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第二节 DNA复制的酶学
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底物：dNTP (dATP、dGTP 、 dCTP 、dTTP) ；
DNA复制的体系 底物：dNTP (dATP、dGTP 、 dCTP 、dTTP) ； 聚合酶(polymerase)：依赖DNA的DNA聚合酶， 简写为DNA-pol或DDDP； 模板(template)：解开成单链的DNA母链； 引物(primer)：提供3´-OH末端的寡核苷酸； 其他的酶和蛋白质因子
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催化dNTP聚合到核酸链上的酶。是DNA复制的主要酶。
全称叫依赖DNA的DNA聚合酶（DNA dependent DNA polymerase）或DNA指 导的DNA聚合酶（DNA-directed DNA polymerase），均缩写为DDDP。
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(一) DNA聚合酶催化的反应 1. 5´至3´的聚合活性 催化四种dNTP一个一个地接到DNA 链上去。
1. 5´至3´的聚合活性 催化四种dNTP一个一个地接到DNA 链上去。 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
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聚合反应机理：
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聚合反应的特点： (1) 以单链DNA为模板 (2) 以dNTP为原料 (3) 引物提供3´-OH (4) 聚合方向为5´→3´
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2.核酸外切酶活性 5´→3´外切酶活性： 切除引物 切除突变的片段 3´→5´外切酶活性： 切除错配的核苷酸 ？
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(二) DNA聚合酶的种类 1. 原核生物的DNA聚合酶 pol-I pol-II pol-III 5´→3´聚合酶活性 +
3´→5´外切酶活性 5´→3´外切酶活性 – 功 能 切除引物 填补空隙 修复合成 不清 复制的主要酶
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单一肽链的大分子 曾被称为复制酶(replicase) 含量最多 可被水解成两个片段 DNA-pol I:
外切酶活性，也称为Klenow片段，是常用的工具酶。
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DNA-pol III: 由10种亚基组成的不对称聚合体 催化效率最高
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2. 真核生物的DNA聚合酶 DNA-pol 复制中延长随从链 DNA-pol 没有其他pol时才起作用
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(三) 复制的保真性(fidelity) 至少依赖三种机制： 1. 遵守严格的碱基配对规律； 2. 聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；
1. 遵守严格的碱基配对规律； 2. 聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能； 3. 复制中的即时校读功能。
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二、解旋解链酶类 解开并理顺DNA双链，维持DNA 处于单链状态。主要有解螺旋酶、 DNA拓扑异构酶和单链DNA结合蛋白。
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(一) 解螺旋酶 (helicase) : 模板对复制的指导作用在于碱基的准确 配对，而碱基却埋在双螺旋的内部。只有把DNA解开成单链，它才能起模板作用。 解螺旋酶是最早发现的与复制有关的蛋 白质，当时称为rep蛋白。作用是利用ATP供 能，解开DNA双链。
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复制相关蛋白的基因：dna A、dna B、dna C… …dna X
结 合并打开双链。
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SSB曾被称为螺旋反稳定蛋白（HDP）。在大肠杆菌，它是由177个氨基酸残基组成的
(二) 单链DNA结合蛋白 (SSB) : SSB曾被称为螺旋反稳定蛋白（HDP）。在大肠杆菌，它是由177个氨基酸残基组成的 同四聚体，结合单链DNA的跨度约32个核苷 酸单位。 SSB与解开的DNA单链紧密结合，防止 重新形成双链，并免受核酸酶降解。在复制 中维持模板处于单链状态。
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(三) DNA拓扑异构酶 (topoisomerase) : 拓扑：是指物体或图像作弹性移位而又保
持物体不变的性质。 拓扑异构酶：是一类可改变DNA拓扑性质 的酶。对DNA分子的作用是既能水解、又 能连接磷酸二酯键。可松弛DNA超螺旋， 有利于DNA解链。
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拓扑异构酶I（topo I）: 在原核生物曾被称为－蛋白。 主要作用是切开DNA双链中的一股，使 DNA解链旋转中不打结，DNA变为松弛
状态再封闭切口。
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拓扑异构酶II（ topo II）: 在原核生物又叫旋转酶(gyrase)。 能切断DNA双链，使螺旋松弛。在ATP参
断端。
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三、引物酶和引发体 引物酶 (primase): 依赖DNA的RNA聚合酶。 催化RNA引物的合成。
在大肠杆菌，引物酶是dna G基因的产物。 RNA引物： 在DNA模板的复制起始部位由引物酶催 化NTP的聚合，形成短片段的RNA，为DNA 聚合提供3´-OH末端。
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引发体 (primosome): 是由Dna B、Dna A、Dna C以及其他复制 因子一起形成复合体，再结合引物酶形成
复制开始时，在引发体的下游解开双链， 再由引物酶催化引物的合成。
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四、DNA连接酶（DNA ligase） ATP 连接DNA链3-OH末端和相邻DNA链5-P
末端，形成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连接成完整的链。反应需要ATP。 ATP
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DNA连接酶在复制、DNA修复、 重组、剪接中均起缝合缺口作用。 是重要的工具酶之一。
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