AN-第十四章 DNA的生物合成

第三篇

遺傳信息的傳遞基因（gene）能夠編碼蛋白質(zhì)或RNA等具有特定功能產(chǎn)物的、負(fù)載遺傳信息的基本單位，通常是DNA，也可能是RNA?；蚪M（genome）指一個生物體內(nèi)所有遺傳信息的總和，從分子意義上說，是指全部DNA序列。中心法則（thecentraldogma）遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)的傳遞規(guī)律

1958年，F(xiàn).Crick最早提出。1970年，H.Temin補(bǔ)充了逆轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。

復(fù)制（replication）：以DNA為模板合成DNA轉(zhuǎn)錄（transcription）：以DNA為模板合成RNA翻譯（translation）：以mRNA為模板合成蛋白基因表達(dá)生物體內(nèi)的遺傳信息傳遞遵循中心法則DNA以半保留復(fù)制的方式將親代細(xì)胞的遺傳物質(zhì)高度忠實地傳遞給子代。以DNA為模板轉(zhuǎn)錄生成的mRNA作為信使，其核苷酸序列構(gòu)成的密碼子在合成蛋白質(zhì)時被翻譯為肽鏈中氨基酸的排列順序。細(xì)胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的信息全部來源于DNA序列。主要內(nèi)容DNA的生物合成——復(fù)制DNA的損傷和修復(fù)RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯基因表達(dá)調(diào)控真核基因與基因組DNA重組與重組DNA技術(shù)——基因工程癌基因、腫瘤抑制基因與生長因子細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)第十四章

DNA的生物合成

（復(fù)制）DNABiosynthesis（Replication）親代DNA子代DNA復(fù)制（DNA指導(dǎo)的DNA合成）逆轉(zhuǎn)錄（逆轉(zhuǎn)錄病毒RNA指導(dǎo)的DNA合成）復(fù)制(replication)：指遺傳物質(zhì)的傳代，以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。DNA的生物合成本章主要內(nèi)容復(fù)制的基本特征DNA復(fù)制的酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化復(fù)制的過程原核生物DNA復(fù)制的過程真核生物DNA復(fù)制的過程逆轉(zhuǎn)錄和其他復(fù)制方式第一節(jié)

DNA復(fù)制的基本特征BasicRulesofDNAReplicationDNA復(fù)制的特征半保留復(fù)制

（semi-conservativereplication）雙向復(fù)制

（bidirectionalreplication）半不連續(xù)復(fù)制

（semi-discontinuousreplication）高保真性（highlyfidelity）方向性全保留式半保留式混合式DNA復(fù)制的三種可能方式

——實驗結(jié)果支持半保留復(fù)制的設(shè)想含重氮-DNA的細(xì)菌培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液

第一代繼續(xù)培養(yǎng)于普通培養(yǎng)液第二代梯度離心結(jié)果半保留復(fù)制的實驗依據(jù)－密度梯度實驗半保留復(fù)制一、半保留復(fù)制半保留復(fù)制復(fù)制時，親代的雙鏈DNA解開成兩條單鏈，然后各自作為模板指導(dǎo)合成新的互補(bǔ)鏈。所形成的兩個子代DNA分子與親代DNA分子堿基順序完全相同——復(fù)制。每個子代DNA分子中的一條鏈來自親代，另一條鏈為新合成的——半保留。半保留復(fù)制的意義按半保留復(fù)制方式，子代DNA與親代DNA的堿基序列一致，即子代保留了親代的全部遺傳信息，體現(xiàn)了遺傳的保守性。遺傳的保守性，是物種穩(wěn)定性的分子基礎(chǔ)，但不是絕對的。AGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCCCACTGGGGTGACCAGGTACTGTCCATGACTCCATGACAGGTACTGAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACCAGGTACTGCCACTGGTCCATGACGGTGACC+母鏈DNA

