DNA复制中的酶和蛋白质
参与原核生物dna复制的酶和蛋白,功能
参与原核生物dna复制的酶和蛋白,功能
参与原核生物DNA复制的酶和蛋白有多种，包括DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA酶和单链结合蛋白等。
1. DNA聚合酶：DNA聚合酶是一种酶类，主要功能是在DNA复制
过程中合成新的DNA链。
它能够识别DNA模板链上的碱基，并在合成
链上以互补碱基的顺序将新的核苷酸添加进去，使得新的DNA链得以
形成。
2. DNA连接酶：DNA连接酶是一类酶，其主要功能是将DNA的片
段连接起来。
它能够催化两条DNA链的连接，使得DNA的片段能够形
成一个完整的 DNA 分子。
3. DNA酶：DNA 酶是一类酶，其功能是修复 DNA 分子中的损伤。
DNA酶能够识别和修复 DNA 分子中的不正常结构和碱基序列，从而保
持 DNA 分子的完整性。
这些酶包括修复酶、剪切酶和重组酶等。
4. 单链结合蛋白：单链结合蛋白是一类蛋白质，其主要功能是
保护 DNA 单链，并帮助 DNA 酶和 DNA聚合酶等酶类与 DNA 进行结合。
它能够结合在 DNA 单链上，防止 DNA 的重复结合和降解，为其他酶
的作用提供合适的环境。
这些酶和蛋白质在原核生物的DNA复制过程中发挥着重要的作用，确保 DNA 的准确复制和维护。
请注意，这里提供的只是一些常见的酶
和蛋白的功能介绍，实际还有其他重要的酶和蛋白参与其中。
DNA复制的酶学
DNA-pol III:
由10种亚基组成的不对称聚合体 种亚基组成的不对称聚合体 催化效率最高
(一) DNA聚合酶催化的反应 一 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 催化四种dNTP一个一个地接到DNA 一个一个地接到 链上去。 链上去。 (dNMP)n + dNTP → (dNMP)n+1 + PPi
聚合反应机理： 聚合反应机理：
5'
P
5'
DNA连接酶在复制、DNA修复、 连接酶在复制、 修复、 连接酶在复制 修复 重组、剪接中均起缝合缺口作用。 重组、剪接中均起缝合缺口作用。 中均起缝合缺口作用 是重要的工具酶之一。 是重要的工具酶之一。 工具酶之一
复制相关蛋白的基因： 复制相关蛋白的基因：dna A、dna B、 、 、 dna C… …dna X 相应的表达产物蛋白质： 相应的表达产物蛋白质：Dna A、Dna B、 、 、 Dna C … …Dna X Dna A：辨认复制起始位点 ： Dna B：解螺旋酶 ： Dna C：辅助解螺旋酶使其在起始点上 ： 合并打开双链。 结 合并打开双链。
5→3外切酶活性： →3外切酶活性： 切除引物 切除突变的片段 3→5外切酶活性： →5外切酶活性： 切除错配的核苷酸
3' C T T C A G G A G A A G T C C G G C G 5'
真核生物dna复制过程中用到的6种酶或蛋白
真核生物dna复制过程中用到的6种酶或蛋
白
1. 螺旋酶（helicase）：在DNA复制过程中，螺旋酶能够解开DNA的双螺旋结构，使得两条互补的单链能够分离开来。
2. DNA聚合酶（DNA polymerase）：DNA复制过程中最关键的酶
之一，它能够将由螺旋酶分离出的DNA单链作为模板，将游离的核苷
酸按照碱基配对原则与模板链上的互补碱基连接起来，合成新的DNA 链。
3. 校正酶（proofreading enzyme）：DNA聚合酶具有一定的修
复错误的能力，其中校正酶可以检测并纠正DNA链上的错误配对碱基，确保新合成的DNA链的准确性。
4. 拉链酶（topoisomerase）：DNA复制过程中，拉链酶能够解
开DNA双链的紧张结构，防止在复制过程中出现超螺旋，从而保证DNA 复制能够进行顺利。
5. 单链结合蛋白（single-strand binding protein）：在DNA
复制过程中，单链结合蛋白能够结合在已经分离开的DNA单链上，防
止其再次结合为双链，并且保护DNA链的稳定性。
6. DNA连接酶（DNA ligase）：在DNA复制过程中，DNA连接酶
能够连接DNA链上的断裂部分，将多段DNA链连接起来，使得复制的DNA链成为连续的双链结构。
