① 以原来的DNA两条链作为模板,四种dNTP为前
体,还需要Mg2+
② 作为模板的DNA需要解链
③ 半保留复制
④ 需要引物——主要是RNA,少数是蛋白质
⑤ 复制的方向始终是5′→3′
⑥ 具有固定的起点
⑦ 多为双向复制,少数为单向复制
⑧ 半不连续性
⑨ 具有高度的忠实性和进行性
Meselson 和Stahl的证明DNA半保留复制
Taylor以蚕豆根尖细胞为材料、使用放射性同
位素证明真核细胞DNA也是半保留复制
低剂量的[3H]-dT、高剂量的[3H]-dT、放射自显影
在复制叉中不连续合成的DNA片段称为冈崎片段,连续合
成的DNA子链被称为前导链,不连续合成的DNA子链被称
为后随链或滞后链。
① 由多个短的重复序列组成;
② 能够被多亚基的复制起始区结合蛋白识别;
③ 通常富含AT碱基对,这有利于DNA复制起动时的解链,因为AT碱基对含有的氢键数目低于GC碱基对。
DnaA蛋白识别复制起点,使DNA双链分开;
DnaB蛋白充当解链酶,连接到分开的双链上,继续解旋。
① DNA聚合酶
② DNA解链酶
③ 单链结合蛋白
④ DNA引发酶
⑤ DNA拓扑异构酶
⑥ DNA连接酶
⑦ 端聚酶(真核生物特有)
DNA聚合酶的全名是依赖于DNA的DNA聚合
酶,就是以DNA为模板,催化DNA合成的聚
合酶。
DNA聚合酶是参与DNA复制的主要酶,该酶
的许多性质直接决定了DNA复制的一些基本
特征。
一条肽链至少具有三种不同的酶活性5′→3′外切核酸酶
3′→5′外切核酸酶
5′→3′DNA聚合酶
不是大肠杆菌DNA复制的主要聚合酶
在多种需要短DNA合成的过程中起作用
在DNA修复中起主要作用
在DNA复制中,去除RNA引物,并填补随后留下的空缺。
催化DNA双螺旋解链
任何一种DNA解链酶都能够结合DNA,这种结合与
DNA序列无关
所有的DNA解链酶都具有移位酶活性
I型在作用过程中,只能切开DNA的一条链,
II型均为寡聚体蛋白,在作用过程中同时交错切开DNA的两条链II型拓扑异构酶主要参与DNA复制
原核细胞内切除RNA的酶是DNA聚合酶I或核糖核酸酶H。真核细胞负责切除RNA引物的是RNase HⅠ/FEN1或FEN1/Dna2。
DNA复制的起始——起始于OriC的识别,结束于引发
体的形成
DNA复制的延伸
(1)复制体的形成
(2)前导链合成
(3)后随链合成
(4)前导链合成和后随链合成之间的协调
DNA复制的终止和子代DNA的分离
① 需要模板、解链和解除转录过程中形成的正超螺旋
② 只能按照5′→3′的方向进行
① 不需要引物
② NTPs 代替dNTPs; UTP代替dTTP
③ 缺乏校对活性(错误率在1/104 ~1/105 nts)
④ 发生在特定的区域(不是所有的DNA序列)
⑤ 对于一个特定的基因而言,只有一条链转录
模板链(无意义链,Watson链)
编码链(有意义链,Crick链)
第一种被发现的合成核酸的酶是多聚核苷酸磷酸化酶(PNP )
① RNA聚合酶只有 5′→3′的聚合酶活性,无5′-外切酶或
3′-外切酶的活性。RNA聚合酶缺乏 3′-外切酶的活性是
转录忠实性不如复制的主要原因;
② RNA聚合酶本身就能促进DNA双链解链;
③ RNA聚合酶催化转录的从头合成,不需要引物;
④ RNA聚合酶的底物是NTP,而不是dNTP,由UTP代替
dTTP;
⑤ RNA聚合酶启动转录需要识别启动子;
⑥ RNA聚合酶的反应速度低,平均值只有50nt/秒。
所有的三类RNA由同一种RNA聚合酶催化
大肠杆菌的RNA聚合酶大小为465 k,含有2α, 1β, 1β′, 1, 1ω亚基
全酶
核心酶:2α, 1β, 1β', 1ω 抑制剂:利福霉素和利链霉素
不需要ρ因子,但需要RNA转录物3′-
端一段被称为终止子的序列。
在细菌,mRNA很少有后加工。但某些噬菌
体mRNA会发生最简单的剪切反应,将一个
多顺反子切割成单顺反子,也有某些噬菌体
的mRNA需要经过相对复杂的剪接反应才能
成熟(如T4噬菌体编码的胸苷酸合酶)。
疾病治疗
-例如离子辐射和化疗
如果受到的损伤不能及时被修复,可导致细胞的癌变和早衰。作为遗传物质的DNA分子在细胞内只有一个拷贝 DNA的互补双螺旋结构使得修复一个受损伤的DNA分子变得很容易