復(fù)制過程中形成的復(fù)制叉子代DNA

復(fù)制叉復(fù)制時雙鏈打開，分開成兩股，新鏈沿著張開的模板生成，復(fù)制中形成的這種Y字形的結(jié)構(gòu)稱為復(fù)制叉。二、雙向復(fù)制DNA復(fù)制起始于起始點，局部DNA解鏈形成復(fù)制泡，其兩側(cè)形成兩個對稱的復(fù)制叉，并不斷向DNA分子兩端延伸，且方向相反。復(fù)制時，DNA從起始點向兩個方向解鏈，形成兩個延伸方向相反的復(fù)制叉，稱為雙向復(fù)制。原核生物基因組是環(huán)狀DNA只有一個復(fù)制起始點在原核生物雙向復(fù)制中，DNA被描述為眼睛狀。為說明方便而做的圖為形ori復(fù)制中的放射自顯影圖象oriterABC真核生物：染色體DNA有多個復(fù)制起始點兩個起始點之間的DNA片段稱為復(fù)制子(replicon)復(fù)制子是獨立完成復(fù)制的功能單位5’3’oriorioriori5’3’5’5’3’3’真核生物的多復(fù)制子復(fù)制電鏡圖三、5

→3

方向性DNA聚合酶只能催化3

→5

磷酸二酯鍵的生成，既5

-P與3

-OH生成磷酸二酯鍵，因此DNA新鏈的生成只能沿5

→3

方向進(jìn)行。復(fù)制的半不連續(xù)性3

5

3

5

3′5′3′5′解鏈方向前導(dǎo)鏈(leadingstrand)后隨鏈(laggingstrand)3′5′四、復(fù)制的半不連續(xù)性順著解鏈方向生成的子鏈，復(fù)制是連續(xù)進(jìn)行的，這股鏈稱為前導(dǎo)鏈（領(lǐng)頭鏈）。另一股鏈因為復(fù)制的方向與解鏈方向相反，不能順著解鏈方向連續(xù)延長，這股不連續(xù)復(fù)制的鏈稱為后隨鏈（隨從鏈）。復(fù)制中的不連續(xù)片段稱為岡崎片段(Okazakifragment)。

領(lǐng)頭鏈連續(xù)復(fù)制而后隨鏈不連續(xù)復(fù)制，就是復(fù)制的半不連續(xù)性。

岡崎片段1968年日本生化學(xué)者岡崎用電鏡及放射自顯影技術(shù)，觀察到DNA復(fù)制中出現(xiàn)一些不連續(xù)的片段，將這些不連續(xù)的片段稱為岡崎片段。原核生物:1000~2000個核苷酸真核生物:100~200個核苷酸五、高保真性DNA復(fù)制的精確度極高，在細(xì)菌中其誤差只有10-8～10-10左右。第二節(jié)

DNA復(fù)制的酶學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)變化TheEnzymologyandTopologyofDNAReplication(dNMP)n+dNTP→(dNMP)n+1+PPi

復(fù)制的化學(xué)反應(yīng)參與DNA復(fù)制的物質(zhì)底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP模板(template):解開成單鏈的DNA母鏈聚合酶(polymerase):依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol或DDDP引物(primer):提供3

-OH末端的RNA短片段其他的酶和蛋白質(zhì)因子：拓?fù)洚悩?gòu)酶、解螺旋酶、單鏈DNA結(jié)合蛋白、引物酶、連接酶聚合反應(yīng)機(jī)理3

5

3

5

聚合反應(yīng)的特點以單鏈DNA為模板以dNTP為原料引物提供3'-OH聚合方向為5'→3'遵守堿基互補(bǔ)規(guī)律一、

DNA聚合酶全稱：依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-dependentDNApolymerase，DDDP)簡稱：DNA-pol活性5

3

的聚合活性核酸外切酶活性ArthurKornberg5

→3

方向性DNA聚合酶只能催化3

→5

磷酸二酯鍵的生成，既5

-P與3

-OH生成磷酸二酯鍵，因此DNA新鏈的生成只能沿5

→3

方向進(jìn)行。核酸外切酶活性5′→3′外切酶活性切除引物切除突變的片段3′→5′外切酶活性切除錯配的核苷酸？（一）原核生物DNA聚合酶DNA-polⅠDNA-polⅡDNA-polⅢ催化DNA聚合，復(fù)制的主要酶參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)校讀、修復(fù)合成、切除引物填補(bǔ)空隙功能2040400分子數(shù)/細(xì)胞1011亞基數(shù)--+53外切酶活性+++35

