DNA生物合成过程
原核生物DNA生物合成过程
原核生物DNA生物合成过程原核生物DNA的合成过程称为DNA复制，是指通过复制一个DNA分子来产生两个完全相同的DNA分子。
DNA复制是生物体繁殖中最基本的过程之一，也是维持遗传物质稳定性的保证。
下面将详细介绍原核生物DNA复制的过程。
DNA复制需要一系列酶和蛋白质的协同作用，其中最重要的酶是DNA聚合酶，它能将单链DNA合成双链DNA。
DNA复制过程可以分为三个阶段：初始化、扩展与终止。
初始化阶段：复制起始点和原核生物的染色体数量密切相关。
大多数原核生物只有一个染色体，复制起始点只有一个。
在初始化阶段，DNA复制起始点被特定酶组合所识别。
这些酶会解开DNA双链，形成一个起始点复制泡。
在这个复制泡周围，一个叫做“起始点复制泡”(replication bubble)的结构被形成。
扩展阶段：在扩展阶段，DNA聚合酶从复制起始点开始沿着DNA双链进行扩展。
当DNA聚合酶在复制泡两侧的DNA链上移动时，它会读取模板链上的碱基序列，并将互补的碱基加到新合成的DNA链上。
DNA复制是一个半连续的过程，其中一个DNA链被称为连续链，另一个被称为离散链。
在连续链的合成过程中，DNA聚合酶能够连续地合成DNA链，但在离散链的合成过程中，DNA聚合酶只能合成一小段DNA，这个段落被称为Okazaki片段。
当一个Okazaki片段生成后，另外一种酶称为DNA连接酶会将各个Okazaki片段连接起来形成一个完整的DNA链。
终止阶段：在DNA复制的最后，当整个DNA分子被复制完毕后，DNA聚合酶会到达染色体的末端。
在这个位置，酶无法继续进行DNA的合成，因为无法找到连接新的核苷酸的3'-OH末端。
当DNA聚合酶到达末端后，DNA分子会被一种酶称为DNA拓扑异构酶解开，这样两个DNA分子就完全分离了。
在DNA复制过程中，还有一种酶称为核切酶会解开DNA双链，以允许DNA复制进行顺利进行。
此外，还有其他一些酶和蛋白质参与DNA复制的调控、修复和保护等过程。
DNA的生物合成(精)
一. DNA的复制
复制部位：
真核生物：细胞核
原核生物：细胞质的核质区
(一) 复制的反应
一. DNA的复制
n1d ATP n2d CTP n3d GTP n4d TTP
DNA聚合酶 DNA模板
DNA +（n1+n2+n3+n4)PPi
PPi随即被焦磷酸酶水解，从 而推动聚合反应的进行。
做半保留复制（semiconservative replication）。
(二) 复制的方式 半保留复制
一. DNA的复制
(二) 复制的方式
一. DNA的复制
如何证明半保留复制
1958年，Meselson 证明：用，15NH4Cl唯一氮源
培养大肠杆菌，之后，用14NH4Cl培养，然后进行
CsCl2进行密度梯度离心。由于15NH4Cl密度大于
双螺旋DNA
3′5′ 带切开的3′ 端单链穿越 与另一条连 接封口 Tyr
一.DNA的复制
TopⅠ被解离 (-) (-)
P OH
2个负超螺旋 DNA-酶中间物
O R HN CH C NH R′ CH 2 Tyrosine N O O O 5′ H Oˉ H P O O P Oˉ (b) O O H H DNA链 N H N NH 2 N
② 随后链的合成
引物的合成：随后链的每个冈崎片段都需要合成
RNA引物。也是由引物酶催化。
冈崎片段的合成： DNA聚合酶 Ⅲ (原核细胞 )在引物的 3'末端使DNA链延伸，直至抵达其 下游的另一个冈崎片段的 RNA引物
的5'端。
（五）复制的过程 3.复制叉的推进-复制叉推进的过程
DNA生物合成过程
4. DNA生物合成过程4.1复制的起始 DNA复制的起始阶段，由下列两步构成。
