2022年分子生物学大纲.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 分子生物学目录第一章绪论 2 4 第六章 RNA的转录与加工8 5 其次章核酸的结构及性质第七章蛋白质的生物合成5 第三章 DNA复制 4 2 第八章分子生物学技术4 第四章 DNA损耗与修复2 第九章原核基因表达调控第五章可转移的遗传因子第十章真核基因表达调控4 第一章绪论DNA Double Helix model:1953 Watson & Crick 基因的基本属性 : 1. 基因的自我复制 2. 基因掌握性状的表达 3. 基因的突变以DNA, protein为核心以生物化学为基础Crick ： . 我本人的思想是基于两个基本原理,我称

2、之为序列假说和中心法就 序列假说：核酸片段的特异性完全由其碱基序列所打算,而且这种序列是某一蛋白质的氨基酸序列的密码；中心法就：信息一旦进入蛋白质,它就不行能再输出 分子生 物学的三大原就1. 构成生物大分子的单体是相同的 共同的核酸语言、共同的蛋白质语言 2. 生物遗传信息的表达的中心法就相同 3. 生物遗传信息的表达的中心法就相同个性高级结构生物大分子之间的互作农业是现代生物学讨论与应用最为宽阔,重要的领域其次章 核酸与染色体的结构和性质2.1 DNA 是遗传物质 . 2.1.1 转化试验 . 2.1.1.1 Griffith 的发觉2.1.1.2 Avery 等人的试验名师归纳总结 -

3、- - - - - -第 1 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - .2.1.2 化学试验2.2 DNA 的结构2.2.1 DNA的一级结构. 定义： DNA的一级结构指的是 DNA分子内碱基的排列次序；2.2.2 DNA一级结构的方向性. DNA链的方向总是懂得为从 5 P端 到 3-OH 端；. DNA分子总是由脱氧核糖核苷酸组成,核糖的 2 位总是 H；. RNA分子的核糖的 2 位总是 OH基；DNA一级结构的多样性. 编码蛋白质的遗传信息的多样性Pro 的相互. 用于调控的序列具有多样性. 两种不同遗传信息的比较相同点：都不是简洁地以其一级结构发挥作用,而

4、依靠于与作用；不同点：编码蛋白质氨基酸组成的信息剧烈依靠酶系或蛋白质结构来进行基因表达,而调控序列不仅依靠蛋白质作用而且利用自身的双螺旋空间结构的转变来负责基因活性的挑选性表达；2.2.3 DNA的二级结构DNA链反向平行盘绕所形成的双螺旋结构； 1每一单链具有 3.2.3.1 定义： DNA的二级结构指的是由两条5 3极性2 两条单链间以氢键连接3 两条单链,极性相反,反向平行4 以中心为轴,向 右回旋 B-form5 双螺旋中存在大沟 2.2nm,小沟 1.2nm 2.2.3.2 理化特性及维护二级结构稳固的力 主链 碱基对 大沟和小沟 螺距2.2.3.3 DNA 二级结构的基本特点. D

5、NA 分子是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕而成的；. DNA 分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排在外侧,构成基本骨架；碱基排列在内侧；. 两条链上的碱基通过氢键结合,形成碱基对；A 总是与 T 配对, G总是与 C配对；2.2.3.4 DNA 二级结构的不均一性. DNA 上的回文序列（inverted repeats）. DNA 上的富含 AT 序列. 嘌呤、嘧啶的排列次序对双螺旋稳固性影响2.2.3.5 DNA 二级结构的多样性. 通常情形下, DNA的二级结构分为两大类：一类是右手螺旋的,如 BDNA、ADNA、C-DNA等；另一类是局部的左手螺旋,如 Z DNA；. 自然状态下的

6、DNA大多为 B-DNA；. 1953 年, Watson 和 Crick 首次提出了 DNA的反向平行双螺旋模型,该模型所描述的就是 BDNA；其他 DNA螺旋结构名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三螺旋 DNA 四螺旋 DNA 2.2.4 DNA 的变性和复性. 2.2.4.1 呼吸作用双链 DNA中配对碱基的氢键总是处于不停的断裂和再生状态之中,特殊是稳固性较低的富含 A-T 的区段, 氢键的断裂和再生更为明显；在微观上常常表现为瞬时的泡状结构,这种现象称为 DNA的呼吸作用；. 2.2.4.2 甲醛试验 把

