA的復(fù)制實(shí)際上就是以DNA為模板在DNA聚合酶作用下，將游離的四種脫氧單核苷酸(簡(jiǎn)寫為dNTP)聚合成DNA的過程。這是一個(gè)非常復(fù)雜的酶促反應(yīng)，需要許多種酶和蛋白質(zhì)參與，現(xiàn)分別敘述它們?cè)贒NA復(fù)制中作用。

第31頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(一)DNA的聚合反應(yīng)和DNA聚合酶DNA聚合酶的作用

第32頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1957年，Arthurkornberg首次在大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶Ⅰ，(DNapolymeraseⅠ,簡(jiǎn)寫DNApolⅠ)后來又相繼發(fā)現(xiàn)了DNA聚合酶Ⅱ和DNA聚合酶Ⅲ(DNapolymeraseⅡ，Ⅲ，簡(jiǎn)寫DNApolⅡ,DNApolⅢ)。實(shí)驗(yàn)證明大腸桿菌中DNA復(fù)制的主要過程靠DNapolⅢ起作用，而DNApolⅠ和DNApolⅡ在DNA錯(cuò)配的校正和修復(fù)中起作用。第33頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二聚合酶的共同性質(zhì)是：①需要DNA模板，因此這類酶又稱為依賴DNA的DNA聚合酶。②需要RNA或DNA做為引物，即DNA聚合酶不能從頭催化DNA的起始。③催化dNTP加到引物的3’-OH末端，因而DNA合成的方向是5′→3′。④三種DNA聚合酶都屬于多功能酶，它們?cè)贒NA復(fù)制和修復(fù)過程的不同階段發(fā)揮作用。由于DNA聚合酶Ⅰ是研究得最清楚而且代表了其他DNA聚合酶的基本特點(diǎn)，所以我們著重介紹DNapolⅠ的作用并指出另外二種DNApol的特殊性：第34頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

1.DNA聚合酶Ⅰ：DNApolⅠ是由一條多肽鏈組成，分子量為109KD。酶分子中含有一個(gè)Zn2+，是聚合活性必須的。大腸桿菌每個(gè)細(xì)胞中約有400個(gè)酶分子，每個(gè)酶分子每分鐘在37℃下能催化667個(gè)核苷酸參入到DNA鏈中，用枯草桿菌蛋白酶可將此酶水介成兩個(gè)片段，大片段分子量為76KD，通常稱為klenow片段，小片段為34KD。大小片段具有不同的酶活性。第35頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1956年由ArthurKornberg首先發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶，又稱Kornber酶。此酶研究得清楚而且代表了其他DNA聚合酶的基本特點(diǎn)。

第36頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二DNAPolⅠ在空間上近似球體，直徑約65A。在酶的縱軸上有一個(gè)約20A的深溝，帶有正電荷，這是該酶的活性中心位置，在此位置上至少有6個(gè)結(jié)合位點(diǎn):模板DNA結(jié)合位點(diǎn);DNA生長(zhǎng)鏈或引物結(jié)合位點(diǎn);引物末端結(jié)合位點(diǎn)，用以專一引物或DNA生長(zhǎng)鏈的3'-OH;脫氧核苷三磷酸結(jié)合位點(diǎn);5'→3'外切酶活性位點(diǎn)，用以結(jié)合生長(zhǎng)鏈前方的5'-端脫氧核苷酸并切除之;3'→5'外切酶活性位點(diǎn)，用以結(jié)合和切除生長(zhǎng)鏈上未配對(duì)的3'-端核苷酸。第37頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

(1)DNA聚合酶的5′→3′聚合酶活性：這是DNA聚合酶最主要的活性，按模板DNA上的核苷酸順序，將互補(bǔ)的dNTP逐個(gè)加到引物RNA3’-OH末端，并促進(jìn)3’-OH與dNTP的5’-OH形成磷酸二酯鍵，酶的專一性表現(xiàn)為新進(jìn)入的dNTP必須與模板DNA堿基配對(duì)才有催化作用，5′→3′聚合酶活性存在于klenow片段上。第38頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第39頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第40頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(2)DNA聚合酶的3′→5′外切核酸酶活性：這種酶活性的主要功能是從3′→5′方向識(shí)別并切除DNA生長(zhǎng)鏈末端與模板DNA不配對(duì)而游離的核苷酸，這種功能稱為校對(duì)功能，這是保證其聚合作用的正確性不可缺少的，因此對(duì)于DNA復(fù)制中極高的保真性是至關(guān)重要的。第41頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第42頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(3)DNA聚合酶的5′→3′外切核酸酶活性：這種酶活性是從DNA鏈的5’-端向3’-末端水解已配對(duì)的核苷酸，本質(zhì)是切斷磷酸二酯鍵，每次能切除10個(gè)核苷酸。因此，這種酶活性在DNA損傷的修復(fù)中可能起重要作用，對(duì)完成的DNA片段去除5’-端的RNA引物也是必須的。第43頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第44頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

