DNA的半保留復(fù)制任務(wù)一

復(fù)制：以親代DNA或RNA為模板，根據(jù)堿基配對的原則，在一系列酶的作用下，生成與親代相同的子代DNA或RNA的過程。一、DNA的復(fù)制(一)DNA的半保留復(fù)制1.定義：

以親代DNA雙鏈為模板以堿基互補方式合成子代DNA，這樣新形成的子代DNA中，一條鏈來自親代DNA，而另一條鏈則是新合成的，這種復(fù)制方式叫半保留復(fù)制。2.半保留復(fù)制的實驗證據(jù):

1958年Meselson和Stahl用同位素15N標(biāo)記大腸桿菌DNA,首先證明了DNA的半保留復(fù)制。DNA的半保留復(fù)制的生物學(xué)意義：

DNA在代謝上的穩(wěn)定性并非指DNA是一種惰性物質(zhì)。DNA的半保留復(fù)制表明DNA在代謝上的穩(wěn)定性，是保證親代的遺傳信息穩(wěn)定地傳遞給后代必要措施。

（二）復(fù)制必須具備的基本條件

模板：母鏈DNA

原料：dNTP(包括dATP、dGTP、dCTP、dTTP)

酶和蛋白質(zhì)因子：

引物：一小段RNA

能量（ATP）及某些無機離子參與DNA復(fù)制的酶類與蛋白質(zhì)因子及其主要作用1.拓?fù)洚悩?gòu)酶（Topo）

無ATP時：作用相當(dāng)于TopoⅠ,但切割的是雙鏈DNA某一部位(斷雙鏈)。

有ATP時：使帶斷口、松弛狀的DNA分子旋緊轉(zhuǎn)變成負(fù)超螺旋結(jié)構(gòu)，再連接斷端。

不需耗能(ATP)，切割(斷)雙鏈DNA中的一鏈，松解螺旋,封閉切口。又稱切割封口酶。TopoⅠ的作用TopoⅡ(又稱旋轉(zhuǎn)酶)的作用2.解鏈酶(又稱解螺旋酶或螺旋酶)解鏈酶作用：斷裂互補堿基間的氫鍵,使DNA雙鏈分離形成“復(fù)制叉”。3.單鏈DNA結(jié)合蛋白(DNA結(jié)合蛋白)(SSB)作用：防止重新形成雙鏈和防止單鏈模板被核酸酶水解,維持DNA單鏈狀態(tài)和完整性4.引物酶5′3′

5′RNA引物5′5′RNA引物3′RNA的合成：需引物酶，它是一種特殊的RNA聚合酶。

DNA不能從無→有合成，需在一小段RNA基礎(chǔ)上合成DNA5.DNA聚合酶（DNApol）

即依賴于DNA的DNA聚合酶（DDDP）原核生物（E.coli）迄今已知只有3種：DNApolⅠ、DNApolⅡ、DNApolⅢ。真核生物亦發(fā)現(xiàn)有多種DDDP：DDDP

、

、

、

、

。

性質(zhì)與功能原料：四種脫氧核苷三磷（dATP、dGTPdCTPdTTP)需要模板：以DNA為模板鏈，合成子代DNA，模板可以是雙鏈，也可以是單鏈DNA。合成產(chǎn)物與模板互補。

需要引物：一小段RNA(或DNA）為引物，在大腸桿菌中,DNA的合成需要一段RNA鏈作為引物，引物含3’-OH。合成方向：5

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(1)DNA聚合酶：1956年Kornberg等在大腸桿菌中首先發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶，其后發(fā)現(xiàn)該酶在許多生物中廣泛存在。該酶的催化性質(zhì)如下：作用：在有模板指導(dǎo)的條件下，催化2個DNA片段(兩片段間的距離為1個3',5'-磷酸二酯鍵的鍵長)的連接。原理：在一個DNA片段的3'-OH末端和另一個DNA片段的5'-P末端形成3',5'-磷酸二酯鍵，從而實現(xiàn)連接。特點：原核細胞:需輔助因子NAD+

真核細胞:不需輔助因子NAD+,但需耗能(ATP)6.DNA連接酶

參與DNA復(fù)制的酶及蛋白質(zhì)

酶或蛋白質(zhì)主要作用

拓?fù)洚悩?gòu)酶類克服解鏈時打結(jié)及纏繞、松馳或引進負(fù)超螺旋解鏈酶類解開DNA雙鏈單鏈DNA結(jié)合蛋白維持已解開單鏈DNA的穩(wěn)定引物酶合成RNA引物DNA聚合酶ⅢDNA復(fù)制DNA聚合酶Ⅰ水解引物、填補空隙、修復(fù)作用DNA連接酶催化雙鏈DNA中單鏈缺口的連接參與DNA復(fù)制的酶與蛋白因子總覽圖

（三）DNA的復(fù)制過程

復(fù)制的起始鏈的延長復(fù)制的終止復(fù)制的起始1.在拓?fù)洚悩?gòu)酶、解鏈酶及單鏈DNA結(jié)合蛋白的共同作用下，DNA解旋、解鏈，形成復(fù)制叉。

2.依賴于單鏈模板，由引物酶催化按堿基配對規(guī)律合成一小段RNA引物(原核細胞引物長50-100個堿基，真核約10個堿基)。（以大腸桿菌為例）復(fù)制起始階段的特點真核細胞：具有多個起始位點原核細胞：僅有一個復(fù)制起始位點，但往往是雙向復(fù)制鏈的延長引物合成后，由DNApolⅢ（真核細胞為DNA聚合酶

或

)催化，在引物3'-OH末端逐一添加與模板鏈對應(yīng)互補的脫氧核苷磷酸,使新合成的鏈不斷延長。領(lǐng)頭鏈:鏈的延長方向(5'

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