7、标准 DNA放到含有甲醛的溶液当中,发觉随时间推移,吸光性显现变化（增加）,表示 DNA由双链变成了单链；这是由于 DNA上的 NH2在甲醛作用下发生了缩醛反应,使 DNA双链不行逆地解开,这个过程又称为甲醛的变性作用；.定义：双螺旋DNA溶解成单链的现象称为DNA变性；DNA分子变性 DNA denaturation D.S. DNA S.S. DNA 加温 , 极端 pH, 尿素 , 酰胺变性过程的表现 DNA粘度降低 DNA 沉降速度加快 DNA分子的 A 260 nm UV 值上升核酸在 260nm具有剧烈的吸取峰,结构越有序,吸取的光越少；游离核苷酸比单链的 RNA或 DNA吸取更多

8、的光,而单链 RNA或 DNA的吸取又比双链 DNA分子强；2.2.4.3 增色效应、减色效应和 Tm值单链和双链 DNA的 A260吸取值不同；以 50 g/mlDNA 溶液测量,分别为：双链 DNA A260=1.00 单链 DNA A260=1.37双链 DNA缓慢加热,其溶液对紫外光的吸取值增加,叫增色效应,而单链 削减,叫减色效应；DNA缓慢降温,其对紫外光的吸取值依据 DNA的变性作用, 以 260nm紫外光吸取值与温度变化作图,可得到一条 S 形曲线, 在相当狭的一个范畴内,增色效应显现一个跳动；通常以紫外吸取值达到最大值的一半时的温度也就是 DNA的碱基有 50%发生变性时的温

9、度称为融点 Tmmelting temperature,Tm2.2.4.5 复性变性后的 DNA用某种方法处理后,使之重新形成自然 DNA的过程叫做复性或退火；复性是一个比较慢的过程；. 1A 1B 1C 1D.ATGA.ATGA.CCCC.ATGA. 1C 1D.TACT.TACT.GGGG.TACT. 1A 1B 2.2.5 DNA的高级结构超螺旋与拓扑异构现象负超螺旋 - 拓扑异构酶 / 溴乙锭 - 放松 DNA-拓扑异构酶 / 溴乙锭 - 正超螺旋DNA超螺旋结构名师归纳总结 .超螺旋第 3 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 超

10、螺旋,简洁地说就是螺旋的螺旋,或者我们假定双螺旋存在一个中心轴,这条中心轴再形成螺旋；超螺旋的形成不是一个随机过程,而是在 DNA双螺旋存在一种结构张力时才会形成；由于 DNA双螺旋的盘绕过度或不足,使 DNA分子处于一种张力状态；在封闭环状 正、负超螺旋. 正超螺旋DNA分子中这种张力不能释放出来,就会形成超螺旋；中心轴的盘绕同双螺旋两条链盘绕的方向相同,也就是同解链方向相反；正超螺旋使螺旋更加紧密,所以把正超螺旋叫过分盘绕 DNA；. 负超螺旋负超螺旋能让 DNA分子通过调整双螺旋本身的结构来削减这种张力,一般是以削减每个碱基对旋转,即放松两股链彼此的盘绕,所以把具有负超螺旋的 DNA叫盘

11、绕不足 DNA；超螺旋的生物学意义. 超螺旋可能有两方面的生物学意义：1 超螺旋 DNA比放松型 DNA更紧密,使DNA分子体积变得更小,得以包装在细胞内；2 超螺旋能影响双螺旋的解链程度,因而影响 DNA分子与其他分子,如酶、蛋白质分子的相互作用；DNA拓扑异构体具有完全相同次序,而链环数值不同的 DNA,称为拓扑异构体；在封闭环状 DNA 分子中链环数值的转变,即拓扑异构体之间的互变,只有在一条链或两条链有了缺口时才能发生,通常要有酶来催化,此种酶叫拓扑异构酶；I 型异构酶能在一股链上产生一个缺口,而2.3 染色体2.3.1 染色体概述染色体的结构要素II 型异构酶能在两股链上产生缺口；1

