生物化学与分子生物学：第14章 DNA的生物合成

1、第十四章第十四章 DNA的生物合成的生物合成 DNA Replication 1. DNA与染色体与染色体-DNA高度盘绕成基因组高度盘绕成基因组 原核生物原核生物DNA l 真核生物染色体真核生物染色体DNA 2. DNA的结构的结构 DNA的生物合成又称的生物合成又称DNA复制。复制。 复制（复制（replication）是指遗传物质的传代，是指遗传物质的传代， 以母链以母链DNA为模板，按照碱基配对原则指导为模板，按照碱基配对原则指导 合成子链合成子链DNA的过程。的过程。 复制复制 亲代亲代DNA 子代子代DNA 第一节第一节 DNA复制的基本规律复制的基本规律 l DNA复制的方式为

2、半保留复制复制的方式为半保留复制 (semi- conservative replication) l DNA复制的形式为双向复制复制的形式为双向复制 (bidirectional replication) l DNA复制的过程为半不连续复制复制的过程为半不连续复制 (semi-discontinuous replication) 一、一、DNA 以半保留方式进行复制以半保留方式进行复制 （semiconservative replication） DNA复制时，母链复制时，母链DNA解开为两股单链，解开为两股单链， 各自作为模板，按碱基配对规律合成与模各自作为模板，按碱基配对规律合成与模 板

3、互补的子链，形成子代板互补的子链，形成子代DNA双链，其中双链，其中 一股单链从亲代完整地接受过来，另一股一股单链从亲代完整地接受过来，另一股 单链则是合成的，故称单链则是合成的，故称半保留复制半保留复制。 n子链继承母链遗传信息的几种可能方式子链继承母链遗传信息的几种可能方式: : 全保留式全保留式 半保留式半保留式 混合式混合式 半保留复制的实验依据半保留复制的实验依据 1958年，年，Messelson 和和Stahl 用实验证实。用实验证实。 1、把细菌放在含把细菌放在含15NH4Cl的培养液中培养的培养液中培养 若干代，密度梯度离心分离出若干代，密度梯度离心分离出DNA是是 含含15

4、N的的重重DNA。 2、把含把含15N-DNA的细菌放的细菌放14NH4Cl普通普通培培 养液中培养。子一代的养液中培养。子一代的DNA是是中等密中等密 度度DNA 。 3、继续培育出子二代，其继续培育出子二代，其DNA则是则是中等中等 密度密度DNA与普通与普通DNA各占一半。各占一半。 DNA半保留复制的实验证据半保留复制的实验证据 含含N15-DNA的细菌的细菌 培养于培养于 14NH4Cl 培养液培养液 第一代第一代 第二代第二代 梯度离心结果梯度离心结果 培养于培养于 14NH4Cl 培养液培养液 重重DNA 普通普通DNA 中等密中等密 度度DNA DNA 半保留复制的意义半保留复

5、制的意义 l按半保留复制的方式，子代保留了亲代按半保留复制的方式，子代保留了亲代 DNA的全部遗传信息，体现了遗传过程的全部遗传信息，体现了遗传过程 的相对保守性。的相对保守性。 l遗传的保守性是相对的，而不是绝对的。遗传的保守性是相对的，而不是绝对的。 自然界还存在着普遍的变异现象。自然界还存在着普遍的变异现象。 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 C C A C T G G G G T G A C C A G G T A C T G T C C A T G A C T C C A T G A C A G G

6、 T A C T 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 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 + 母链母链DNA 复制过程中形成的复制过程中形成的 复制叉复制叉 子代子代DNA （动画（动画1） lDNA复制时，从复制起始点复制时，从复制起始点(origin) ) 向两个方向解链，形成两个延伸方向向两个方向解链，形成两个延伸方向 相反的复制叉，称为相反的复制叉，称为双向复制双向复制。 二、二、 DNA复制从起点的两个方向延伸复制

