DNA合成

时间: 2021-12-26 09:04:39   阅读: 12

1、DNA复制的特点:
1.半保留复制:DNA在复制时,以亲代DNA的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子代DNA,每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链,这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservativereplication)。 2.有一定的复制起始点:DNA在复制时,需在特定的位点起始,这是一些具有特定核苷酸排列顺序的片段,即复制起始点(复制子)。在原核生物中,复制起始点通常为一个,而在真核生物中则为多个。
3.需要引物(primer):DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基(3'-OH)的RNA作为引物,才能开始聚合子代DNA链。RNA引物的大小,在原核生物中通常为50~100个核苷酸,而在真核生物中约为10个核苷酸。
4.双向复制:DNA复制时,以复制起始点为中心,向两个方向进行复制。但在低等生物中,也可进行单向复制。
5.半不连续复制:由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链,因此两条亲代 DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的,这一条链被称为领头链(leading strand)。而以5'→ 3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的,这条链被称为随从链(lagging strand)。DNA在复制时,由随从链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。冈崎片段的大小,在原核生物中约为1000~2000个核苷酸,而在真核生物中约为100个核苷酸。
2、DNA复制的条件:
1.底物:以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotidetriphosphate)为底物,即dATP,dGTP, dCTP,dTTP。
2.模板(template):以亲代DNA的两股链解开后,分别作为模板进行复制。
3.引发体(primosome)和RNA引物(primer):引发体由引发前体与引物酶(primase)组装而成。引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体;引物酶本质上是一种依赖DNA 的RNA聚合酶(DDRP)。
4.DNA聚合酶(DNA dependent DNA polymerase, DDDP):
⑴种类和生理功能:在原核生物中,目前发现的DNA聚合酶有三种,分别命名为DNA聚合酶Ⅰ(pol Ⅰ),DNA聚合酶Ⅱ(pol Ⅱ),DNA聚合酶Ⅲ(pol Ⅲ),这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。pol Ⅰ为单一肽链的大分子蛋白质,具有5'→3'聚合酶活性、 3'→5'外切酶活性和5'→3'外切酶的活性;其功能主要是去除引物、填补缺口以及修复损伤。pol Ⅱ具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性,其功能 不明。pol Ⅲ是由十种亚基组成的不对称二聚体,具有5'→3'聚合酶活性和3'→5'外切酶活性,与DNA复制功能有关。
5.DNA连接酶(DNA ligase):DNA连接酶可催化两段DNA片段之间磷酸二酯键的形成,而使两段DNA连接起来。该酶催化的条件是:① 需一段DNA片段具有3'-OH,而另一段DNA 片段具有5'-Pi基;② 未封闭的缺口位于双链DNA中,即其中有一条链是完整的;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。
6.单链DNA结合蛋白(single strand binding protein, SSB):又称螺旋反稳蛋白(HDP)。这是一些能够与单链DNA结合的蛋白质因子。其作用为:①稳定单链DNA,便于以其为模板复制子代DNA;②保护单链DNA,避免核酸酶的降解。
7.解螺旋酶(unwinding enzyme):又称解链酶或rep蛋白,是用于解开DNA双链的酶蛋白,每解开一对碱基,需消耗两分子ATP。
8.拓扑异构酶(topoisomerase):拓扑异构酶可将DNA双链中的一条链或两条链切断,松开超螺旋后再将DNA链连接起来,从而避免出现链的缠绕。
3、DNA生物合成过程:
1.复制的起始:
⑴预引发:
①解旋解链,形成复制叉:由拓扑异构酶和解链酶作用,使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开,形成两条单链DNA。单链DNA结合蛋白(SSB)结合在单链DNA上,形成复制叉。DNA复制时,局部双螺旋解开形成两条单链,这种叉状结构称为复制叉。
②引发体组装:由引发前体蛋白因子识别复制起始点,并与引发酶一起组装形成引发体。
⑵引发:在引发酶的催化下,以DNA链为模板,合成一段短的RNA引物。
2.复制的延长:
⑴聚合子代DNA:由DNA聚合酶催化,以亲代DNA链为模板,从5'→3'方向聚合子代
DNA链。
⑵引发体移动:引发体向前移动,解开新的局部双螺旋,形成新的复制叉,随从链重新合成RNA引物,继续进行链的延长。
3.复制的终止:
⑴去除引物,填补缺口: RNA引物被水解,缺口由DNA链填补,直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。
⑵连接冈崎片段:在DNA连接酶的催化下,将冈崎片段连接起来,形成完整的DNA长链。
⑶真核生物端粒(telomere)的形成:端粒是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分,通常膨大成粒状。线性DNA在复制完成后,其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。故需要在端粒酶(telomerase)的催化下,进行延长反应。端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体,它可以其RNA为模板,通过逆转录过程对末端DNA链进行延长。
4、DNA的损伤:
由自发的或环境的因素引起DNA一级结构的任何异常的改变称为DNA的损伤。常见的 DNA的损伤包括碱基脱落、碱基修饰、交联,链的断裂,重组等。

标签

声明

本站内容如无特殊说明均来自于网络,仅为学习及资料收集,不做任何盈利,不参与任何商业,不做任何指导,欢迎广大同行老师指教,如有侵犯您的版权请告知删除。