4.1.1 预引发：①解旋解链，形成复制叉：由拓扑异构酶和解链酶作用，使DNA的超螺旋及双螺旋结构解开，碱基间氢键断裂，形成两条单链DNA。
单链DNA结合蛋白（SSB）结合在两条单链DNA上，形成复制叉。
DNA 复制时，局部双螺旋解开形成两条单链，这种叉状结构称为复制叉。
②引发体组装：由蛋白因子（如dnaB等）识别复制起始点，并与其他蛋白因子以及引发酶一起组装形成引发体。
4.1.2 引发在引发酶的催化下，以DNA为模板，合成一段短的RN**段，从而获得3'端自由羟基（3'-OH）。
4.2 复制的延长 4.2.1 聚合子代DNA：由DNA聚合酶催化，以3‘→5’方向的亲代DNA链为模板，从5‘→3’方向聚合子代DNA链。
在原核生物中，参与DNA复制延长的是DNA 聚合酶Ⅲ；而在真核生物中，是DNA聚合酶α(延长滞后链)和δ（延长先导链）。
4.2.2 引发体移动：引发体向前移动，解开新的局部双螺旋，形成新的复制叉，随从链重新合成RNA引物，继续进行链的延长。
4.3 复制的终止 4.3.1 去除引物，填补缺口：在原核生物中，由DNA聚合酶Ⅰ来水解去除RNA 引物，并由该酶催化延长引物缺口处的DNA，直到剩下最后一个磷酸酯键的缺口。
而在真核生物中，RNA引物的去除，由一种特殊的核酸酶来水解，而冈崎片段仍由DNA聚合酶来延长。
4.3.2 连接冈崎片段：在DNA连接酶的催化下，形成最后一个磷酸酯键，将冈崎片段连接起来，形成完整的DNA长链4.3.3 真核生物端粒的形成：端粒（telomere）是指真核生物染色体线性DNA分子末端的结构部分，通常膨大成粒状。
其共同的结构特征是由一些富含G、C的短重复序列构成，可重复数十次至数百次。
线性DNA在复制完成后，其末端由于引物RNA的水解而可能出现缩短。
故需要在端粒酶（telomerase）的催化下，进行延长反应。
生物化学重点_第十一章dna的生物合成
生物化学重点_第十一章D N A的生物合成work Information Technology Company.2020YEAR第十一章 DNA的生物合成一、中心法则：① DNA的自我复制将遗传信息由亲代传递给子代；② 转录：以DNA为模板合成RNA；③ 翻译：mRNA指导蛋白质的生物合成，从而决定生物的表现型。
DNA的复制、转录和翻译过程就构成了遗传学的中心法则。
但在少数RNA病毒中，其遗传信息贮存在RNA中。
因此，在这些生物体中遗传信息的流向是④ RNA通过复制，将遗传信息由亲代传递给子代；⑤ 通过反转录将遗传信息传递给DNA，再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质，二、DNA复制的特点：1．半保留复制：DNA在复制时，以亲代DNA的每一股作模板，合成完全相同的两个双链子代DNA，每个子代DNA中都含有一股亲代DNA链，这种现象称为DNA的半保留复制(semiconservative replication)。
DNA以半保留方式进行复制，是在1958年由M. Meselson 和 F. Stahl 所完成的实验所证明。
2．需要引物(primer)：DNA聚合酶必须以一段具有3'端自由羟基（3'-OH）的RNA作为引物，才能开始聚合子代DNA链。
3．半不连续复制：由于DNA聚合酶只能以5'→3'方向聚合子代DNA链，因此两条亲代DNA链作为模板聚合子代DNA链时的方式是不同的。
以3'→5'方向的亲代DNA链作模板的子代链在聚合时基本上是连续进行的，这一条链被称为前导链(leading strand)。
而以5'→3'方向的亲代DNA链为模板的子代链在聚合时则是不连续的，这条链被称为随后链(lagging strand)。