7、从起点的两个方向延伸- 双双 向向 复复 制制(bidirectional replication) l原核生物是单点起始双向复制。其环形原核生物是单点起始双向复制。其环形DNADNA 为单复制子，只有一个复制起始点。为单复制子，只有一个复制起始点。 l真核生物是多复制子双向复制。其线形真核生物是多复制子双向复制。其线形DNADNA 有多个复制起始点，形成多个复制子。有多个复制起始点，形成多个复制子。 （复制子复制子是独立完成复制的功能单位，一个是独立完成复制的功能单位，一个 复制起始点起始的复制起始点起始的DNADNA复制区域称为复制区域称为复制子复制子 replicon ）。）。 A. 环

8、状双链环状双链DNA及复制起始点及复制起始点 B. 复制中的两个复制叉复制中的两个复制叉 C. 复制接近终止点复制接近终止点(termination, ter) ori ter A B C 原核生物原核生物DNA复制复制 原核生物的原核生物的DNA双向复制形成双向复制形成结构结构 5 3 oriorioriori 5 3 5 5 3 3 5 5 3 复制复制 3 真核生物真核生物DNA复制复制 三、三、DNA 复制反应呈半不连续性复制反应呈半不连续性 3 5 3 5 解链方向解链方向 3 5 3 3 5 前导链前导链 (leading strand) 后随链后随链 (lagging stran

9、d) 冈崎片段冈崎片段 前导链前导链(leading strand) ：复制方向与解链：复制方向与解链 方向一致的子链。领头链复制是连续的。方向一致的子链。领头链复制是连续的。 后随链后随链(lagging strand) ：复制方向与解链：复制方向与解链 方向相反的子链。随从链的复制是不连续的，方向相反的子链。随从链的复制是不连续的， 形成多个冈崎片段。形成多个冈崎片段。 冈崎片段（冈崎片段（Okazaki fragment）：1968年，年， 日本科学家冈崎用电镜观察到，原核生物大日本科学家冈崎用电镜观察到，原核生物大 小在一千至二千核苷酸范围，真核生物数百小在一千至二千核苷酸范围，真核生

10、物数百 个核苷酸。复制中不连续的个核苷酸。复制中不连续的DNA片段。片段。 第二节第二节 DNA复制的酶学和拓扑学变化复制的酶学和拓扑学变化 参与参与DNA复制的酶与物质：复制的酶与物质： 1、模板、模板(template)底物底物 2、 dNTPs（N: A , G , C , T ） 3、解螺旋酶（解链酶）（、解螺旋酶（解链酶）（helicase) 4、拓扑异构酶（、拓扑异构酶（topoisomerase) 5、单链、单链DNA结合蛋白结合蛋白SSB 6、DNA聚合酶（聚合酶（DNA polymerase, DNA-pol) 7、引物酶（、引物酶（primase) 8、引物（、引物（pri

11、mer) 9、 DNA连接酶（连接酶（ligase) 10、其他因子、其他因子 1、复制的基本化学反应：核苷酸和核苷酸之、复制的基本化学反应：核苷酸和核苷酸之 间，通过间，通过3,5磷酸二酯键的生成而逐一聚磷酸二酯键的生成而逐一聚 合。反应底物是合。反应底物是 dNTP，加入单链的是，加入单链的是 dNMP 。 2、复制的方向性：新链只能从、复制的方向性：新链只能从5-端向端向3-端延端延 长（所有新生成的长（所有新生成的RNA或或DNA单链其方向单链其方向 都是都是53，模板链与之反向互补平行）。，模板链与之反向互补平行）。 3 3 5 5 模板链模板链 新生链新生链 复制的化学反应复制的化

12、学反应 24 3,5磷酸二酯键的生成磷酸二酯键的生成 一、一、DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合 （DNA polymerase, DNA-pol) （一）原核生物的（一）原核生物的DNA聚合酶聚合酶 DNA-pol I DNA-pol II DNA- pol DNA聚合酶的多种活性聚合酶的多种活性 5 A G C T T C A G G A T A 3 | | | | | | | | | | | 3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 3 5 外切酶活性外切酶活性: 5 3 外切酶活性外切酶活性: ? 能切除引物及突变的能切除引物及