外切酶活性+++53聚合酶活性polIIIpolIIpolIE.Coli中的DNA聚合酶DNA聚合酶III(DNA-polIII)由10種亞基組成的不對稱聚合體是復(fù)制延長中真正起催化作用的酶，原核生物復(fù)制的主要酶；35

核酸外切酶活性，切除錯配核苷酸，起校讀作用DNA聚合酶Ⅲ全酶結(jié)構(gòu)2個核心酶（α、ε、θ）1個

-復(fù)合物（

、

、

、

、

、

6種亞基）可滑動的DNA夾子（含1對

-亞基）、、亞基組成核心酶

亞基具有5

→3

聚合活性；“錯配”實驗可證實，DNA-pol

Ⅲ的亞基具有堿基選擇功能；

亞基具有3

→5

外切酶活性

(校正功能)；

亞基可能起組裝作用。DNA聚合酶的半閉合右手結(jié)構(gòu)β亞基（DNA夾子）能夾穩(wěn)模板鏈，負(fù)責(zé)酶沿DNA模板滑動的作用。其余亞基統(tǒng)稱為γ-復(fù)合物，是DNA夾子加載蛋白，負(fù)責(zé)將DNA夾子加載于DNA，使DNA聚合酶Ⅲ具有持續(xù)合成能力。

DNA-polⅠ功能：催化DNA沿53方向延長，主要用于填充DNA短片段間的間隙；具有35

外切酶活性，能識別和切除新生子代鏈中錯誤配對的核苷酸，起即時校讀作用；53外切酶活性，可用于切除引物、突變的片段，參與復(fù)制或DNA的損傷修復(fù)。

DNA-polⅠ323個氨基酸小片段53核酸外切酶活性大片段/Klenow

片段

604個氨基酸DNA聚合酶活性3

5

核酸外切酶活性N端C端木瓜蛋白酶DNA-polⅠKlenow片段是實驗室合成DNA，進(jìn)行分子生物學(xué)研究中常用的工具酶。

即時校讀3

5

外切酶活性和5

3

聚合酶活性協(xié)調(diào)作用，完成了DNA-polI的即時校讀功能。DNA聚合酶II(DNA-polII)具有5

→3

的聚合酶活性；只是在無polⅠ及polⅢ的情況下暫時起作用；對模板的特異性不高，參與DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)。E.Coli中的DNA聚合酶pol-Ipol-IIpol-III5′→3′聚合酶活性+++3′→5′外切酶活性+++5′→3′外切酶活性+––功能切除引物填補(bǔ)空隙修復(fù)合成DNA損傷的應(yīng)急狀態(tài)修復(fù)復(fù)制的主要酶（二）真核生物的DNA聚合酶DNApolαβγδε5′→3′聚合酶活性中低高高高5′→3′核酸外切酶活性＋＋＋＋＋3′→5′核酸外切酶活性－－＋＋＋功能引物酶活性應(yīng)急修復(fù)催化線粒體DNA復(fù)制復(fù)制主要聚合酶，解螺旋酶活性填補(bǔ)空隙，修復(fù)，即時校讀E.coliDnaGpolIIpolIIIpolI（二）真核生物DNA聚合酶DNA-pol