DNA在复制时，由随后链所形成的一些子代DNA短链称为冈崎片段(Okazaki fragment)。
三、DNA复制的条件：1．底物：以四种脱氧核糖核酸(deoxynucleotide triphosphate)为底物，即dATP，dGTP，dCTP，dTTP。
第13章 DNA生物合成(简明生物化学)
Dna A辨认复制启始点，然后引物酶进入（DnaG 蛋白） ，加上解螺旋酶、 DnaB蛋白和DnaC蛋 白等，与DNA的起始复制区域形成引发体。
DNA聚合酶Ⅲ 由其β亚单位辨认引物，新链的 第一个脱氧核苷酸与引物的3-OH形成磷酸二酯键， 开始复制
滚动环式：单向复制，低等生物如质粒 共价闭环双链分子的正链由核酸内切酶在一特
定位点切开，游离出的5’-磷酸基末端固定在细胞膜 上，然后以环状负链为模板，从正链的3’-OH末端 延长形成正链。不需要另外合成引物。
3′ 5′
5′
3′
领头链
5′Leabharlann 5′ 随从链3′ 3′
5′
（二）引发体的生成
复制过程需要引物--短链RNA
拓扑异构酶 单链结合蛋白 解链酶 引物酶及引发体 DNA聚合酶 DNA连接酶 引物
冈崎片段
领头链 3′ 5′
随从链 3′
5′
五、 DNA连接酶（ligase）
• 催化两段DNA之间的连接
′
5P
3′ OH
+ 5′ P
γ
P O-
β
O PO Oα-
3′
OH
DNA
ligase +AMP
5′ P
PPi
O 3′ OH
一种是全部轻的14N-14N。为1∶1； 3代：仍有两种分子，但14N-14N增多，为
1∶3； 4代：两者比为1∶7。
DNA半保留复制的证据
细菌 （含15N-DNA)
普通培养基
第一代
普通培养基
普通DNA
普通DNA 重DNA
第二代
重DNA
原核生物DNA生物合成过程
原核生物DNA生物合成过程
原核生物DNA生物合成是指一种将不同的DNA片段（反式DNA，cDNA，或者其它）组装起来形成一条完整的DNA链的过程。
它经常被用于建立重
组DNA。
原核生物DNA生物合成通常需要5个步骤：
1.合成引物：用于将反式DNA与生物合成模板混合，这些引物是从特
定的DNA序列中经由多种方法经历的化学合成的无机物。
2. 崔英 (Annealing)：将反式DNA和引物合成物混合在一起，以在
特定温度下使反式DNA与引物匹配，以形成一个双链。
3.扩增：将双链DNA片段放入PCR反应，以使其扩增和扩大。
4.电泳：将扩增的DNA片段在电泳中离心析出，以确定纯度和精确的
长度。
5.合成完成：将DNA片段组装起来，以形成一条完整的DNA链。
从DNA到蛋白质的生物合成
从DNA到蛋白质的生物合成从DNA到蛋白质：生物合成的奥秘生物学是一门研究生命现象的学科，而生物合成则是其中一个重要的方向。
生物合成是指生物体内由DNA指导下进行的物质合成过程，其中蛋白质的合成尤为重要。
本文将从DNA的基本结构开始，深入探讨DNA指导下蛋白质合成的全过程，让我们一起揭开这个有趣的生物学奥秘。
DNA分子的结构DNA是脱氧核糖核酸的缩写，是生物体内存在于细胞核内的一种分子。
DNA分子由连续排列的核苷酸组成，而核苷酸又是由糖分子、磷酸分子和四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、鳞状细胞核蛋白）组成的。
DNA中的碱基序列决定了生物体的遗传信息，是生命的基础。
DNA合成的复制过程DNA的复制是生物体中一项重要的生物合成过程，它使得基因信息得以复制并传递给新一代。
DNA复制是在细胞分裂前期进行的，其过程分为三个步骤：解旋、复制、焊接。
首先，DNA链上的氢键被裂解，使得双链结构分离为两个互补的链。
接着，在该分离双链 DNA 上，核酸酶解开双链并为复制酶创建启动端。