13、突变的 DNA片段。片段。 能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。 原核生物的原核生物的DNA聚合酶聚合酶 1、 DNA- pol ： 结构：由结构：由10种亚基组成的不对称异聚合体。其种亚基组成的不对称异聚合体。其 中中组成核心酶。组成核心酶。 功能：功能：真正的复制酶真正的复制酶，亚基具聚合活性。亚基具聚合活性。 亚基有亚基有35核酸外切酶活性和碱核酸外切酶活性和碱 基选择功能。基选择功能。 个核心酶个核心酶 1个个 -复合物复合物 （ 、 、 、 、 、 6种亚基）种亚基） 1对对 -亚基（可亚基（可 滑动的滑动的DNA夹夹 子）子） 全酶结构包括：全酶结构包括

14、： 2、DNA-pol II 有有3 5核酸外切酶活性和聚合酶活性，主核酸外切酶活性和聚合酶活性，主 要参与要参与DNA损伤的应急状态修复（损伤的应急状态修复（SOS修复）。修复）。 3、DNA-pol I 单一肽链的大分子，二级结构以单一肽链的大分子，二级结构以-螺旋为主，螺旋为主， 从从A至至R共共18个个-螺旋肽段。螺旋肽段。I螺旋与螺旋与O螺旋之螺旋之 间有较大的空隙，可容纳间有较大的空隙，可容纳DNA链。链。图图 小片段：小片段：AF螺旋区螺旋区 大片段（大片段（Klenow片段）：片段）：GR螺旋区螺旋区 pol I 323个氨基酸个氨基酸 小片段小片段 5 核酸外切酶活性核酸外切

15、酶活性 大片段大片段/Klenow 片段片段 604个氨基酸个氨基酸 DNA聚合酶活性聚合酶活性 5 核酸外切酶活性核酸外切酶活性 N 端端C 端端 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 DNA-pol Klenow片段是分子生物片段是分子生物 学常用的工具酶。学常用的工具酶。 DNA-pol I作用：作用： l 切除引物和突变片段；切除引物和突变片段； （53核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） l 复制和修复中的空隙填补；复制和修复中的空隙填补； （DNA聚合酶活性）聚合酶活性） l 复制中的错误校读。复制中的错误校读。 （35核酸外切酶活性）核酸外切酶活性） 5 A G C T T C A G G A T

16、A 3 | | | | | | | | | | | 3 T C G A A G T C C T A G C G A C 5 l 3 5 外切酶活性外切酶活性 l 5 3 外切酶活性外切酶活性 ? 切除引物和突变的切除引物和突变的 DNA片段。片段。 能辨认错配的碱基对，并将其水解。能辨认错配的碱基对，并将其水解。 （二）真核生物的（二）真核生物的DNA聚合酶聚合酶 DNA聚合酶主要有聚合酶主要有5种。种。 DNA-pol：具引物酶活性：具引物酶活性(合成含合成含RNA+DNA 的引物的引物) DNA-pol：似：似DNA-pol (修复，低保真修复，低保真) DNA-pol：线粒体：线粒体DN

17、A复制酶复制酶 DNA-pol：真正的复制酶，似：真正的复制酶，似DNA-pol ， 并有解螺旋酶活性并有解螺旋酶活性 DNA-pol：似：似DNA-pol 真核生物和原核生物真核生物和原核生物DNA聚合酶的比较聚合酶的比较 E.Coli真核细胞真核细胞 功能功能 填补复制中的填补复制中的DNA空隙，空隙，DNA 修复和重组修复和重组 复制中的校对，复制中的校对，DNA修复修复 DNA修复修复 线粒体线粒体DNA合成合成 错配修复（校对和填补缺口）错配修复（校对和填补缺口） DnaG 引物酶引物酶 前导链和后随链合成，错配修复前导链和后随链合成，错配修复 （一）复制的保真性依赖正确的碱基选择（