：起始引發(fā)，有引物酶活性------DnaGDNA-pol

：參與低保真度的復(fù)制DNA-pol

：在線粒體DNA復(fù)制中起催化作用DNA-pol

：復(fù)制的主要酶，有解螺旋酶活性—polIIIDNA-pol

：在復(fù)制過程中起校讀、修復(fù)和填補(bǔ)缺口的作用—polI二、復(fù)制保真性的機(jī)制

DNA復(fù)制的保真性至少要依賴三種機(jī)制1.遵守嚴(yán)格的堿基配對規(guī)律；2.聚合酶在復(fù)制延長時對堿基的選擇功能；3.復(fù)制出錯時DNA-pol的即時校讀功能。在DNA-pol催化DNA聚合反應(yīng)的過程中，先要形成正確互補(bǔ)配對的氫鍵（非共價），然后才能形成3’→5’磷酸二酯鍵（共價鍵）。（一）復(fù)制的保真性和堿基選擇利用“錯配”實驗發(fā)現(xiàn)，DNApolⅢ對核苷酸的摻入具有選擇功能；嘌呤的化學(xué)結(jié)構(gòu)能形成順式和反式構(gòu)型，與相應(yīng)的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應(yīng)處于反式構(gòu)型；DNApolⅢ對嘌呤的不同構(gòu)型表現(xiàn)不同親和力，因此實現(xiàn)其選擇功能。A：DNA-pol的外切酶活性切除錯配堿基；并用其聚合活性摻入正確配對的底物。B：堿基配對正確，DNA-pol不表現(xiàn)活性。（二）DNA-pol的核酸外切酶活性和即時校讀三、復(fù)制中的分子解鏈及DNA分子拓?fù)鋵W(xué)變化DNA分子的堿基埋在雙螺旋內(nèi)部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。此過程需要：解螺旋酶（helicase）單鏈DNA結(jié)合蛋白（SSB）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（DNAtopoisomerase）（一）多種酶參與DNA解鏈和穩(wěn)定單鏈狀態(tài)解螺旋酶（helicase）：利用ATP供能，作用于氫鍵，使DNA雙鏈解開成為兩條單鏈引物酶（primase）：復(fù)制起始時催化生成RNA引物的酶單鏈DNA結(jié)合蛋白（singlestrandedDNAbindingprotein，SSB）：在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整DNA解旋酶分開雙螺旋的兩條鏈1.解旋酶（helicase）又稱DnaB蛋白；作用是利用ATP供能，解開DNA雙鏈；解螺旋酶在DnaA、DnaC蛋白的協(xié)助下，共同完成復(fù)制起始過程中解開DNA雙鏈的工作。2.單鏈DNA結(jié)合蛋白(singlestrandedDNAbindingprotein,SSB)作用：在復(fù)制中維持模板處于單鏈狀態(tài)并保護(hù)單鏈的完整性。SSB在大腸桿菌中，為由177個氨基酸殘基組成的同源四聚體；與DNA單鏈緊密結(jié)合，跨度約32個核苷酸單位；是不斷地結(jié)合、脫離的；有正協(xié)同效應(yīng)。（二）DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶（DNAtopoisomerase）解鏈過程中，DNA分子會過度擰緊、打結(jié)、纏繞、連環(huán)等現(xiàn)象解鏈過程中打結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)108局部解鏈后拓?fù)洚悩?gòu)酶：是一類可改變DNA拓?fù)湫再|(zhì)的酶。對DNA分子的作用是既能水解、又能連接磷酸二酯鍵?？伤沙贒NA超螺旋，有利于DNA解鏈。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ切斷DNA雙鏈中一股鏈，使DNA解鏈旋轉(zhuǎn)不致打結(jié)；適當(dāng)時候封閉切口，DNA變?yōu)樗沙跔顟B(tài)。反應(yīng)不需ATP。拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ切斷DNA分子兩股鏈，斷端通過切口旋轉(zhuǎn)使超螺旋松弛。利用ATP供能，連接斷端，DNA分子進(jìn)入負(fù)超螺旋狀態(tài)。（主要）拓?fù)洚悩?gòu)酶分類及作用機(jī)制拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ的作用拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ的作用解旋解鏈酶類的作用四、DNA連接酶（DNAligase）連接DNA雙鏈中的單鏈缺口 連接DNA鏈3'-OH末端和相鄰DNA鏈5'-P末端，形成磷酸二酯鍵，從而把兩段相鄰的DNA鏈連接成完整的鏈。反應(yīng)需要ATP。HO5′3′3′5′DNA連接酶ATP（NAD+）AMP5′3′5′3′功能只能連接堿基互補(bǔ)基礎(chǔ)上的雙鏈中的單鏈切口，沒有連接單獨存在DNA單鏈或RNA單鏈的作用。DNA連接酶在復(fù)制中起最后接合雙鏈中單鏈缺口的作用;在DNA修復(fù)、重組及剪接中也起縫合缺口作用;也是基因工程的重要工具酶之一。提供核糖3