DNA复制、引物、酶及蛋白质
DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质、DNA复制过程一、DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质DNA复制起始一共涉及到DnaA（复制起始因子，识别OriC序列）、DnaB（DNA解链酶）、DnaC（召唤DnaB到复制叉）、HU（结合DNA使之弯曲）、引物合成酶、单链DNA结合蛋白、RNA聚合酶、DNA旋转酶、Dam甲基化酶，一共是9种重要的酶或蛋白质，其中DnaA、DnaB、引物合成酶、单链DNA结合蛋白、Dam甲基化酶非常重要。
DNA复制时，往往先由RNA聚合酶在DNA模板上合成一段RNA引物，再由聚合酶从RNA引物3’端开始合成新的DNA链。
对于前导链来说，这一引发过程比较简单，只要有一段RNA引物，DNA聚合酶就能以此为起点，一直合成下去。
对于后随链，引发过程较为复杂，需要多种蛋白质和酶参与。
后随链的引发过程由引发体来完成。
引发体由6种蛋白质构成，预引体或引体前体把这6种蛋白质结合在一起并和引发酶或引物过程酶进一步组装形成引发体。
引发体似火车头一样在后随链分叉的方向前进，并在模板上断断续续的引发生成滞后链的引物RNA短链，再由DNA聚合酶 III 作用合成DNA，直至遇到下一个引物或冈崎片段为止。
由RNA酶H降解RNA引物并由DNA聚合酶 I 将缺口补齐，再由DNA连接酶将每两个冈崎片段连在一起形成大分子DNA.。
1.解链酶(helicase,unwinding enzyme)复制叉的形成则是由多种蛋白质及酶参与的较复杂的复制过程。
在DNA不连续复制过程中，结合于复制叉前面，在起始点处解开双链，反应是在解链酶的催化下进行的。
解链酶有ATP酶活性的酶，两种活性相互偶联，通过水解ATP提供解链的能量。
解链酶的作用就是打开DNA双链之间的氢键。
解链酶分解ATP的活性依赖于单链DNA的存在。
如果双链DNA中有单链末端或切口，则DNA解链酶可以首先结合在这一部分，然后逐步向双链方向移动。
第十二章___遗传信息的传递和表达答案
第十二章遗传信息的传递和表达学号姓名成绩一、填空题1、参与DNA复制的主要酶和蛋白质包括DNA连接酶、DNA聚合酶、引发酶、解链酶、拓扑异构酶、切除引物酶和单链结合蛋白酶。
2、DNA复制的方向是从5端到3端。
3、DNA连接酶和DNA聚合酶Ⅰ酶的缺乏会导致冈崎片段的堆积。
4、体内DNA复制主要使用RNA作为引物，而RNA的转录不需要引物。
5、使用枯草杆菌蛋白酶可将大肠杆菌DNA聚合酶I水解大小两个片段，其中大片段被称为klenow酶，它保留了DNA聚合酶和3,5-核酸外切酶酶活性，小片段则保留了3,5-核酸内切酶酶的活性。
6、DNA复制的主要聚合酶是DNA聚合酶Ⅲ，该酶在复制体上组装成不对称二聚体，分别负责领头链和随从链的合成。
7、DNA的损伤可分为碱基损伤和DNA链损伤两种类型，造成DNA损伤的因素有理化因素和生理化因素。
8、基因转录的方向是从5端到3端。
9、大肠杆菌RNA聚合酶由核心酶和σ因子组成，其中前者由α亚基、β亚基和β’亚基组成，活性中心位于β亚基上。
10、原核细胞启动子－10区的序列通常被称为TA TA盒或pribnow box，其一致序列是TATAAT。
11、第一个被转录的核苷酸一般是嘌呤核苷酸。
12、真核细胞Pre-mRNA后加工方式主要有加帽、加尾、内部甲基化、编辑和剪切5种。
13、原核细胞转录终止有两种机制，一种是依赖蛋白质因子的转录终止另一种是不依赖蛋白质因子的转录终止。
14、蛋白质的生物合成是以mRNA作为模板，tRNA作为运输工具，rRNA作为合成场所。
15、细胞内多肽链合成的方向是从N端到C端，而阅读mRNA的方向是从5端到3端。
16、核糖体上能够结合tRNA的部位有A部位、P部位和E部位。
17、蛋白质的生物合成通常以AUG作为起始密码子，有时也以GUG作为起始密码子，以UAG、UAA和UGA作为终止密码子。
18、原核生物合成中第一个被掺入的氨基酸是甲酰甲硫氨酸。