18、一）复制的保真性依赖正确的碱基选择 u利用利用“错配错配”实验发现，实验发现，DNA pol 对核对核 苷酸的参入（苷酸的参入（incorporation）具有选择功能。）具有选择功能。 uDNA pol 对嘌呤的不同构型表现不同亲对嘌呤的不同构型表现不同亲 和力，因此实现其选择功能。和力，因此实现其选择功能。 二、二、DNA聚合酶的碱基选择和校对聚合酶的碱基选择和校对 功能实现复功能实现复 制保真性制保真性 u原核生物原核生物DNA -pol I、真核生物、真核生物DNA - pol 和真核生物和真核生物DNA -pol 具有具有35外外 切酶活性，可以在复制过程中辨认并切除切酶活性，可以在

19、复制过程中辨认并切除 错配的碱基，对复制错误进行校正，这个错配的碱基，对复制错误进行校正，这个 过程叫过程叫错配修复（错配修复（mismatch repair）。 u原核生物原核生物DNA -pol I 还具有还具有53外切外切 酶活性，切除引物和突变片段酶活性，切除引物和突变片段 。 （二）（二）DNA聚合酶的核酸外切酶活性辨认聚合酶的核酸外切酶活性辨认 切除错配碱基并加以校正切除错配碱基并加以校正 DNA复制的保真性，依赖三种机制：复制的保真性，依赖三种机制： 遵守严格的碱基配对规律遵守严格的碱基配对规律; 聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能; 复制出错时

20、有即时的校读功能。复制出错时有即时的校读功能。 三、三、 DNA解链伴有解链伴有DNA分子拓扑学变化分子拓扑学变化 (一）参与解链的酶与因子一）参与解链的酶与因子 主要有解螺旋酶、引物酶和单链主要有解螺旋酶、引物酶和单链DNA 结合蛋白结合蛋白 1、解螺旋酶、解螺旋酶（helicase） 又称解链酶又称解链酶,复制蛋白复制蛋白rep(replication), DnaB 。 其作用是利用其作用是利用ATP供能来解开供能来解开DNA双链双链。 （动画（动画2） 复制起始时复制起始时DnaA辨认辨认E.coli上复制起上复制起 始点始点oriC（origin C），），DnaC辅助辅助 DnaB(

21、解螺旋酶解螺旋酶)结合起始点并打开双链。结合起始点并打开双链。 （DnaA DnaB DnaC 分别是 分别是dnaA dnaB dnaC基因产物基因产物) 。E.coli基因图基因图 E. Coli 基因图基因图 又称又称 DnaG （ dnaG 基因产物）。基因产物）。 作用是催化形成短片段的作用是催化形成短片段的RNA引物，在引物，在 其其3-OH端开始复制。端开始复制。 引物引物 (primer)：由引物酶催化合成的短由引物酶催化合成的短 链链RNA分子。约十数个至数十个核苷分子。约十数个至数十个核苷 酸。酸。 2、引物酶（、引物酶（primase） 3、单链、单链DNA结合蛋白结合蛋

22、白 （single stranded DNA binding protein，SSB） 由由177个氨基酸残基组成的相同四聚体，个氨基酸残基组成的相同四聚体， 结合单链结合单链DNA的跨度约的跨度约32个核苷酸单位。复个核苷酸单位。复 制过程中不断与制过程中不断与单链单链DNA结合和脱离。结合和脱离。 作用是在复制中维持模板处于单链状态作用是在复制中维持模板处于单链状态 并保护单链并保护单链的完整。的完整。 (二二) DNA拓扑异构酶拓扑异构酶（DNA topoisomerase） 拓扑拓扑：指物体或图像作弹性移位而又保持物：指物体或图像作弹性移位而又保持物 体不变的性质。体不变的性质。 复制

23、解链中的复制解链中的DNA分子绕双螺旋轴高速解链分子绕双螺旋轴高速解链 旋转（旋转旋转（旋转100次次/秒），会造成解链前方的秒），会造成解链前方的 DNA分子缠绕打结，通过拓扑异构酶的作用，分子缠绕打结，通过拓扑异构酶的作用， 以改变以改变DNA分子拓扑构象，解除分子拓扑构象，解除DNA分子缠分子缠 绕打结。绕打结。 10 8 局部解链后局部解链后 复制过程正超螺旋的形成：复制过程正超螺旋的形成： l 拓扑酶拓扑酶I 切断切断DNA双链中一股，切口处的断端绕双链中一股，切口处的断端绕 螺旋轴按照松弛螺旋的方向转动，解除螺旋轴按照松弛螺旋的方向转动，解除 DNA解链旋转中的缠绕打结，适当时候解