12、 着丝粒（ centromere ）：细胞分裂时染色体与纺锤丝相连结的部位,为染色体的正常分别所必需；在着丝粒附近有高度重复的卫星DNA（长约 510 bp 、方向相同的高度重复序列）,它们不能与组蛋白结合,形成常染色质区域；2 端粒 telomere：真核生物线状染色体分子末端的DNA区域；端粒 DNA的特点与功能：. 有很多短的正向重复序列；. 端粒的末端都有一条 12-16 碱基的单链 3端突出；. 端粒 DNA末端不能被外切核酸酶和单链特异性的内切核酸酶识别；. 端粒的功能：防止 DNA末端降解,保证染色体的稳固性和功能原核：简洁,没有核膜包围形成真正的细胞核,核酸分子常暴露存在整个细

13、胞中,与少量蛋白质结合,这些蛋白质有些与 DNA的折叠有关,另外的参与DNA复制、重组和转录过程；真核：染色体位于细胞核的核仁内, DNA 与 Pro（组与非组蛋白）完全融合,Pro/DNA 的质量比 2/1 ；原核与真核染色体 DNA比较. 原核生物中一般只有一条染色体且大都带有单拷贝基因,只有很少数基因如 rRNA基因是以多拷贝形式存在；. 整个染色体 DNA几乎全部由功能基因与调控序列所组成；. 几乎每个基因序列都与它所编码的蛋白质序列呈线性对应状态；2.3.2 真核生物的染色体. 真核生物的染色体在细胞生活周期的大部分时间里都以染色质的形式存在；染色质是一种纤维状结构,称为染色质丝；它

14、是由最基本的单位- 核小体串联而成的；这里有一系列的结构等级：DNA 和组蛋白构成核小体,核小体再绕成一个中空的螺线管成为染色质丝,染色质丝再与很多非组蛋白结合进一步螺旋化形成染色体；名师归纳总结 .组成： DNA和蛋白质；结构相对稳固；能够自我复制；能够指导蛋白质的合成；.特点：体细胞是二倍体,性细胞是单倍体；第 4 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 能够产生可遗传的变异；2.3.2.1 蛋白质. 染色体上的蛋白质主要包括组蛋白和非组蛋白；. 组蛋白是染色体的结构蛋白,它与 DNA组成核小体；. 真核生物的染色体一般有 5 种主要的组

15、蛋白,分别命名为：H1、H2A、H2B、H3和 H4；. 在 5 种组蛋白中, H1 富含赖氨酸, H3、H4富含精氨酸；. 鸟类、鱼类和两栖类的红细胞染色体不含 H1而代之以 H5；. 在某些物种的精子中,染色体的结构蛋白是鱼精蛋白；. 非组蛋白主要包括与复制和转录有关的酶类、与细胞分裂有关的蛋白等；2.3.2.2 核小体的装配. 核小体：指的是 168bp 长度的 DNA与一组组蛋白构成的致密结构,是构成真核生物染色质的基本单位；. 装配过程：两分子的 H3和两分子的 H4 先形成四聚体,然后由 H2A和 H2B形成的异二聚体在该四聚体的两侧分别结合而形成八聚体；长 146bp 的 DNA

16、按左手螺旋盘绕在八聚体上 1.8 周,形成核小体的核心颗粒；核心颗粒两端的 DNA各有 11bp 与 H1 结合,形成完整的核小体；2.3.3 真核生物的基因组. 基因：是指表达一种蛋白质或功能 RNA的 遗传物质的基本单位；. 基因组 genome 原核：就是它的整个染色体；真核：一个物种单倍体染色体数目；2.3.3.1 C 值冲突. C值：单倍体基因组中的 DNA含量；. 不同物种的 C值有很大差异：C值冲突 c-value paradox（定义）：. 在结构和功能相像的物种中,甚至在亲缘关系相近的物种中,C值差异大；. 在不同进化阶元中,某些低等生物的 C值比高等生物的 C值仍大；2.3

