9
1. DNA解链酶
5’ 功能：消耗ATP，作用于氢键，
3’
解开DNA双链
特点：解链沿复制叉行进方向
解链酶
3’ 5’
3’
5’
10
2. 拓扑异构酶
定义：
能催化DNA拓扑异构 体互变的一类酶称为拓 扑异构酶
功能：
拓扑异构酶既能水解、 又能连接磷酸二酯键
A B C
分类： 拓扑异构酶Ⅰ、Ⅱ
11
DNA分子拓扑异构体
补充了中心法则，说明RNA同样兼有遗传信息 传代与表达功能
加深了对RNA病毒致癌、致病的认识
利用逆转录酶，进行基因操作，制备cDNA
37
本章复习题
1简述参与原核DNA复制的酶和蛋白质因子。
2 何为逆转录？
38
名词解释
半保留复制 前导链 随从链 冈崎片段
谢 谢
39
14
复制叉（replication fork）
复制方向
15
（一） 起始与引物RNA合成
引物酶 催化NTP聚合 引物 RNA短片段，与模板DNA互补
方向
长度
5’
3’
十余个至数十个
16
引物 由引物酶催化合成的短链RNA分子
5
3 5
解 链 酶
SSB
3
17
（二） 延长阶段
在DNA-pol催化下，dNTP 逐个加入 引物或延长中的子链上，其化学本 质是磷酸二酯键的不断生成。
34
逆转录作用与逆转录酶
（Reverse Transcription and Reverse Transcriptase）
逆转录酶
Reverse transcriptase
逆转录酶
Reverse transcriptase
逆转录酶
Reverse transcriptase
35
逆转录病毒
36
逆转录作用的研究意义
修复：是对已发生分子改变的补偿措施， 使其回复为原有的天然状态 修复的主要类型
光修复 切除修复 重组修复 SOS修复
31
切除修复
是细胞内最重要和 有效的修复机制，主要 由DNA-polⅠ和连接酶 完成。 E.coli的切除 修复机制
UvrC UvrA
UvrB
OH
P
DNA聚合酶Ⅰ
OH P
DNA连接酶
第十章
DNA的生物合成
北大医学部生化系 陈颢
1
DNA 生物合成
1、DNA复制 2、DNA损伤的修复 3、逆转录
2
第一节 DNA的复制
DNA复制( DNA replication)
在细胞分裂过程中,以亲代DNA为模板 合成子代DNA分子的过程。 复制 亲代DNA 子代DNA
3
一、 DNA复制的方式
ATP
32
DNA损伤、修复与人类疾病
DNA 损伤修复机制的缺陷与衰老、 肿瘤发生密切相关 着色性干皮病 对UV造成的皮肤损伤无法修复 皮肤癌发病增加
33
第三节 逆转录作用
逆转录作用（reverse transcription）又称
为反向转录 以RNA为模板，利用4种dNTP为原料，在 引物的3’端以5’－3’方向合成与RNA 互补的DNA链的过程 逆转录酶
18
催化DNA链延长的酶
DNA聚合酶
底物: dATP, dGTP, dCTP, dTTP
19
DNA聚合酶
全称：依赖DNA的DNA聚合酶
简称：DNA-pol 活性：1. 53 聚合活性
2. 3’5’ 外切酶活性
3. 53 外切酶活性
20
聚合反应
(dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
G G T G A C C
A G G T A C T G C C A C T G G
+
A G G T A C T G C C A C T G G
T C C A T G A C G G T G A C C
亲代DNA
复制过程中
形成的复制叉
子代DNA
5
半保留复制的意义
子代 DNA 保留了亲代 DNA 的全部遗传 信息，体现了遗传的保守性，是物种
稳定性的分子基础
遗传的保守性并不是绝对的
6
二、参与复制的要素
（一）DNA聚合酶 （二）双链DNA解链、解旋酶类 （三）引物酶 （四）连接酶
7
三 、复制的过程
（一）复制的起始
（二）复制的延长
（三）复制的终止
8
DNA螺旋的构象变化和解链
参与松弛螺旋、解链的酶、蛋白质主要包括：
拓扑异构酶 解链酶
DNA单链结合蛋白
3.单链结合蛋白
功能：在复制中维持模板处于单链状态 保护复制新生单链的完整性
12
DNA复制的起始点
1.原核生物通常只有一个
245bp
ori
E.Coli 4×106bp E.coli
13
2.真核生物每个染色体有多个
ori
5’ 3’
ori
ori
ori
3’ 5’
5’ 3’
3’ 5’
5’ 3’
3’ 5’
21
聚合反应的特点
新链的延长只可沿5 → 3方向进行 DNA新链生成需引物和模板
22
DNA的半不连续复制
在DNA复制过程中，一条链 是连续合成的，而另一条链 是不连续合成的
前导链 连续合成，方向与复制叉一致 随从链 不连续合成，方向与复制叉相反 冈崎片段 原核细胞 1000-2000bp
真核细胞 100-200 bp
5’
3’
5 ’ 5 ’ 33 ’ ’
冈崎片段
3’ 5 5 ’ ’
3’ 5’
23
复制叉动画
24
（三）复制的终止
RNA引物水解和完整DNA分子形成
25
随从链上不连续性片段的连接
5 RNA酶 5 5
5
OH
P
dNTPห้องสมุดไป่ตู้
5
DNA-pol Ⅰ
5 ATP
ADP+Pi 5
P
DNA连接酶
5
26
DNA复制过程动画
27
第二节 DNA的损伤及修复
遗传物质的结构改变而引起的遗传信息改变， 均可称为突变，其中有害突变导致DNA损伤 引发因素 环境因素如放射线、化学诱变剂 自身因素如生物体DNA复制功能异常
28
物理因素 如紫外线(UV)
29
一 、DNA损伤的危害
导致基因型改变
导致死亡 是某些疾病的发病基础
30
第二节 DNA损伤修复
DNA的半保留复制
semiconservertive replication
4
DNA的半保留复制
A G G T A C T G C C A C T G G T C C A T G A C G G T G A C C T C C A T G A C G G T G A C C
C C A C T G G