24、链旋转中的缠绕打结，适当时候 又把切口封闭。催化反应不需又把切口封闭。催化反应不需ATP。 l 拓扑酶拓扑酶II 1. 无无ATP时，切断时，切断DNA分子双链某一部分子双链某一部 位，通过切口使超螺旋松驰，解除解位，通过切口使超螺旋松驰，解除解 链过程中的缠绕打结。链过程中的缠绕打结。 2. 在利用在利用ATP供能情况下，断端在拓扑供能情况下，断端在拓扑 酶催化下恢复连接。酶催化下恢复连接。 （动画（动画3） 作用：连接作用：连接DNA单链单链3-OH末端和相邻末端和相邻 DNA单链的单链的5-P末端末端,使二者生成使二者生成3,5-磷磷 酸二酯键，从而把两段相邻的酸二酯键，从而把两段相邻的

25、DNA单链连单链连 成完整的链。需成完整的链。需ATP。 图图 四、四、DNA连接酶连接复制中产生的单连接酶连接复制中产生的单 链缺口链缺口（DNA ligase） HO5 3 3 5 DNA连接酶连接酶 ATP ADP 53 53 P O O- O- O P O O- O- O （动画（动画4） 提供核糖提供核糖3 -OH提供提供5 -P结果结果 DNA聚合酶聚合酶引物或延长中的引物或延长中的 新链新链 游离游离dNTP 去去PPi (dNTP)n+1 连接酶连接酶复制中不连续的两条单链复制中不连续的两条单链不连续不连续连续链连续链 拓扑酶拓扑酶切断、整理后的两链切断、整理后的两链改变拓扑状

26、态改变拓扑状态 DNA聚合酶，拓扑酶和连接酶催化聚合酶，拓扑酶和连接酶催化3 ,5 - 磷酸二酯键生成的比较磷酸二酯键生成的比较 第三节第三节 原核生物原核生物DNA生物合成过程生物合成过程 一、复制的起始一、复制的起始 l复制起始点结构：复制起始点结构：E.coli固定的复制起始固定的复制起始 点点OriC跨度为跨度为245bp，包含有，包含有3组串连重组串连重 复序列和复序列和2对反向重复序列。对反向重复序列。 E.coli复制起始点复制起始点 oriC GATTNTTTATTT GATCTNTTNTATT GATCTCTTATTAG 1 13 17 29 32 44 1 13 17 29

27、 32 44 TGTGGATTA-TTATACACA-TTTGGATAA-TTATCCACA 58 66 166 174 201 209 237 24558 66 166 174 201 209 237 245 串联重复序列串联重复序列 反向重复序列反向重复序列 5 3 5 3 l复制起始过程：复制起始过程： DnaA辨认结合于辨认结合于OriC重复序列，重复序列，DnaC辅辅 助助DnaB结合于结合于OriC附近，解开局部双链附近，解开局部双链 ， 置换出置换出DnaA，DnaG（引物酶）进入，形成（引物酶）进入，形成 引发体引发体。 继续解链，继续解链，SSB结合保护解开的单链，拓结合保护

28、解开的单链，拓 扑异构酶发挥作用，引物酶催化生成扑异构酶发挥作用，引物酶催化生成RNA引引 物，复制起始完成物，复制起始完成 。 3 5 Dna C Dna B DnaG 3 5 ori C DnaB, DnaC ,DnaG与与OriC 共同形成引发体共同形成引发体 （动画（动画5） 3 5 3 5 引物引物 3 HO 5 SSB Dna C Dna B 引物酶引物酶 3 HO 引物酶引物酶 5 复制起始完成复制起始完成 拓扑异构酶拓扑异构酶 二、复制的延长二、复制的延长 复制的延长是在复制的延长是在DNA-pol催化下以催化下以dNTP 为原料，以为原料，以dNMP方式逐个加入到引物或延方式