DNApolⅠ的5′→3′聚合活性和5′→3′外切酶活性協(xié)同作用，可以使DNA一條鏈上的切口從5′→3′方向移動(dòng)，這種反應(yīng)叫做缺刻平移，利用此反應(yīng)可在體外對(duì)DNA片段進(jìn)行放射性磷(α-32PdNTP)的標(biāo)記制成探針(probe)，進(jìn)行核酸的分子雜交實(shí)驗(yàn)，是現(xiàn)代分子生物學(xué)的一項(xiàng)重要技術(shù)。第45頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二缺刻平移標(biāo)記DNA探針許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)DNApolⅠ并不是DNA復(fù)制過程中的主要酶，它的作用主要與DNA損傷后的修復(fù)有關(guān)。第46頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

2.DNA聚合酶Ⅱ(DNApolⅡ)此酶分子量為120KD，每個(gè)細(xì)胞約有100個(gè)酶分子，但活性只有DNapolⅠ的5%，它具有5′→3′聚合酶活性和3′→5′外切酶活性，而沒有5′→3′外切酶活性，它的作用可能與DNA損傷修復(fù)有關(guān)。第47頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3.DNA聚合酶Ⅲ(DNApolⅢ)DNA聚合酶Ⅲ催化先導(dǎo)鏈和隨后鏈的合成第48頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二真核生物DNA復(fù)制叉結(jié)構(gòu)示意圖

第49頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二該酶在DNA復(fù)制過程中起主要作用，是一個(gè)多亞基組成的蛋白質(zhì)分子，其分子量＞600kDa，酶分子形成一個(gè)不對(duì)稱的二聚體。每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞中只有10?0個(gè)酶分子，但催化dNTP參入DNA鏈的速率卻是最快的，約為9000核苷酸/酶.min。在染色體DNA進(jìn)行復(fù)制時(shí)，DNA聚合酶Ⅲ全酶并不是單獨(dú)起作用的，而是與引發(fā)體，解鏈酶等構(gòu)成一個(gè)復(fù)制體。由于復(fù)制體的存在，先導(dǎo)鏈和隨后鏈可以同時(shí)復(fù)制。隨后鏈的模板DNA在DNA聚合酶Ⅲ全酶上繞轉(zhuǎn)了180°而形成一個(gè)圈，因此崗崎片段的合成方向能夠與先導(dǎo)鏈的合成方向以及復(fù)制體移動(dòng)方向保持一致。第50頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二隨著DNApolⅢ向前移動(dòng)，先導(dǎo)鏈的合成逐漸延長(zhǎng)的同時(shí)，崗崎片段也在不斷延長(zhǎng)，圈也在不斷擴(kuò)大。當(dāng)崗崎片段合成到前一個(gè)片段的5’-端時(shí)，這一大圈就釋放出來，由于復(fù)制叉向前移動(dòng)又將另一部分隨后鏈的模板置換出來，由引發(fā)體合成新的引物，然后再形成一個(gè)小的圈，進(jìn)行新的崗崎片段的合成。由此可知：隨后鏈的合成需要周期性的引發(fā)，因此其合成進(jìn)度總是與前導(dǎo)鏈相差一個(gè)崗崎片段的長(zhǎng)度。第51頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二崗崎片段完成后，其5’-端的RNA引物由DNapolⅠ的5′→3′外切酶活性切除，由此造成的空隙再由DNApolⅠ的5′→3′聚合活性催化dNTP得到填補(bǔ)。所以DNA的復(fù)制是在DNapolⅢ和DNApolⅠ互相配合下完成的。第52頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

