文档介绍：第十三章核酸的生物合成   本章主要讨论DNA的生物合成即DNA的半保留复制;RNA生物合成即DNA到RNA的转录。现加上下一章蛋白质的生物合成内容(即翻译过程),就构成了分子遗传学中心法则。
第一节 DNA的复制与修复
研究DNA复制的目的就是要了解三个问题。
第一、子代DNA为什么能够直接地获得新DNA的遗传信息?
第二、复制是怎样进行的
第三、生物体是怎样对DNA复制进行调控的?
一、DNA的半保留复制(P321 图19-1 P321 图19-1)
在DNA复制过程中,每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条则是新合成的,这种复制方式称为半保留复制。实验证明见课本。
生物意义:DNA的半保留复制机制可以说明DNA在代谢上的稳定性。
(一)、反应所需的条件及反应的特点:
(1)原料(或底物):四种5′三磷酸脱氧核苷(dNTP),缺一不可。
(2)模板及辅助因子:DNA模板、Mg2+(或Mn2+)或DNA二条链(一条链为模板,一条链为引物)
(3)引物链:具有自由3′-OH的RNA或DNA片段(约10个核苷酸)
(4)反应:由引物末端3′-OH与进入的5′三磷酸脱氧核苷的α磷酸残基化合,生成酯键(3′5′磷酸二酯键,并脱下焦磷酸)
(5)方向:DNA 链由5′→3′方向延长
(6)能量:来自α与β之间的高能磷酸键裂解
(7)四种dNTP参加反应的先后顺序,由DNA模板决定,受碱基配对支配;而不受四种dNTP相对浓度的影响。
(8)产物DNA的性质与模板相同。这说明DNA聚合酶是一种模板指导的酶。
二、参加复制过程的主要酶及作用
 DNA是由脱氧核糖核苷酸聚合而成,参加聚合反应的酶包括多种DNA聚合酶以及DNA连接酶。
(一)大肠杆菌中DNA聚合酶:(含Zn2+)(DDDP)
(1)DNA聚合物Ⅰ(又称Kornberg酶)的特殊作用:(是一个多功能酶)
①去除引物及填补间隙作用:在DNA复制过程中,可将引物RNA水解下来,并催化合成DNA片段以填补间隙。
②DNA聚合酶作用:催化DNA链由5′→3′方向延长。
③校正错误作用:它可将DNA链的末端接上的错误核苷酸水解下来,然后再催化接上一个正确的核苷酸。即由3′端水解DNA链,具有3′→5′核酸外切酶的作用。
④修复损坏及变异作用:即由5′端水解DNA链,具有5′→3′核酸外切酶作用。(详见后面介绍)
⑤由3′端使DNA链发生焦磷酸解。
⑥催化无机焦磷酸盐与脱氧核糖核苷三磷酸之间的焦磷酸基交换。
(2)DNA聚合酶Ⅱ特殊作用:目前尚不大清楚,可能在DNA修复中起作用。
(3)DNA聚合酶Ⅲ的特殊作用:主要参与绝大多数新的DNA的合成。
DNA聚合酶Ⅰ . 109Kdal 单一多肽链,聚合1000个核苷酸/分/分子
DNA聚合酶Ⅱ . 120Kdal 单一多肽链,聚合2000个核苷酸/分/分子
DNA聚合酶Ⅲ . 180Kdal 单一多肽链,聚合50000个核苷酸/分/分子
(二)DNA连接酶及作用:DNA聚合酶能催化DNA片段及链的延长合成,但不能将DNA断片连接起来,这种连接反应是由DNA连接酶来催化的。DNA连接酶不单是DNA复制所必需的,而且也是在DNA损伤修复及基因重组中不可缺少的酶。
连接双股DNA中的一股存在的缺口,
不能连接单股DNA 。
(三)拓扑异构酶:
生物体内DNA分子通常处于负超螺旋状态.
拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶的作用
拓扑异构酶的作用是使DNA的超螺旋的圈数增加或者减少。
此作用需要ATP分解提供能量。