17、.3.2 真核生物基因组不同拷贝的序列组分单一拷贝的非重复序列 在基因组中只存在一个拷贝；轻度重复序列 在基因组中只有 2-10 个拷贝,主要是组蛋白和 tRNA 等基因；中度重复序列 这类序列的重复次数在数十到数百次之间；高度重复序列 有几百到几百万个拷贝；卫星 DNA 把基因组 DNA切成数千个 bp 的片段,进行氯化铯密度梯度离心；对一个物种来说,其浮力密度曲线是一条掩盖肯定浮力密度范畴的一条宽带,但是有些 DNA片段却含有反常高或低的 G+C含量,常会在主 DNA带的邻近显现几条次带,其浮力密度曲线显现在主带的前面或后面；G+C含量的变化, 使它们与大多数 DNA具有不同的浮力密度,浮

18、力密度略重或略轻的 DNA即是所谓的卫星 DNA；卫星 DNA是一种 高度重复序列；2.3.3.3 真核生物基因组的结构特点基因组分子量较大；真核生物 DNA常和组蛋白结合形成染色体；DNA集中在细胞核区,转录在核内,翻译在细胞质中；真核生物基因组多形成断裂基因；真核生物 DNA序列中有很多重复序列和不编码序列；真核生物的编码基因常以单拷贝存在,无操纵子形式；2.3.4 原核生物的基因组3.3.4.1 原核生物基因组的特点DNA是暴露的, 不形成染色体；能够最经济地利用 DNA序列,除掌握区域外, 很少有不编码的 DNA序列； 原核生物把功能相关的一系列基因高度集中在一起,形成一个操纵子；基因

19、组中几乎没有重复序列；原核生物由于没有细胞核,转录和翻译是同步进行的；2.3.4.2 几种原核生物的基因组第 5 页,共 32 页 x174 5386bp 11 个基因 3 个操纵子.5.GAAGGAGUGAUGUAAUGUCUAAAG.3 x174 的 mRNA的一段序列.5.GAAGGAGUGAUGUAA.3 基因 DmRNA的 3 端序列.5.AUGUCUAAA. 基因 JmRNA的 3 端序列名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - . 5.GAAGGAGUGA.3 基因 EmRNA的 3 端序列E.Coli 4.6*10 6bp 噬菌体

20、 48502bp 基因与基因概念的进展基因是生物体遗传信息的基本单位,其本质是 DNA（有的生物基因组是 RNA）,简洁的说,基因是合成一种功能蛋白或 RNA分子所必需的全部 DNA（RNA）序列；原核生物和真核生物的基因有较大的不同,一个典型的真核基因包括：编码序列外显子；插入外显子之间的非编码序列内合子；5- 端和 3- 端非翻译区 UTR；调控序列（可位于上述三种序列中）；原核生物与真核生物的基因比较：1. 真核生物除配子外,染色体成对,所以同源DNA分子两个；原核生物只有一个DNA（RNA）分子；2. 真核生物基因转录为单顺反子；原核生物基因具有操纵子结构,转录为多顺反子；3. 真核生

21、物 DNA重复次序较多；原核一般不具重复序列；4. 真核生物基因非编码区部分大于编码区部分,无基因重叠现象；原核生物基因编码区部分大于非编码区部分,基因有重叠现象；5. 真核生物有内含子（不连续基因或者断裂基因）；原核生物一般无；6. 真核生物 DNA复制多起点；原核生物 DNA复制单起点；基因概念的进展1 移动基因（跳动基因）2 断裂基因 3 假基因是一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同,但却不能表达或者表达反常,不能产生有功能的基因产物的失活基因； 4 重叠基因2.4 RNA 核酸是生物体内重要的高分子化合物,它储存着生物体全部遗传信息；除 核酸 RNA； RNA有很多种类,它们具