这个新形成的单链启动端称为 RNA启动子，其上游被称为启动区域。
然后，RNA聚合酶（一种特殊的酶）与DNA启动子配对，并开始合成 RNA链。
RNA合成带有基对配对，RNA里核苷酸对应着 DNA 上的碱基。
RNA聚合酶只能向一个方向移动，即5'端向3'端方向。
当RNA聚合酶到达终止核苷酸时，它会停止合成 RNA链并离开 DNA模板，最后，RNA链和 DNA模板分开，生成新的复制 DNA。
蛋白质合成的全过程除了DNA的复制，蛋白质合成也是生物合成的重要过程之一。
蛋白质是由一些氨基酸分子连接起来形成链状结构。
蛋白质是构成生物体重要的组成部分，同时也承担着调节身体生物化学过程和传递信号的作用。
蛋白质合成过程分为翻译和转录两个步骤。
首先，DNA的基因区域被转录为mRNA，此时DNA的碱基序列被翻译成 RNA的碱基序列。
该过程发生在细胞核中。
细胞生物学中的DNA合成
细胞生物学中的DNA合成DNA是构成生物遗传信息的核心分子，它通过DNA合成来实现遗传信息的分离和复制。
DNA合成是细胞生物学中的一个重要过程，本文将从DNA的结构、DNA合成的步骤以及DNA合成时可能遇到的问题等方面展开，探讨DNA合成的相关知识。
一、DNA的结构DNA（脱氧核糖核酸）是由四种碱基（腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳟氨酸）、脱氧核糖糖份和磷酸组成的双螺旋结构分子。
其中，碱基是遗传信息的基本单位，脱氧核糖糖份是连接碱基的背骨，磷酸是连接脱氧核糖糖份的“线”。
DNA的双螺旋结构由两个互相螺旋的链组成，每个链上的碱基通过氢键连接起来，而两个链则通过碱基之间的氢键相互连接。
两个链中的碱基按照一定规则配对，腺嘌呤配对胸腺嘧啶，鸟嘌呤配对鳟氨酸，这种配对关系称为碱基互补配对。
由于碱基互补配对的存在，当一条链被提取后，可以通过其碱基的互补配对五定位恢复另一条链的序列。
二、DNA合成的步骤DNA合成是细胞增殖时的基本过程，首先我们需要了解DNA合成的步骤。
DNA的合成是由DNA聚合酶（DNA polymerase）酶催化的，它使新的碱基按照一定序列加入到父链的3'-OH端。
DNA合成始于DNA解旋酶（helicase）对DNA的双链鱼片进行解旋，形成两个单链鱼片模板，然后单链鱼片模板上的DNA聚合酶开始工作。
在DNA聚合过程中，DNA聚合酶主要有三个步骤：装载、延长和校对。
1. 装载：DNA聚合酶需要与助酶一起结合，才能进行DNA合成。
助酶通常被称为PCNA（增殖细胞核抗原），它们形成一个叫做滑动环（sliding clamp）的结构，可以夹住DNA，使得DNA合成酶在DNA的长度方向上能够连续工作。
DNA合成酶和PCNA结合后，就可以开始进行DNA聚合的第二个步骤——延长。
2. 延长：DNA合成酶的聚合反应是以父链作为模板进行的，将新进来的核苷酸加入到父链的3'端。
这里需要解释一下，DNA是单向生长的，也就是新的碱基只能在链的3'端加入，而不能在5'端进行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引物长度约为十几个到几十个核 苷酸不等。引物的合成方向也是5´→3´
方向。DNA的聚合就是在引物的3´－OH 上进行的。
二、复制的延长
在DNA聚合酶催化下，以解开的 单链为模板，以四种dNTP为原料，进
行聚合作用。即新进入的 dNTP 与引物
3´－OH形成磷酸二酯键，由5´3´方
向延长子链。
3' 5'
G2
DNA合成期
S G1
M
哺乳动物的细胞周期
一、复制的起始
几个相关概念： 1. 复制起始点 (origin, ori)
原核生物只有一个复制起始点；