-OH提供5

-P結(jié)果DNA聚合酶引物或延長中的新鏈游離dNTP去PPi(dNTP)n+1連接酶復(fù)制中不連續(xù)的兩條單鏈不連續(xù)→連續(xù)鏈拓?fù)涿盖袛唷⒄砗蟮膬涉湼淖兺負(fù)錉顟B(tài)DNA聚合酶，拓?fù)涿负瓦B接酶催化3

，5

-磷酸二酯鍵生成的比較

DNA復(fù)制過程中所需的酶和蛋白因子DNA聚合酶；引物酶；解螺旋酶；SSB；DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶；DNA連接酶;其它蛋白因子（DnaA、DnaC等）。第三節(jié)

原核生物DNA復(fù)制過程TheProcessofDNAReplicationinProkaryotes復(fù)制的體系底物(substrate):

dATP,dGTP,dCTP,dTTP聚合酶(polymerase):

依賴DNA的DNA聚合酶，簡寫為DNA-pol模板(template):

解開成單鏈的DNA母鏈引物(primer):

提供3

-OH末端，使dNTP可以依次聚合其他的酶和蛋白質(zhì)因子：拓?fù)洚悩?gòu)酶、解螺旋酶、單鏈DNA結(jié)合蛋白、引物酶、連接酶等一、復(fù)制起始復(fù)制起始：DNA解鏈形成引發(fā)體需要解決兩個問題：DNA解成單鏈，提供模板－辨認(rèn)復(fù)制起始點；－由拓?fù)洚悩?gòu)酶松弛超螺旋，解螺旋酶解開雙鏈，SSB結(jié)合到單鏈上使其穩(wěn)定。合成引物，提供3-OH末端；形成引發(fā)體－引發(fā)體引導(dǎo)引物酶到達(dá)適當(dāng)?shù)奈恢煤铣梢铩.Coli

基因圖（一）DNA解鏈DnaA辨認(rèn)E.coli的復(fù)制起始點E.coli的復(fù)制起始點在82等分位點，稱為oriC。oriC跨度為245bp，含3組串聯(lián)重復(fù)序列和2對反向重復(fù)序列。上游的串聯(lián)重復(fù)序列稱為識別區(qū)。

GATTNTTTATTT···GATCTNTTNTATT···GATCTCTTATTAG···5

3

1.DNA解鏈E.coli復(fù)制起始點oriC

11317293244

···TGTGGATTA-‖-TTATACACA-‖-TTTGGATAA-‖-TTATCCACA5866166174201209237245

串聯(lián)重復(fù)序列

反向重復(fù)序列5

3

3組13bp串聯(lián)重復(fù)序列2對反向重復(fù)9bp序列E.coli復(fù)制起始點oriC

DNA的解鏈DnaA蛋白辨認(rèn)復(fù)制起始點;結(jié)合oriC的4個9bp反向重復(fù)序列形成復(fù)制起始復(fù)合物;作用于oriC的3個13bp正向重復(fù)序列，DNA在這3個位點解鏈，形成開放型復(fù)合物。DnaB蛋白解旋酶作用解開DNA雙鏈，產(chǎn)生兩條復(fù)制模板鏈;激活引物酶DnaG蛋白;DnaB蛋白與引物酶結(jié)合，形成引發(fā)體。DnaC蛋白運送和協(xié)同DnaB原核生物起始解開雙鏈DNA的相關(guān)因子蛋白質(zhì)功能DnaA辨認(rèn)復(fù)制起始點解螺旋酶（DnaB）將DNA雙鏈解開為單鏈DnaC協(xié)同DnaB起作用SSB穩(wěn)定已解開的單鏈DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶防止DNA的打結(jié)和纏繞