22、有不同的生物功能；2.4.1 RNA 分子的结构特点DNA外,在生物体内仍存在着另一种RNA通常是单链 RNA分子核苷酸中的糖是核糖而不是脱氧核糖 4 种碱基中没有胸腺嘧碇,而有尿嘧啶2.4.2 RNA 的种类细胞含量最多的几类 RNA分子主要的生物功能是参与蛋白质的生物合成；第一类 RNA分子叫做信使 RNA（mRNA）它的生物学功能是从 DNA上把遗传密码即蛋白质中氨基酸排列次序的信息接受过来,并起模板作用来合成蛋白质；一般来讲,一种蛋白质就有一种与之相对应的 mRNA分子,但有的 mRNA分子可以翻译出几条蛋白质分子；mRNA在代谢上是不稳固的；其次类是转运 RNA（tRNA）；生物体内

23、存在着与 20 种氨基酸对应的 tRNA分子；它们在代谢上也是稳固的,在蛋白质的生物合成过程中起接受、转运和掺入氨基酸的作用；第三类是核糖体RNA（rRNA）；原核生物有三种rRNA（5srRNA16srRNA23srRNA ）, 真核生物有4 种（ 5s,5.8s,18s和 28srRNA）；这些 RNA分子在代谢上特别稳固,是生物体内蛋白质合成的“ 机器” 核糖体的重要成分；上述三类 RNA都存在于细胞质中,它们行使生物学功能的主要场所在核糖体上；在真核生物的线粒体和叶绿体里存在着独立的蛋白质合成系统,也有这几类 胞质中的不完全相同；RNA分子,但是其大小和结构和细此外生物体内仍存在着多种

24、具有特定生物功能的 RNA分子,例如,参与起动 DNA复制的引物 RNA,在某些肿瘤病毒中存在着一些类似 tRNA的分子是逆转录酶的引物,参与 DNA的合成；在某些细菌中有的 tRNA 分子在细胞壁合成时是甘氨酸的载体；仍有一些 RNA分子是一些酶活性不行缺少的组成成分,例如兔肌 1,4-2- 匍聚糖分枝酶含有 31 个核苷酸的 2.8sRNA 分子, 特异性地作用于 tRNA 前体的 RNAaseP中有 77%的成份是核糖核酸酶；真核细胞的核内仍存在着很多小分子 RNA（ snRNA）, 其大小从 4S到 8S 不等,大约由 80260 个核苷酸构成其中有些 snRNA在 RNA成熟过程式中

25、起重要作用；另外,仍有一些染色质结合的 RNA（chRNA）其生物学功能尚不清；2.4.3 前体 RNA 绝大多数 RNA分子都是在细胞核内合成的；核内存在着各种 RNA的前体,例如 tRNA前体、 rRNA前体和 mRNA；这些前体 RNA的分子量要比对应成熟的 RNA的大得多；例如哺乳动物肝细胞的 rRNA 的前体是 45s 细胞核 RNA（nRNA）,在成熟过程中产生 41snRNA,32snRNA和 20snRNA等中间物,最终相应地成为 28s、5.8s 和 18sRNA；前体 RNA都是由细胞核 DNA转录产生的,经过剪切、装配和修饰成为成熟的 tRNA、rRNA和 mRNA,进入

26、细胞质各名师归纳总结 第 6 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 自行使其生物功能有人把在细胸核内合成后离开细胞核去行使生物功能的RNA分子称作迁移性RNA（Migrating RNA）,而把始终存在于细胞核内的称作非迁移性RNA（Nonmigrating RNA ）；第三章 DNA 的复制定义：亲代双链 DNA分子在 DNA聚合酶的作用下,分别以每单链 DNA 分子为模板,聚合与自身碱基可以互补配对的游离的 dNTP, 合成出两条与亲代 DNA分子完全相同的子代 DNA分子的过程；3.1 DNA 复制的基本机理 DNA 由两条螺旋的多核

27、苷酸链组成,两条链的碱基通过A:T 和 G:C 之间的氢键联结在一起；在复制过程中第一两条链间的氢键破裂并使双链解旋和分开,然后以每条链为模板,按碱基互补配对原就 A:T ,G:C,由 DNA聚合酶催化合成新的互补链,结果由一条链成为互补的两条链,这样新形成的两个 DNA分子与原先的 DNA分子的碱基序列完全相同；在此过程中,每个子代 DNA的一条链来自亲代 DNA,另一条链就是新合成的；这种复制方式称此过程中,每个子代 DNA的一条链来自亲代的 DNA,另一条链就是新合成的；这种复制方式称为半保留复制 semi conservative replication；1958 年 Meselson