真核生物染色体DNA有多个复制起始
点，同时形成多个复制单位， 两个起始点
之间的DNA片段称为复制子(replicon)。
2. 复制叉 (replication fork)
5' 3'
dNTP 3' 5'
DNA聚合酶 P 5' 3'
ATP 3' 5'
DNA连接酶 5' 3'
(二)原核生物复制的终止
原核生物环状DNA为双向复制，
复制片段在复制的终止点汇合。每个 方向的领头链和相反方向的随从链的 连接与不连续片段的连接相同。
(三)真核生物复制的终止
染色体DNA呈线性，复制在末端停止。
3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3'
不连续片段的连接
3' 5' 3' 5' 5' 3' 5' 3'
端粒(telomere)
真核生物染色体线性DNA分子末 端的结构。 • 结构特点：
1. 由末端单链DNA序列和蛋白质构成 2. 末端DNA序列是多次重复的富含G、C 碱基的短序列
• 功能：1. 维持染色体的稳定性
(rolling circle replication)
一些简单低等生物或染色体以外的DNA 复制的特殊形式。
3'
3' 3' 5'
5'
5'
三、复制的终止
1. 随从链不连续片段的连接 2. 原核生物在复制终止点的汇合 3. 真核生物端粒的合成
(一)不连续片段的连接
3' 5'
RNA 酶 3' 5' OH P 5' 3'
肿瘤的发生有一定关系。
DNA-pol III
dATP dATP
dTTP
dGTP
5'
dCTP
dGTP
dTTP
dCTP
(一) 半不连续复制
领头链 (leading strand) 顺着解链方向生成的子链，其复制是 连续进行的，得到一条连续的子链。
3' 5' 3' 解链方向
3'
5' 5'
随从链 (lagging strand) 复制方向与解链方向相反，须等解开 足够长度的模板链才能继续复制，得到 的子链由不连续的片段所组成。
复制时双链打开，分开成两股，新链沿 着张开的模板生成，复制中形成的这种Y 字形的结构称为复制叉。 5'
3' 3' 5' 5' 3' 5'
复制方向
3'
3. 双向复制 (bidirectional replication) 原核生物的复 制是从一个起始点 开始，同时向两个 方向进行，称为双 向复制。复制中的 DNA成为 状。
DNA复制的起始就是要解开双链和生成 引物。
(一)DNA解成单链
由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶
解开双链，SSB结合到单链上使其稳定。
复制起始的解链需
要多种蛋白质参与。这 些蛋白质与复制起始点 的特有序列结合，促使 其邻近的DNA解链。
(二)引物合成
引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。
Dna B Dna A 5' 3' DNA拓异构酶 5' Dna C 3'
2. 维持DNA复制的完整性
端粒酶(telomerase)
• 特点：
1. 由RNA和蛋白质构成的复合物 2. 为特殊的逆转录酶，能以自身的RNA为 模板逆转录合成端粒DNA
• 功能：
合成端粒DNA，维持端粒的长度
爬行模型：
端粒及端粒酶的意义：
端粒的长短及端粒酶活性变 化与细胞水平的老化(aging)及
3' 5' 3' 3' 解链方向 5'
3'5'
5' 3' 5'
冈崎片段：
• 1968年日本生化学者冈崎用电镜及放射
自显影技术，观察到DNA复制中出现一 些不连续的片段，因而将这些不连续的 片段称为冈崎片段。
• 原核生物的冈崎片段为一至二千个核苷
酸，真核生物约为数百个核苷酸。
(二) 滚环复制