29、逐个加入到引物或延 长中的新链长中的新链3-OH末端上，逐个形成末端上，逐个形成3,5-磷磷 酸二酯键酸二酯键, 复制方向复制方向53，复制特点：半不，复制特点：半不 连续性复制。连续性复制。图图1 图图2 DNA复制速度相当快，复制速度相当快，E.coli 20分钟可繁殖分钟可繁殖 一代，每秒可参入一代，每秒可参入2500个核苷酸。个核苷酸。 3 5 3 5 引物引物 5 SSB Dna B 引物引物 酶酶 5 复制延长复制延长 拓扑异构酶拓扑异构酶 5 聚合酶聚合酶 （动画（动画6） 复制延长过程复制延长过程 5 5 5 RNA酶酶 OHP5 DNA-pol dNTP 5 5 P ATP

30、ADP+Pi 5 5 DNA连接酶连接酶 子链上不连续性片段的连接子链上不连续性片段的连接 三、复制的终止三、复制的终止 原核生物环状原核生物环状DNA采取单复制子双向复采取单复制子双向复 制。领头链和随从链上的制。领头链和随从链上的RNA引物被引物被RNA 酶（或酶（或DNA-pol I）水解，空隙由）水解，空隙由DNA-pol I来催化填补，来催化填补，DNA连接酶将各片段连接连接酶将各片段连接 成完整的成完整的环状环状新链，新链，形成两个完整的形成两个完整的环状环状 DNA。 ori 53 原核生物复制终止原核生物复制终止 ter ter ori 3 3 5 5 5 3 3 53 5 5

31、 3 3 5 5 3 3 5 + 5 3 3 3 3 5 5 5 （动画（动画7） 细胞周期细胞周期 DNADNA合成期合成期 G1 G2 S M 第四节第四节 真核生物的真核生物的DNA生物合成生物合成 细胞周期可分为：细胞周期可分为： S期期（Synthetic phase, DNA合成期）合成期） G2期期（ Gap , DNA合成后期）合成后期） M期（期（mitotic phase, 有丝分裂期有丝分裂期） G1期（期（Gap , DNA合成前期）合成前期） DNA在每个细胞周期只复制一次在每个细胞周期只复制一次 1. 真核生物真核生物DNADNA复制是多复制子双向复制，复制是多复制

32、子双向复制， 有多个起始点；有多个起始点； 2. 复制有时序性，复制子以分组方式激活复制有时序性，复制子以分组方式激活 而不是同步起动；而不是同步起动； 一、复制的起始一、复制的起始 真核生物复制起始与原核生物基本相似，真核生物复制起始与原核生物基本相似， 有以下特点：有以下特点： 3. 复制起始点序列较原核复制起始点序列较原核oriC短。短。 酵母复制起始点含酵母复制起始点含11bp的自主复制序列：的自主复制序列： A(T)TTTATA(G)TTTA(T)。 4. DNA-pol具引物酶活性，具引物酶活性，DNA-pol具解具解 螺旋酶活性。螺旋酶活性。 5. 增殖细胞核抗原增殖细胞核抗原(

33、PCNA)参与复制起始。参与复制起始。 其作用与原核其作用与原核DNA- pol的的亚基相似，亚基相似， 形成钳卡形成钳卡DNA的夹子的夹子 。 二、复制的延长二、复制的延长 真核生物复制延长与原核生物基本相似，真核生物复制延长与原核生物基本相似， 有以下特点：有以下特点： 1 1、DNA-pol生成引物（生成引物（RNA+小段小段DNA）。）。 2 2、DNA-pol在增殖细胞核抗原在增殖细胞核抗原PCNA协助下协助下 合成合成DNADNA子链子链 。 3 3、引物和冈崎片段较原核生物短，单个复制引物和冈崎片段较原核生物短，单个复制 子复制速度慢，但总体速度不慢。子复制速度慢，但总体速度不慢