28、 和 Stahl 的试验首次有力地支持了半保留复制方式；他们先将大肠杆菌放在 15NH4C1培育基中生长 15 代,使几乎全部的 DNA都被 15N标记后,再将细菌移到只含有 14NH4C1的培育基中培育；随后,在不同的时间取出样品,用十二烷硫酸钠 SDS裂解细胞后,将裂解液放在 CsC1 溶液中进行密度梯度离心 140000g ,20小时 ；离心终止后,从管底到管口,溶液密度分布从高到低形成密度梯度；DNA分子就停留在与其相当的 CsC1密度处,在紫外光下可以看到形成的区带；14N-DNA 分子密度较轻 1.7g/cm3,停留在离管口这较近的位置;15N-DNA 密度较大停留在较低的位置上；

29、当含有 15N-DNA的细胞在 14NH4C1培育液中培育一代后,只有一条区带介于 14N-DNA与 15N-DNA之间,这时在15N-DNA区已没有吸取带,说明这时的 DNA一条链来自 15N-DNA,另一条链为新合成的含有 14N 的新链；培育两代后就在 14N-DNA区又显现一条带；在 14NH4C1中培育的时间愈久,14N-DNA区带愈强,而 14N-15NDNA区带逐渐减弱,但始终未显现其他新的区带；依据半保留复制方式培育两代,只能显现 14N-15NDNA两种分子,而且随着代数的增加 14N-DNA逐步增加； Meselson 和 Stahl 的试验完全证明了保留复制的设想；复制起

30、点和复制子DNA复制在生物细胞中要从 DNA分子上特定位置开头； 这个特定的位置就称为 复制起点 Origin of replication,用 ori 表示； DNA 复制从起点开头双向进行直到终点为止,每一个这样的 DNA 单位称为复制子或复制单元replicon；在原核生物中,每个 DNA分子上通常只有一个复制子而在真核生物中,每个 DNA分子有很多个复制子,每个复制子长约 50-200kb ；因此,真核细胞 DNA的复制是由很多个复制子共同完成的既然 DNA复制不是随机的从 DNA分子上的任何一点起始,而是从特定的区域开头,这说明复制起点有其结构上的特殊性；如科学家们利用分子克隆技术,

31、分别出大肠杆菌染色体 DNA复制起点 oriC ,发觉其含有 3 个 13bp 的串联重复保守序列和 4 个 9bp 的保守序列DNA复制的特点DNA复制的最主要特点是半保留复制另外,它仍是半不连续复制半不连续复制DNA双螺旋的两条链是反向平行的,因此,在复制起点处两条 DNA链解开成单链时,一条是 5 3 方向,另一条是 3 5 方向；以这两条链为模板时,新生链延长方向一条为 3 5 ,另一条为 5 3 ；但生物细胞内全部催化 DNA聚合酶都只能催化 5 3 延长,这是一个冲突；冈崎片段 Okaxaki fragments 的发觉使这个冲突得以解决；在复制起点两条链解开形成复制泡 repli

32、cation bubbles, DNA 向两侧复制形成两个复制叉 replication forks；以复制叉移动的方向为基准,一条模板链是 3 5 ,以此为模板而进行的新生 DNA链的合成沿 5 3名师归纳总结 第 7 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 方向连续进行,这条链称为前导链 leading strand；另一条模板链的方向为 5 3 ,以此为模板的 DNA合成也是沿 5 3 方向进行, 但与复制叉前进的方向相反,而且是分段, 不连续合成的, 这条链称为滞后链 lagging strand,合成的片段即为冈崎片段；这些冈崎片段

