中心法則研究過程研究報告

中心法則的研究過程第三篇基因信息的傳遞遺傳信息流動方向－中心法則半保留復制模式的實驗證明第十章復制半保留復制：DNA進行復制時，雙螺旋結構解開而成為兩股單鏈，各自作為模板，用于合成新的互補鏈。子代細胞出現(xiàn)新的DNA雙鏈，其中一股單鏈是從親代完整地接受過來的，另一股單鏈是完全重新合成，且與母鏈按堿基配對原則互補。也就是說，兩個子代細胞的DNA雙鏈，都和母細胞DNA堿基序列完全一致。一、DNA聚合酶大腸桿菌中有DNA聚合酶I，II和III。PolIII被認為是原核生物細胞內(nèi)真正起復制作用的酶。PolI可以被蛋白酶分成大小片段，大片段有DNA聚合酶的活性，稱為Klenow片段。真核生物中發(fā)現(xiàn)的DNA聚合酶有、、和。DNA聚合酶催化的反應5’到3’的聚合活性(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+PpiDNA聚合酶催化的反應5’到3’的聚合活性(dNMP)n+dNTP(dNMP)n+1+Ppi核酸外切酶活性(從5’或3’末端把核苷酸從核酸鏈上水解下來)DNA聚合酶的性質(zhì)以脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)為前體催化合成DNA需要模板和引物不能起始合成新的DNA鏈催化dNTP加到生長中的DNA的3’-OH末端催化DNA合成的方向是5’到3’。復制的保真性DNA復制保真性至少依賴三種規(guī)律：1.遵守嚴格的堿基配對規(guī)律。2.聚合酶在復制延長中對堿基的選擇功能。3.復制中出錯時有即時的校讀功能。解旋、解鏈酶復制應先解開DNA的超螺旋、雙螺旋結構。解旋、解鏈酶類：解鏈酶、DNA拓撲異構酶、單鏈DNA結合蛋白。解鏈酶解鏈酶是rep，它在ATP存在時解開DNA雙鏈，每解開1對堿基，需要消耗2個ATP。另一種為解旋酶II。在解鏈過程中，已解開的DNA雙鏈之一，其解鏈方向與復制方向一致，稱為領頭鏈；另一鏈復制方向與解鏈方向相反，稱為隨從鏈。DNA拓撲異構酶拓撲酶對DNA分子的作用都是既能水解，又能連接磷酸二酯鍵。拓撲酶I：不需要ATP，切斷DNA雙鏈中的一股，使DNA解鏈旋轉中不打結，適當?shù)臅r候又把切口封閉，使DNA變成松馳狀態(tài)。拓撲酶II在無ATP時，切斷處于超螺旋的DNA分子，使超螺旋松馳。在有ATP時，松馳狀態(tài)的DNA進入負超螺旋狀態(tài)，斷口在同一酶催化下再連接起來。單鏈DNA結合蛋白單鏈結合蛋白(SSB)的作用是在復制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護這種單鏈的完整性。引物酶和引發(fā)體復制是在一段RNA引物的基礎上加進脫氧核苷酸的，催化引物合成的是一種RNA聚合酶，它不同于催化轉錄過程的RNA聚合酶，因此稱為引物酶。引物酶在模板的復制起始部位催化互補堿基的聚合，形成短片段RNA。在解鏈酶結合其它復制因子而可辨認起始點時，就可再結合引物酶，形成引發(fā)體。DNA連接酶DNA連接酶連接DNA鏈3’-OH末端和另一DNA鏈的5’-P末端，使二者生成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連成完整的鏈。連接酶的催化作用在原核細胞需要消耗NAD＋，在真核細胞則消耗ATP。連接酶連接的都是堿基互補基礎上的雙鏈中的單鏈缺口，它并沒有連接單獨存在的DNA單鏈或RNA單鏈的作用。三種酶催化生成磷酸二酯鍵的比較第二節(jié)DNA復制過程復制的起始復制的延長復制的終止復制的起始原核生物總是從一個固定的起始點開始，同時向兩個方向進行的，稱為雙向復制。真核細胞染色體比較復雜，可能有多個復制起始點，同時形成多個復制單位。復制開始后由于DNA雙鏈解開，在兩股單鏈上進行復制，在電子顯微鏡下均看到伸展成叉狀的復制現(xiàn)象，稱為復制叉。復制起始的步驟1.引物酶按堿基配對規(guī)律合成RNA引物。2.在DNA聚合酶III的作用下，靠酶的亞基辨認引物，新鏈第一個脫氧核苷酸就加到引物的3’-OH末端上，形成磷酸二酯鍵。3.DNA拓撲異構酶(可能主要是II型酶的作用)，在將要打結或已打結處作切口。4.單鏈DNA結合蛋白(SSB)結合于開放的單鏈上，起穩(wěn)定和保護單鏈模板的作用。復制的延長催化延長的酶在原核生物為polIII，在真核生物為DNA聚合酶和。DNA復制延長的速度相當快，在細菌中約為2500bp/s。高等生物DNA復制時延長速度可能慢一些，但它有多個起始點生成多個復制單位同時復制，總的復制速度與原核生物相差不多。復制的不連續(xù)性DNA雙鏈的走向相反，而復制和引物合成總是從5’到3’方向延伸的。因此領頭鏈可以順解鏈方向延長。隨從鏈復制方向與解鏈方向相反，因此必須等待模板鏈解出足夠長度，復制才能開始并延長。復制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段。復制的過程滾環(huán)復制環(huán)狀DNA雙鏈一股先開一個缺口，5’端向外伸展，在伸展出的單鏈上進行不連續(xù)復制，沒有開環(huán)的另一段，則可以一邊滾動一邊進行連續(xù)復制。復制的終止原核生物除了有一定的復制起始點，還好一定的復制終止點。RNA酶將引物水解polI填補空缺連接酶連接參加復制的酶第三節(jié)DNA的損傷和修復突變和遺傳的保守性突變的分子基礎突變是DNA分子上堿基的改變。自發(fā)突變是遺傳過程中“自發(fā)”發(fā)生的突變。誘變是研究核酸與遺傳時，應用一些物理或化學方法對DNA分子或整個組織細胞處理使DNA發(fā)生突變。是人工手段使DNA發(fā)生突變。突變的分類點突變：一個堿基的變異。有轉換同型堿基和顛換異型堿基缺失：一個堿基或一段核苷酸從DNA上消失插入：一個堿基或一段核苷酸插入到DNA大分子中。倒位：DNA鏈內(nèi)部遷移。誘變因素損傷的修復損傷：是復制過程中發(fā)生的DNA突變，大多數(shù)屬于自發(fā)突變。校讀：polI監(jiān)視和糾正復制錯誤的功能。損傷修復的機制光修復切除修復重組修復SOS修復光修復紫外線照射可引起核酸鏈上相鄰的兩個胸腺嘧啶形成二聚體TT。光修復過程是通過光修復酶催化而完成的，需300－600nm波長照射激活。切除修復切除修復需要特異的核酸內(nèi)切酶、polI、DNA連接酶等參加。重組修復當DNA分子的損傷面較大時，來