DnaA

DnaB、DnaCDNA拓?fù)洚悩?gòu)酶引物酶SSB3

5

3

5

（二）

引發(fā)體和引物含有解旋酶、DnaC蛋白、引物酶和DNA復(fù)制起始區(qū)域的復(fù)合結(jié)構(gòu)稱為引發(fā)體。

3

5

3

5

引物是由引物酶催化合成的短鏈RNA分子。

引物3'HO5'引物酶引物酶(primase)DNA不能從頭合成，必須由RNA引物提供3'-OH末端；RNA引物（primer）：在DNA模板的復(fù)制起始部位由引物酶催化NTP的聚合，形成短片段的RNA，為DNA聚合提供3'-OH末端引物酶

(primase)：催化生成RNA引物的酶依賴DNA的RNA聚合酶對利福平不敏感在大腸桿菌，是dnaG基因的表達(dá)產(chǎn)物DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物DNA雙鏈′5′3′5′3拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物拓?fù)洚悩?gòu)酶與DNA雙鏈結(jié)合，解開超螺旋?！?′3′5′3DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物解鏈酶解開DNA雙螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物單鏈結(jié)合蛋白防止復(fù)螺旋′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過程拓?fù)洚悩?gòu)酶解鏈酶單鏈結(jié)合蛋白DNA聚合酶引物酶及引發(fā)體DNA連接酶引物引物酶合成引物′5′3′5′3DNA復(fù)制起始的過程（二）復(fù)制的延長復(fù)制的延長指在DNA-pol催化下，dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上，其化學(xué)本質(zhì)是磷酸二酯鍵的不斷生成。

5'

3'5'dATPdGTPdTTPdCTPdTTPdGTPdATPdCTP3'DNA-pol機(jī)制領(lǐng)頭鏈的合成前導(dǎo)鏈（領(lǐng)頭鏈）的連續(xù)復(fù)制隨從鏈的合成后隨鏈（隨從鏈）的不連續(xù)復(fù)制

同一復(fù)制叉由同一個DNA-polⅢ催化三、復(fù)制的終止原核生物基因是環(huán)狀DNA，雙向復(fù)制的復(fù)制片段在復(fù)制的終止點(ter)處匯合。隨從鏈上不連續(xù)性片段的連接5

5

5

DNA-polⅠOHP5

DNA-polⅠdNTP5

5

PATP

AMP+PPi5

5

DNA連接酶復(fù)制延長過程簡圖

oriC第四節(jié)

真核生物DNA生物合成過程TheProcessofDNABiosynthesisineukaryotes哺乳動物的細(xì)胞周期DNA合成期G1G2SM真核生物的DNA生物合成細(xì)胞能否分裂，決定于進(jìn)入S期及M期這兩個關(guān)鍵點。G1→S及G2→M的調(diào)節(jié)，與蛋白激酶活性有關(guān)。蛋白激酶通過磷酸化激活或抑制各種復(fù)制因子而實施調(diào)控作用。一、復(fù)制的起始真核生物每個染色體有多個起始點，是多復(fù)制子復(fù)制。真核生物復(fù)制起始點比E.coli

的oriC短。復(fù)制有時序性，即復(fù)制子以分組方式激活而不是同步起動。酵母DNA復(fù)制起始點為11bp富含AT的核心序列，稱為自主復(fù)制序列(ARS)。復(fù)制起始包括打開復(fù)制叉、形成引發(fā)體和合成引物。復(fù)制的起始需要DNA-pol

（引物酶活性）和pol

（解旋酶活性）參與。還需拓?fù)涿负蛷?fù)制因子(replicationfactor,RF)、增殖細(xì)胞核抗原(proliferationcellnuclearantigen,PCNA)在復(fù)制起始和延長中起關(guān)鍵作用。拓?fù)洚悩?gòu)酶，去除負(fù)超螺旋（使解旋酶容易解旋），去除復(fù)制叉前方產(chǎn)生的正超螺旋TolⅠ和TolⅡ連接岡崎片段DNA連接酶核酸酶，切除RNA引物RNAseHⅠ核酸酶，切除RNA引物FEN1DNA復(fù)制，核苷酸切除修復(fù)，堿基切除修復(fù)，具有解旋酶的活性Pol