33、以后由 DNA连接酶连成完整的 DNA链；这种前导链的连续复制和滞后链的不连续复制在生物是普遍存在的,称为 .复制的多模式DNA合成的半不连续复制；1 单起点、单方向 2多起点、单方向 3单起点、双方向 4多起点、双方向3.2 DNA 复制的过程DNA复制过程大致可以分为复制的引发, 一DNA复制的引发DNA链的延长和 DNA复制的终止三个阶段；复制的引发 Priming 阶段包括 DNA复制起点双链解开,通过转录激活步骤合成 RNA分子 RNA引物的合成, DNA聚合酶将第一个脱氧核苷酸加到引物 RNA的 3-OH 末端；复制引发的关键步骤就是前导链 DNA的合成,一旦前导链 DNA的聚合作

34、用开头, 滞后链上的DNA合成也随着开头, 在全部前导链开头聚合之前有一必需的步骤就是由RNA聚合酶 不是引物酶 沿滞后链模板转录一短的 RNA分子在有些 DNA复制中, 如质粒 ColE ,该 RNA分子经过加工成为 DNA复制的引物；但是,在大部分 DNA复制中,该 RNA分子没有引物作用；它的作用好像只是分开两条 DNA链,暴露出某些特定序列以便引发体与之结合,在前导链模板 DNA上开头合成 RNA引物,这个过程称为转录激活 transcriptional activation,在前导链的复制引发过程中仍需要其他一些蛋白质,如大肠杆菌的 dnaA 蛋白；这种蛋白质可以和复制起点处 DNA

35、上高度保守的 4个 9bp 长的序列结合, 其详细功能尚不清晰；可能是这些蛋白质与 DNA复制起点结合后能促进 DNA聚合酶复合体的七种蛋白质在复制起点处装配成有功能的全酶DNA复制开头时, DNA螺旋酶第一在复制起点处将双链 DNA解开,通过转录激活合成的 RNA分子也起分别两条 DNA链的作用,然后单链 DNA结合蛋白（ SSB蛋白 结合在被解开的链上；由复制因子 Xn 蛋白 ,复制因子 Yn 蛋白 ,n 蛋白, i 蛋白, dnaB 蛋白和 dnaC蛋白等 6 种蛋白质组成的引发前体 preprimosome,在单链 DNA结合蛋白的作用下与单链 DNA结合生成中间物,这是一种前引发过程

36、；引发前体进一步与引物酶 primaseor 引发酶组装成引发体 primosome ；引发体可以在单链 DNA上移动,在 dnaB亚基的作用下识别 DNA复制起点位置； 第一在前导链上由引物酶催化合成一段 RNA引物, 然后, 引发体在滞后链上沿 5 3 方向不停的移动 这是一种相对移动,也可能是滞后链模板在移动,见后 ,在肯定距离上反复合成RNA引物供 DNA聚合酶合成冈崎片段使用,引发体中很多蛋白因子的功能尚不清晰；但是, 这些成份必需协同工作才能使引发体在滞后链上移动,识别合适的引物合成位置,并将核苷酸在引发位置上聚合成 RNA引物由于引发体在滞后链模板上的移动方向与其合成引物的方向相

37、反,所以在滞后链上所合成的 RNA引物特别短, 一般只有 3-5 个核苷酸长； 而且, 在同一种生物体细胞中这些引物都具有相像的序列,说明引物酶要在 DNA滞后链模板上比较特定的位置 序列 上才能合成 RNA引物；为什么需要有 RNA引物来引发 DNA复制呢 .这可能尽量削减 DNA复制起始处的突变有关；DNA复制开头处的几个核苷酸最简洁显现差错,因此, 用 RNA引物即使显现差错最终也要被 DNA聚合酶切除, 提高了 DNA复制的精确性；RNA引物形成后, 由 DNA聚合酶催化将第一个脱氧核苷酸按碱基互补原就加在 RNA引物 3-OH 端而进入 DNA链的延长阶段； 二DNA链的延长DNA新

38、生链的合成由 DNA聚合酶所催化,然而,DNA必需由螺旋酶在复制叉处边移动边解开双链；这样就产生了一种拓扑学上的问题 : 由于 DNA的解链,在 DNA双链区势必产生正超螺旋,在环状 DNA中更为明显,当达到一定程度后就会造成复制叉难再连续前进,从而终止 DNA复制；但是,在细胞内 DNA复制不会因显现拓扑学问题而停止；有两种机制可以防止这种现象发生 : 1DNA 在生物细胞中本身就是超螺旋,当 DNA解链而产生正超螺旋时,可以被原先存在的负超螺旋所中和 ; 2DNA 拓扑异构酶要以打开一条链,使正超螺旋状态转变成放松状态,而 DNA拓扑异构酶 旋转酶 可以在 DNA解链前方不停地连续将负超螺

