第13章DNA生物合成

第十四章核酸的生物合成nucleicacidbiosynthesis本章主要內(nèi)容DNA的生物合成RNA的生物合成第一節(jié)DNA的生物合成中心法則（centraldogma）遺傳信息傳遞方向的規(guī)律基因表達(dá)：是指將遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄為RNA、再翻譯成蛋白質(zhì)的過(guò)程半保留復(fù)制復(fù)制起始點(diǎn)（ori)雙向復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制一、復(fù)制（replication）（一）DNA復(fù)制的基本原則半保留復(fù)制

semiconservativereplicationAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATCAGAACTTAGTCTTGAATC親代子代DNA半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)從復(fù)制起始點(diǎn)向2個(gè)方向進(jìn)行雙向復(fù)制雙向復(fù)制半不連續(xù)復(fù)制（semidiscontinousreplication)岡崎片段（二）參與DNA復(fù)制的主要酶類(lèi)解旋、解鏈酶類(lèi)DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白引物酶DNA聚合酶DNA連接酶1、解旋、解鏈酶類(lèi)解鏈酶(helicase)解開(kāi)DNA雙鏈中氫鍵，消耗ATP單鏈結(jié)合蛋白（single-strandedDNA-bindingprotein）與單鏈DNA結(jié)合，保持模板處于單鏈狀態(tài)，保護(hù)復(fù)制中的DNA單鏈不被核酸酶降解。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（topoisomerase)復(fù)制前：松弛DNA超螺旋，克服扭結(jié)現(xiàn)象復(fù)制后：TopoII作用下，重新引入超螺旋（需ATP供能）解鏈酶DNA拓樸異構(gòu)酶單鏈DNA結(jié)合蛋白

SSB解開(kāi)、理順

DNA鏈、維持DNA單鏈狀2、引物酶(primase)DNA聚合酶合成新DNA時(shí)需要引物（一小段RNA）引物RNA3’-OH末端作為DNA合成的起始點(diǎn)引物酶與多種起始蛋白結(jié)合形成引發(fā)體引物酶催化合成引物（primer)3、DNA聚合酶（DNApolymerase)DNA聚合酶的作用特點(diǎn)：模板：解開(kāi)的DNA雙鏈催化底物（dATP、dGTP、dCTP、dTTP）聚合形成3′,5′磷酸二酯鍵新鏈延長(zhǎng)方向5/→3/具核酸外切酶活性原核DNA聚合酶①polⅠ：3′→5′外切酶活性，參與DNA修復(fù)校正5′→3′外切酶、聚合酶活性，

切除引物并填補(bǔ)空隙具有切口平移作用②polⅡ：生理功能尚不清楚，無(wú)酶Ⅰ、Ⅱ時(shí)起作用③polⅢ：復(fù)制延長(zhǎng)中真正起復(fù)制作用的酶具3/-5/核酸外切酶活性，校正作用DNA復(fù)制高保真性的機(jī)制

DNA模板指導(dǎo)正確選擇堿基配對(duì)校讀功能4、DNA連接酶(DNAligase)通過(guò)3/，5/-磷酸二酯鍵連接互補(bǔ)鏈中DNA片段不能連接單獨(dú)存在的DNA或RNA單鏈。（三）DNA的復(fù)制過(guò)程模板DNA解旋與解鏈，形成復(fù)制叉；形成引發(fā)體，合成RNA引物；按A=T、G=C堿基配對(duì)規(guī)則，合成DNA；切除引物、填補(bǔ)空隙、形成岡崎片段；DNA連接酶連接封口，形成長(zhǎng)鏈DNA；6.在Tus蛋白參與下，終止復(fù)制。(terminusutilizationsubstance)DNA復(fù)制示意圖拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶5/3/3/5/3/5/DNA聚合酶Ⅲ單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶Ⅰ前導(dǎo)鏈隨后鏈DNA連接酶岡崎片段引物酶二、逆轉(zhuǎn)錄(reversetranscription)概念：以RNA為模板合成DNA的過(guò)程酶：逆轉(zhuǎn)錄酶依賴(lài)RNA的DNA聚合酶功能

RNaseH功能（水解RNA-DNA雜交鏈）依賴(lài)DNA的DNA聚合酶功能逆轉(zhuǎn)錄酶----------------------------------------RNaseH----------------------------------------+----------------------------------------------------------------------------------------------------------------cDNA整合入宿主細(xì)胞DNA分子中病毒RNARNA-cDNA

雜交體cDNA雙股cDNA宿主細(xì)胞DNA分子整合了cDNA的宿主細(xì)胞DNA分子逆轉(zhuǎn)錄酶意義：對(duì)中心法則的補(bǔ)充有助于基因工程的實(shí)施逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程HIV生活史三、DNA復(fù)制與端粒、端粒酶端粒:

是由蛋白質(zhì)和DNA緊密結(jié)合的結(jié)構(gòu)端粒酶:

是一種自身攜帶模板RNA的逆轉(zhuǎn)錄酶端粒酶特殊的生物學(xué)功能：1.端粒酶活性與遺傳信息的穩(wěn)定性；2.端粒酶活性與細(xì)胞衰老；3.端粒酶活性與腫瘤(telomere、telomerase)CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTT3’----G-OH(3’)CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----Furtherpolymerization端粒酶合成端粒的爬行模式四、DNA損傷（突變）與修復(fù)突變自發(fā)突變(spontaneousmutation)人工誘變(inducedmutation)（一）引起突變的因素物理因素：紫外線(xiàn)、各種輻射化學(xué)因素：亞硝酸鹽、烷化劑、芳香烴類(lèi)生物因素：RNA病毒等（二）突變的類(lèi)型點(diǎn)突變(pointmutation)（錯(cuò)配）轉(zhuǎn)換(transition)：A

G或C

T

顛換(transversion)：嘌呤堿

嘧啶堿框移突變(frameshiftmutation)缺失、插入1個(gè)堿基重排(rearrangement)血紅蛋白中遺傳信息的異常正常DNA…TGTGGGCTTCTTTTT…mRNA…ACACCCGAAGAAAAA…HbA（β鏈）（氨基末端）蘇脯谷6谷賴(lài)異常DNA…TGTGGGCATCTTTTT…mRNA…ACACCCGUAGAAAAA…HbS（β鏈）（氨基末端）蘇脯纈6谷賴(lài)鐮刀形紅細(xì)胞性貧血HbA與HbS比較由基因重排引起的兩種地中海貧血基因型（三）DNA的損傷修復(fù)光復(fù)活切除修復(fù)重組修復(fù)SOS修復(fù)光修復(fù)(photoreactivation)紫外輻射DNA鏈上兩個(gè)胸腺嘧啶殘基間形成二聚體光修復(fù)酶切除修復(fù)核酸內(nèi)切酶DNApolⅠ，DNAligase(excisionrepair)重組修復(fù)(recombinationalDNAr