分子生物学--DNA的复制

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1、MolecularBiologyBiotechnologyInstituteHuDongweihudw@zju.edu.cn第三章DNA的复制一、半保留复制Semi-conservationreplication以每条链为模板，按碱基互补配对原则由DNA聚合酶催化合成新的互补链。二、复制起点和复制子Originofreplication(ori)andrepliconDNA复制从特定位置开始，即复制起点，然后向两边进行复制。原核生物DNA分子为一个复制子；而真核生物每个DNA分子有多个复制子，每个复制子长约50-200kb。二、复制起点和复制子Origin

2、ofreplication(ori)andreplicon复制起点有特殊的序列结构：A.反向重复序列，即回文结构(palindrome)，与复制酶系统的识别有关；B.启动子序列。C.呼吸区序列三、半不连续复制Semi-discontinuousreplicationDNA生物合成方向为5'→3'延伸合成。在复制起点向两侧复制形成两个复制叉(replicationforks)。前导链(leadingstrand)的合成是连续的；后续链(laggingstrand)以冈崎片段(Okaxakifragments)的形式分段合成，再连接。四、参与DNA复制的酶与蛋

3、白螺旋酶(Helicase)利用ATP的能量，促使DNA在复制叉打开为单链。E.coli中一种为螺旋酶I或螺旋酶III，与后续链的模板DNA结合沿5'→3'方向运动；第二种为Rep蛋白，和前导链的模板DNA结合沿3'→5'方向运动。2单链DNA结合蛋白(SSBP)E.coli的SSBP为四聚体，可结合32bp。SSBP使单链DNA呈伸展状态，有利于单链DNA作为模板。SSBP防止单链DNA重新配对或被降解。催化DNA不同超螺旋状态之间的转变。A.拓扑异构酶I：双链解旋切断形成“酶-DNA“共价中间物DNA连接。不需辅助因子。B.DNA旋转酶(DNAg

4、yrase)：拓扑异构酶II，引入DNA分子负超螺旋。需要ATP。DNA拓扑异构酶(Topisomerase)4引物酶(Primase)DNA的复制需要RNA引物。E.coli引物酶由dnaG基因编码，60KD，单细胞50-100个分子。在某些单链噬菌体和质粒DNA复制时，引物的合成是由RNA聚合酶催化的。引物酶与一般RNA聚合酶的区别：（1）对雷米封不敏感，而RNA聚合酶则敏感；（2）可以利用核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸两种底物；（3）只在复制起点处合成RNA引物而引发DNA的复制。5DNA聚合酶(DNAPolymerase,DNAPol)基本特性：（1）

5、以dNTP为底物催化合成DNA；（2）需要模板和引物；（3）DNA合成的方向是5‘3’。109kD多肽，每个细胞有约400分子。模板专一性和底物专一性均较差。除了聚合酶活性外，DNAPolI酶还具有：（1）3‘→5’外切酶活性（2）5‘→3’外切酶活性DNA聚合酶活性和5‘→3’外切酶活性协同作用，可以进行缺口平移(Nicktranslation)。A．E.coliDNA聚合酶I(DNApolI)120kD，每个细胞约有100个酶分子，活性为DNAPolI的5%。催化特性：(1)补平作用：最适模板为双链DNA中间有空隙的单链DNA部分；(2)具有3'→5

6、'外切酶活性，但无5'→3'外切酶活性。(3)可能在DNA的损伤修复中有一定作用。B．E.coliDNA聚合酶II(DNApolII)DNA复制所必需的酶；多种亚基，每个细胞中10-20个分子。具有3‘→5’和5‘→3’外切酶活性。3‘→5’外切酶活性的最适底物是单链是DNA；5'→3'外切酶活性要求有单链DNA为起始作用底物，但一旦开始后，便可作用于双链区。C．E.coliDNA聚合酶III(DNApolIII)功能polⅠpolⅡpolⅢ聚合作用5'→3'++外切酶活性3'→5'+++外切酶活性5'→3'+++模板及引物的选择完整的DNA双链－－－带引

7、物的长单链DNA+－－带缺口的双链DNA+－－双链而有间障的DNA+++一般性质分子量109kD120kD＞140kD每细胞中的分子量40017-10010-20结构基因polApolBpolC(1)DNA聚合酶a，300kD，4或5个亚基组成，占总量的80-90%，主要负责染色体DNA的复制。(2)DNA聚合酶b，45kD，单链，主要修复核内DNA。D．真核生物的DNA聚合酶(3)DNA聚合酶g，140kD，负责线粒体DNA的复制。(4)DNA聚合酶δ，与原核生物的聚合酶类似，具有3‘→5’核酸外切酶活性。除了DNA聚合酶δ，其它DNA聚合酶均没有3'→

8、5'或5'→3'外切酶活性。DNApolymerasesinhum