/

合成RNA-DNA引物Pol

/引發(fā)酶與DNA-polⅢ的復(fù)合物功能相似，有依賴DNA的ATPase活性，結(jié)合于引物-模板鏈，激活DNA聚合酶，促使PCNA結(jié)合于引物-模板鏈RFC是可滑動的DNA夾子，激活DNA聚合酶和RFC的ATPase活性PCNA單鏈DNA結(jié)合蛋白，激活DNA聚合酶，使解旋酶容易結(jié)合DNARPA功

能蛋白質(zhì)真核DNA復(fù)制叉主要蛋白質(zhì)的類型和功能與原核基本相似3

5

5

3

領(lǐng)頭鏈3

5

3

5

親代DNA后隨鏈引物核小體二、復(fù)制的延長RNAseHⅠ/FEN1Dna2/FEN1切除RNA引物的兩種機(jī)制切除RNA引物有兩種機(jī)制依賴RNAseHⅠ/FEN1切除方式：首先RNAseHⅠ利用核酸內(nèi)切酶活性切割連接在岡崎片段5

端的RNA片段，在RNA-DNA引物連接點旁留下1個核糖核苷酸；然后FEN1利用5

3

核酸外切酶活性切除這最后一個核糖核苷酸。依賴Dna2/FEN1切除方式：解旋酶Dna2具有依賴DNA的ATPase和3

5

解旋酶活性，其解旋作用可以使前一個岡崎片段的5

端引物形成“蓋子”結(jié)構(gòu)，再由FEN1的內(nèi)切酶活性切除引物。三、復(fù)制的終止和端粒酶DNA復(fù)制與核小體裝配同步進(jìn)行。復(fù)制中岡崎片段的連接，復(fù)制子之間的連接。染色體DNA呈線狀，復(fù)制在末端停止。染色體兩端DNA子鏈上最后復(fù)制的RNA引物，去除后留下空隙。真核生物復(fù)制的終止染色體DNA呈線性，復(fù)制在末端停止

RNA引物被水解產(chǎn)生的空缺需端粒酶的作用來彌補(bǔ)5

3

3

55

3

3

5+5

3

3

3

3

5

5

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine,2009“發(fā)現(xiàn)端粒和端粒酶是如何保護(hù)染色體的”。他們的研究成果揭示，端粒變短，細(xì)胞就老化；如果端粒酶活性很高，端粒的長度就能得到保持，細(xì)胞的老化就被延緩。真核生物端粒的形成：端粒（telomere）是指真核生物染色體線性DNA分子末端的結(jié)構(gòu)部分，通常膨大成粒狀，由DNA和其結(jié)合蛋白組成。在維持染色體的穩(wěn)定性和DNA復(fù)制的完整性上有重要作用。功能?維持染色體的穩(wěn)定性?維持DNA復(fù)制的完整性結(jié)構(gòu)特點?由末端DNA序列和蛋白質(zhì)構(gòu)成。?末端DNA序列是多次重復(fù)的富含G、T堿基的短序列。TTTTGGGGTTTTGGGG…端粒結(jié)構(gòu)端粒酶(telomerase)端粒酶是一種RNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，它可以其RNA為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄過程對末端DNA鏈進(jìn)行延長。端粒酶的分子結(jié)構(gòu)端粒酶（telomerase）特點：由RNA和蛋白質(zhì)構(gòu)成的復(fù)合物為特殊的逆轉(zhuǎn)錄酶，能以自身的RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成端粒DNA功能：合成端粒DNA，維持端粒的長度端粒酶的組成端粒酶RNA(humantelomeraseRNA,hTR)端粒酶協(xié)同蛋白(humantelomeraseassociatedprotein1，hTP1)端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(humantelomerasereversetranscriptase，hTRT)爬行模型端粒酶的爬行模型（動畫演示）DNA聚合酶復(fù)制子鏈進(jìn)一步加工Inchwormmodel

端粒及端粒酶的意義成年人端粒比胚胎細(xì)胞端粒短；老化與端粒酶活性下降有關(guān)；腫瘤的發(fā)生與端粒酶活性有關(guān)；端粒