基礎生物化學第3章(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 和反式構型，與相應的嘧啶形成氫鍵配對，嘌呤應處于 反式構型 。 1. 遵守嚴格的堿基配對規律； 2. 聚合酶在復制延長時對堿基的選擇功能； 3. 復制出錯時 DNApol的及時校讀功能。 DNA復制的保真性至少要依賴三種機制 （四）復制中的分子解鏈及 DNA 分子拓撲學變化 DNA分子的堿基埋在雙螺旋內部，只有把DNA解成單鏈，它才能起模板作用。 解螺旋酶、引物酶和單鏈 DNA結合蛋白 E. Coli 基因圖 目 錄 ? 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) —— 復制起始時催化生成 RNA引物的酶 ? 單鏈 DNA結合蛋白 (single stranded DNA binding protein, SSB) —— 在復制中維持模板處于單鏈狀態并保護單鏈的完整 ?解螺旋酶（ unwinding enzyme） ，又稱解鏈酶或 rep蛋白，是用于解開 DNA雙鏈的酶蛋白，每解開一對堿基，需消耗兩分子 ATP。目前發現存在至少存在兩種解螺旋酶。 單鏈 DNA結合蛋白 ? 單鏈 DNA結合蛋白 （ single strand binding protein, SSB） 又稱螺旋反穩蛋白 （ HDP） 。這是一些能夠與單鏈 DNA結合的蛋白質因子 。其作用為： ① 使解開雙螺旋后的 DNA單鏈能夠穩定存在 ， 即穩定單鏈 DNA， 便于以其為模板復制子代 DNA； ② 保護單鏈 DNA， 避免核酸酶的降解 。 ?引發體 (primosome)由引發前體與引物酶（ primase）組裝而成。 ?引物酶本質上是一種依賴 DNA的 RNA聚合酶（ DDRP），該酶以 DNA為模板，聚合一段 RNA短鏈引物 (primer)，以提供自由的 339。OH，使子代 DNA鏈能夠開始聚合。 10 8 局部解鏈后 DNA拓撲異構酶 (DNA topoisomerase) 解鏈過程中正超螺旋的形成 目 錄 ? 拓撲異構酶作用特點 既能水解 、又能連接磷酸二酯鍵 拓撲異構酶 Ⅰ 拓撲異構酶 Ⅱ ? 分 類 拓撲異構酶 Ⅰ 切斷 DNA雙鏈中 一股 鏈，使 DNA解鏈旋轉不致打結；適當時候封閉切口， DNA變為松弛狀態 。 反應 不需 ATP。 拓撲異構酶 Ⅱ 切斷 DNA分子 兩股 鏈，斷端通過切口旋轉使超螺旋松弛。 利用 ATP供能 ，連接斷端， DNA分子進入負超螺旋狀態。 ?作用機制 目 錄 （五） DNA連接酶 連接 DNA鏈 3?OH末端和相鄰 DNA鏈 5?P末端 ， 使二者生成磷酸二酯鍵 ， 從而把兩段相鄰的 DNA鏈連接成一條完整的鏈 。 ? DNA連接酶 (DNA ligase)作用方式 POOOOHO 5’ P O O O O 3’ 3’ 5’ DNA連接酶 ATP ADP 5’ 3’ 5’ 3’ ? DNA連接酶催化的條件是： ① 需一段 DNA片段具有 339。OH， 而另一段 DNA片段具有539。Pi基； ② 未封閉的缺口位于雙鏈 DNA中 ， 即其中有一條鏈是完整的； ③ 需要消耗能量 ， 在 原核生物中由 NAD+供能 ， 在真核生物中由 ATP供能 。 ?DNA連接酶在復制中起最后接合缺口的作用 。 ?在 DNA修復 、 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 。 ?功能 三、 DNA生物合成過程 The Process of DNA Replication 復制的起始 需要解決兩個問題： 1） DNA解開成單鏈，提供模板。 2）合成引物，提供 3?OH末端。 （一）原核生物的 DNA生物合成 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 TGTGGATTA‖ TTATACACA‖ TTTGGATAA‖ TTATCCACA 58 66 166 174 201 209 237 245 串聯重復序列 反向重復序列 5? 3? 5? 3? a. DNA解鏈 Dna A Dna B、 Dna C DNA拓撲異構酶 SSB 3? 5? 3? 5? b. 引發體和引物 含有解螺旋酶、 DnaC蛋白、引物酶和 DNA復制起始區域的復合結構稱為引發體。 3? 5? 3? 5? 引物是由引物酶催化合成的短鏈 RNA分子。 引物 復制的起始 DNA復制的起始階段 ， 由下列兩步構成 。 預引發： 1． 解旋解鏈 ， 形成復制叉： ? 由拓撲異構酶和解鏈酶作用 ， 使 DNA的超螺旋及雙螺旋結構解開 ， 堿基間氫鍵斷裂 ， 形成兩條單鏈 DNA。 單鏈 DNA結合蛋白 （ SSB） 結合在兩條單鏈 DNA上 ， 形成復制叉 。 ? DNA復制時 ， 局部雙螺旋解開形成兩條單鏈 ， 這種叉狀結構稱為 復制叉 。 2． 引發體組裝： ? 由蛋白因子 （ 如 dnaB等 ） 識別復制起始點 ， 并與其他蛋白因子以及引物酶一起組裝形成引發體 。 引發： ? 在引物酶的催化下，以 DNA為模板，合成一段短的 RNA片段，從而獲得 339。端自由羥基（ 339。OH）。 復制的延長 復制的延長指在 DNApol催化下 ， dNTP以dNMP的方式逐個加入引物或延長中的子鏈上 ，其化學本質是磷酸二酯鍵的不斷生成 。 聚合子代 DNA： ? 由 DNA聚合酶催化，以 339。→539。 方向的親代