39、旋引入双链 DNA；这两种机制保证了无论是环状 DNA仍是开环 DNA的复制顺当的解链,再由 DNA聚合酶合成新的 DNA链；前已述及 DNA生长链的延长主要由 DNA聚合酶催化, 该酶是由 7 种蛋白质 多肽 组成的聚合体, 称为全酶； 全酶中全部亚基对完成 DNA复制都是必需的； 亚基具有聚合功能和 5 3 外切酶活性, 亚基具有 3 5 外切名师归纳总结 第 8 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 酶活性；另外,全酶中仍有ATP分子它是 DNA聚合酶催化第一个脱氧核糖核苷酸连接在RNA引物上所必需的,其他亚基的功能尚不清晰；在 DN

40、A复制叉处要能由两套 DNA聚合酶在同一时间分别进行 DNA前导链和滞后链复制；假如滞后链模板围绕DNA聚合酶全酶,并通过 DNA聚合酶,然后再折向与未解链的双链 DNA在同一方向上,就滞后链的合成可以和前导链的合成在同一方向上进行；这样,当 DNA聚合酶沿着滞后链模板移动时,由特异的引物酶催化合成的 RNA引物即可以由 DNA聚合酶所延伸；当合成的 DNA链到达前一次合成的冈崎片段的位置时,滞后链模板及刚合成的冈崎片断便从 DNA聚合酶上释放出来；这时,由于复制叉连续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新围绕 DNA聚合酶全酶,并通过DNA 聚合酶开头合成新的滞后链冈崎片段；通过这

41、样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多 最终只有一个冈崎片段的长度 ；而且,这样引发体在 DNA链上和 DNA聚合酶以同一速度移动；这时,由于复制叉连续向前运动,便产生了又一段单链的滞后链模板,它重新围绕 DNA聚合酶全酶,并通过DNA 聚合酶开头合成新的滞后链冈崎片段；通过这样的机制,前导链的合成不会超过滞后链太多 最终只有一个冈崎片段的长度 ；而且,这样引发体在 DNA链上和 DNA聚合酶以同一速度移动；在 DNA合成延长过程中主要是 DNA聚合酶的作用； 当冈崎片段形成后,DNA聚合酶通过其 5 3 外切酶活性切除冈崎片段上的 RNA引物,同时,利用后一个冈崎片段作为引物由 5 3 合

42、成 DNA；最终两个冈崎片段由 DNA连接酶将其接起来,形成完整的 DNA滞后链； 三DNA复制的终止过去认为, DNA一旦复制开头, 就会将该 DNA分子全部复制完毕,才终止其 DNA复制； 但最近的试验说明,在 DNA上也存在着复制终止位点,DNA复制将在复制终止位点处终止,并不肯定等全部 DNA合成完毕；但目前对复制终止位点的结构和功能明白甚少 , 在 DNA复制终止阶段令人困惑的一个问题是,线性 DNA分子两端是如何完成其复制的 . 已知 DNA复制都要有 RNA引物参与；当 RNA引物被切除后,中间所遗留的间隙由 DNA聚合所填充；但是,在线性分子的两端以 5 3 为模板的滞后链的合成,其末端的 RNA引物被切除后是无法被 DNA聚合酶所填充的在讨论 T7DNA复制时,这个问题部分地得到明白决；T7DNA两端的 DNA序列区有 160bp 长的序列完全相同； 而且,在 T7DNA复制时,产生的子代 DNA分子不是一个单位 T7DNA长度,而是很多单位长度的 T7DNA首尾连接在一起；T7DNA两个子代 DNA分子都会有一个 3 端单链尾巴,两个子代 DNA的 3 端尾巴以互补结合形成两个单位 T7DNA的线性连接； 然后由 DNA聚合酶填充和 DNA连接酶连接后, 连续复制便形成四个单位长度的