DNA聚合酶ⅠDNA聚合酶ⅡDNA聚合酶Ⅲ分子量109KD120KD＞600KD每個(gè)細(xì)胞中的分子數(shù)40017-10010-205′→3′聚合活性+++37℃轉(zhuǎn)化率核苷酸數(shù)／酶分子·分鐘6003030,0005′→3′外切活性+--5′→3′外切活性+++切刻平移活性+--對(duì)dNTP親和力低低高功能修復(fù)不詳復(fù)制去除引物

填補(bǔ)空缺

真核生物DNA聚合酶特點(diǎn)第53頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二真核細(xì)胞在DNA復(fù)制中起主要作用的是DNApolα，主要負(fù)責(zé)染色體DNA的復(fù)制。DNapolβ的模板特異性是具有缺口的DNA分子，被認(rèn)為它與DNA修復(fù)有關(guān)。DNapolγ在線粒體DNA的復(fù)制中起作用。DNApolδ不但有5′→3′聚合活性，而且還具有3′→5′外切酶活性，據(jù)認(rèn)為真核生物DNA復(fù)制是在DNapolα和DNApolδ協(xié)同作用下進(jìn)行的，前導(dǎo)鏈的合成靠DNApolδ催化，并且還需要一種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子(PCNA)參與。而隨后鏈的合成靠DNApolα和引發(fā)酶配合作用完成。第54頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(二)與超螺旋松馳有關(guān)的酶：

DNA復(fù)制從起始點(diǎn)開始向一個(gè)方向復(fù)制時(shí)，局部的DNA雙鏈必須打開，主要靠解鏈酶的作用，打開后的單鏈還需要單鏈結(jié)合蛋白與其結(jié)合，在復(fù)制叉向前移動(dòng)時(shí)造成其前方DNA分子所產(chǎn)生的正超螺旋，必須由拓?fù)洚悩?gòu)酶來解決。下面分別介紹它們的作用。第55頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二拓?fù)洚悩?gòu)酶是一類改變DNA拓?fù)湫再|(zhì)的酶。在體外可催化DNA的各種拓?fù)洚悩?gòu)化反應(yīng)，而在生物體內(nèi)它們參與DNA的復(fù)制與轉(zhuǎn)錄。在DNA復(fù)制時(shí)，復(fù)制叉行進(jìn)的前方DNA分子部分產(chǎn)生有正超螺旋，拓?fù)涿缚伤神Y超螺旋，有利于復(fù)制叉的前進(jìn)及DNA的合成。DNA復(fù)制完成后，拓?fù)涿赣挚蓪NA分子引入超螺旋，使DNA纏繞、折疊，壓縮以形成染色質(zhì)。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶有Ⅰ型和Ⅱ型，它們廣泛存在于原核生物及真核生物中。第56頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二大腸桿菌和真核生物中的拓?fù)洚悩?gòu)酶類型作用對(duì)超螺旋的作用Ⅰ型拓?fù)洚悩?gòu)酶

大腸桿菌切開一股DNA鏈松馳負(fù)超螺旋真核生物切開一股DNA鏈松馳正，負(fù)超螺旋Ⅱ型拓?fù)洚悩?gòu)酶

大腸桿菌切開二股DNA鏈構(gòu)馳正超螺旋；依賴ATP引入負(fù)超螺旋，

解環(huán)連等真核生物切開二股DNA鏈松馳正超旋，依賴ATP但不能引入負(fù)超螺旋第57頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ(TopoⅠ)的主要作用是將環(huán)狀雙鏈DNA的一條鏈切開一個(gè)口，切口處鏈的末端繞螺旋軸按照松馳超螺旋的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，然后再將切口封起來。這就使DNA復(fù)制叉移動(dòng)時(shí)所引起的前方DNA正超螺旋得到緩解，利于DNA復(fù)制叉繼續(xù)向前打開。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ除上述作用外，對(duì)環(huán)狀單鏈DNA還有打結(jié)或解結(jié)作用，對(duì)環(huán)狀雙鏈DNA的環(huán)連或解連以及使環(huán)狀單鏈DNA形成環(huán)狀雙鏈DNA都有作用。第58頁(yè)，共66頁(yè)，2023年，2月20日，星期二拓?fù)涿涪窦阿虻淖饔锰攸c(diǎn)(a)大腸桿菌拓?fù)涿涪翊呋?種拓?fù)洚悩?gòu)化作用(b)拓?fù)涿涪虻淖饔?/p>

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