34、。 3 5 5 3 前导链前导链 3 5 3 5 亲代亲代DNA 后随链后随链 引物引物 核小体核小体 三、真核生物三、真核生物DNA合成后立即组装成核小体合成后立即组装成核小体 四、端粒酶参与解决染色体末端复制四、端粒酶参与解决染色体末端复制 1、真核生物复制终止、真核生物复制终止 真核生物复制终止与原核生物基本相似。真核生物复制终止与原核生物基本相似。 不同点：不同点： DNA为线形，复制结束时两条为线形，复制结束时两条 新生子链的新生子链的5端的引物切下后形成的空隙需端的引物切下后形成的空隙需 端粒酶修补并形成端粒。端粒酶修补并形成端粒。 n线性线性DNA 复制的末复制的末 端端 5 3

35、 端粒酶端粒酶RNA 5 3 3 OH 5 3 逆转录逆转录 反折反折 5 DNA-polDNA-pol，连接酶，连接酶 TTTGGGTTTGG-OH 3 AAACCCAAACCCAAACCC TTTGGGTTTGGGTTTGGG-OH3 AAACCCAAACCCAAACCC 端粒酶端粒酶RNA 2、端粒（、端粒（telomere） 是真核生物染色体是真核生物染色体线性线性DNA分子末端分子末端 的膨大的粒状结构，由的膨大的粒状结构，由DNA和结合蛋白和结合蛋白 形成。在维持染色体的稳定性和形成。在维持染色体的稳定性和DNA复复 制的完整性有重要作用。制的完整性有重要作用。 端粒端粒DNA序列

36、共同特点是富含序列共同特点是富含T、G短短 序列的重复序列序列的重复序列(Tn G n )x 3、端粒酶、端粒酶(telomerase) 是一种是一种RNA-蛋白质复合物。蛋白质复合物。 端粒酶端粒酶RNA (An C n )x 端粒酶协同蛋白端粒酶协同蛋白 端粒酶逆转录酶端粒酶逆转录酶 端粒酶端粒酶 端粒酶以其端粒酶以其RNA为模板，在其协同蛋白参为模板，在其协同蛋白参 与下，其逆转录酶催化生成与下，其逆转录酶催化生成DNA单链。单链。 l端粒酶借助其端粒酶借助其RNA与与DNA单链有互补单链有互补 碱基序列而辨认结合。碱基序列而辨认结合。 l以以RNA为模板的逆转录，进行母链为模板的逆转录

37、，进行母链 DNA的延长。的延长。 l延长以后的单链反折，延长以后的单链反折，DNA-pol以其以其 3- OH末端复制末端复制DNA 单链，填补引物单链，填补引物 切除后的缺失，切除后的缺失，DNA连接酶完成连接。连接酶完成连接。 端粒酶（端粒酶（TBP）类似于反转录酶）类似于反转录酶，其中的其中的RNA与与DNA的的3端端 互补并作为合成互补并作为合成cDNA的模板延长的的模板延长的 T2G4 3-端端 作为作为5-端端 DNA合成的模板合成的模板 端粒酶端粒酶(telomerase)的作用机制的作用机制爬行模型爬行模型 通过通过TGTG链的回折形成发夹结构（链的回折形成发夹结构（GGGG

38、氢键）氢键）实现实现 端粒酶位置的调整端粒酶位置的调整 复制子链复制子链 进一步加工进一步加工 第五节第五节 逆转录和其他复制方式逆转录和其他复制方式 一、逆转录一、逆转录 (reverse transcription) l逆转录逆转录: :以以RNA为模板指导合成为模板指导合成DNA的过的过 程，因与转录方向相反故称逆转录（反程，因与转录方向相反故称逆转录（反 转录）。转录）。 l19701970年，年，H. Temin和和D. Baltimore分别从分别从 R N A病毒中发现病毒中发现逆转录酶逆转录酶( r e v e r s e transcriptase)。此类此类RNA病毒称病毒称逆转录病逆转录病 毒毒(r