生物化學(xué) 第八篇 遺傳信息的貯存和表達(dá)

1、第八篇第八篇遺傳信息的貯存和表達(dá)遺傳信息的貯存和表達(dá)（第三十二～四十三章（第三十二～四十三章小結(jié)）小結(jié)）第三十二章第三十二章DNADNA復(fù)制復(fù)制DNA復(fù)制是以DNA為模板合成相同DNA分子的過程，其主要特征有：需要模板、四種dNTP和Mg2＋；被復(fù)制的區(qū)域必須進(jìn)行解鏈；半保留復(fù)制；需要引物，作為引物的主要是短的RNA，少數(shù)是蛋白質(zhì)；復(fù)制的方向始終是5′→3′；具有固定的起點(diǎn)；多為雙向復(fù)制；半不連續(xù)性；高度有序、高度進(jìn)行和高度忠實(shí)。參與D

2、NA復(fù)制的主要酶和蛋白質(zhì)有DNA聚合酶、解鏈酶、SSB、引發(fā)酶、拓?fù)洚悩?gòu)酶、連接酶和端聚酶等。DNA聚合酶是參與DNA復(fù)制的主要酶。大腸桿菌細(xì)胞中有DNA聚合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ。大腸桿菌的DNA聚合酶Ⅰ也稱為Knberg酶，是一種多功能酶，具有5′→3′的聚合酶活性、5′→3′和3′→5′的外切核酸酶活性。使用特殊的蛋白酶處理聚合酶Ⅰ得到的大片段稱為Klenow酶，具有3′→5′外切酶和5′→3′聚合酶活性，Klenow酶的手指拇指掌

3、心三維結(jié)構(gòu)模式出現(xiàn)在許多具聚合酶上。聚合酶Ⅱ也具有3′→5′外切酶活性，但無5′→3′外切酶活性，參與DNA的修復(fù)。聚合酶Ⅲ由多個亞基組成，雖然也具有5′→3′聚合酶活性和3′→5′外切酶活性，但卻分屬不同的亞基。該酶是參與大腸桿菌染色體DNA復(fù)制的主要酶。完整的聚合酶Ⅲ由核心酶、滑動鉗和鉗載復(fù)合物組成。在DNA復(fù)制過程中，滑動鉗松散地夾住DNA模板，并能自由地向前滑動，大大提高了酶的進(jìn)行性。DNA聚合酶Ⅳ和Ⅴ屬于易錯的DNA聚合酶，參

4、與DNA的修復(fù)合成。真核細(xì)胞中至少有15種以上的DNA聚合酶，除了5種發(fā)現(xiàn)較早的聚合酶α、β、γ、δ和ε以外，還發(fā)現(xiàn)了聚合酶θ、ζ、η、κ、ι、μ、λ、ψ和ξ等。這些新發(fā)現(xiàn)的聚合酶主要參與DNA的跨越合成。γ、δ、ε和θ具有3′外切酶活性。同時(shí)進(jìn)行前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成。在一個復(fù)制叉內(nèi)的聚合酶Ⅲ全酶同時(shí)催化前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成，這是因?yàn)楹箅S鏈的模板在復(fù)制中形成突環(huán)結(jié)構(gòu)。復(fù)制結(jié)束于終止區(qū)，需要Tus蛋白的幫助。最后的兩個子代DNA分子的分離

5、需要拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅳ。某些噬菌體DNA和一些小的質(zhì)粒在宿主細(xì)胞內(nèi)以滾環(huán)復(fù)制方式擴(kuò)增DNA，此外，真核細(xì)胞染色體DNA的局部擴(kuò)增也可以通過這種方式進(jìn)行；線粒體DNA、葉綠體DNA和少數(shù)病毒以D環(huán)的方式進(jìn)行復(fù)制。真核細(xì)胞的細(xì)胞核DNA復(fù)制與原核細(xì)胞的染色體DNA復(fù)制不完全相同。參與細(xì)胞核DNA正常復(fù)制的聚合酶是α、δ和ε。前導(dǎo)鏈和后隨鏈的合成都經(jīng)歷了從DNA聚合酶α引發(fā)酶復(fù)合物到PCNADNA聚合酶δ的轉(zhuǎn)換；FEN1RNaseHⅠ負(fù)責(zé)切除RNA

6、引物，DNA連接酶Ⅰ負(fù)責(zé)連接相鄰的岡崎片段，拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ負(fù)責(zé)清除復(fù)制叉移動中形成的正超螺旋，拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱa和Ⅱb則負(fù)責(zé)將最后的2個以共價(jià)鍵相連的連環(huán)體DNA分開。解決線形DNA末端復(fù)制難題的機(jī)制有：使用端聚酶、經(jīng)重組形成串聯(lián)體、將線形DNA暫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)形DNA、滾環(huán)復(fù)制以及使用蛋白質(zhì)dNTP作為引物。DNA復(fù)制的調(diào)控主要在起始階段，原核細(xì)胞利用甲基化來調(diào)控，真核細(xì)胞內(nèi)存在兩種機(jī)制控制DNA復(fù)制的啟動，一種是由執(zhí)照因子控制的正調(diào)控，另一種