二、选择题1、逆转录酶是一类：（ C ）A、DNA指导的DNA聚合酶B、DNA指导的RNA聚合酶C、RNA指导的DNA聚合酶D、RNA指导的RNA聚合酶2、 DNA上某段碱基顺序为5’-ACTAGTCAG-3’，转录后的上相应的碱基顺序为：（ C ）A、5’-TGATCAGTC-3’B、5’-UGAUCAGUC-3’C、5’-CUGACUAGU-3’D、5’-CTGACTAGT-3’3、假设翻译时可从任一核苷酸起始读码，人工合成的（AAC）n（n为任意整数）多聚核苷酸，能够翻译出几种多聚核苷酸？（C）A、一种B、二种C、三种D、四种4、参与转录的酶是（A）A、依赖DNA的RNA聚合酶B、依赖DNA的DNA聚合酶C、依赖RNA的DNA聚合酶D、依赖RNA的RNA聚合酶5、RNA病毒的复制由下列酶中的哪一个催化进行? （ B ）A、RNA聚合酶B、RNA复制酶C、DNA聚合酶D、反转录酶6、大肠杆菌有三种DNA聚合酶，其中参予DNA损伤修复的是（ A ）A、DNA聚合酶ⅠB、DNA聚合酶ⅡC、DNA聚合酶Ⅲ7、绝大多数真核生物mRNA5’端有（A）A、帽子结构B、PolyAC、起始密码D、终止密码8、羟脯氨酸：（ B ）A、有三联密码子B、无三联密码子C、线粒内有其三联密码子9、蛋白质合成起始时模板mRNA首先结合于核糖体上的位点是（ B ）A、30S亚基的蛋白B、30S亚基的rRNAC、50S亚基的rRNA10、能与密码子ACU相识别的反密码子是（ D ）A、UGAB、IGAC、AGID、AGU11、原核细胞中新生肽链的N-末端氨基酸是（ C ）A、甲硫氨酸B、蛋氨酸C、甲酰甲硫氨酸D、任何氨基酸12、tRNA的作用是（ D ）A、A、把一个氨基酸连到另一个氨基酸上B、将mRNA连到rRNA上C、增加氨基酸的有效浓度D、把氨基酸带到mRNA的特定位置上。
dna聚合酶的结构和功能
dna聚合酶的结构和功能
DNA聚合酶是一组用于复制DNA模板的酶，主要用于DNA复制机制。
这些酶从现有模板中制造出新的DNA拷贝，并通过修复合成的DNA来防止突变。
DNA聚合酶的结构：
DNA聚合酶是一类大分子蛋白质，其结构由多个亚基组成，这些亚基共同作用完成DNA的复制。
例如，E·coli DNA聚合酶由α，β，γ三种亚基组成，而T4 DNA聚合酶则由5个亚基组成。
这些亚基的组成和排列方式决定了聚合酶的特性和功能。
DNA聚合酶的功能：
1. DNA聚合酶具有聚合功能，能够将单个脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则连接到DNA链上，从而延长DNA链。
2. DNA聚合酶具有3'至5'核酸外切酶活性，能够对复制中的错误进行检查和纠正，从而保证复制的准确性。
3. DNA聚合酶具有5至3核酸外切酶活性，能够切除引物和复制错误位点的DNA片段，为下一步的复制提供正确的模板。
4. DNA聚合酶还具有解旋功能，能够解开DNA双螺旋结构，使复制得以进行。
真核细胞DNA复制中的酶和蛋白质
分类
原核生物的引物酶为RNA 聚合酶，真核生物的引物 酶包括Primase和PrimPol 等类型。
结构
引物酶通常由多个亚基组 成，具有RNA聚合酶活性 和引物合成的活性中心。
DNA连接酶
功能
将两个DNA片段连接起来，形成 完整的DNA分子。
分类
原核生物的DNA连接酶为T4 DNA 连接酶，真核生物的DNA连接酶 包括T1、T2、T3和T4等类型。
功能
负责DNA链的延伸，将脱氧核糖 核苷酸按照碱基互补配对原则添
加到DNA链的3'-OH末端。
分类
原核生物DNA聚合酶包括α、β、 γ、δ等类型，真核生物DNA聚 合酶包括α、β、γ、δ、ε等类型。
结构
DNA聚合酶通常由多个亚基组成， 具有多个活性中心和结合位点， 以确保复制的高效性和准确性。
解旋酶
详细描述
DNA复制是生物体生长、发育和繁殖的基础，是遗传信息的传递和保持的关键 过程。在DNA复制过程中，酶和蛋白质等生物大分子发挥着至关重要的作用。
DNA复制的过程
总结词
DNA复制过程包括起始、延伸和终止三个阶段，需要多种酶和蛋白质的参与。
详细描述
在起始阶段，DNA聚合酶结合到DNA模板上，形成复制起始复合物；在延伸阶段，DNA聚合酶催化脱氧核糖核 苷酸按照碱基互补配对原则，添加到新链上，合成出与模板链互补的新链；在终止阶段，复制完成，DNA聚合酶 从DNA上解离下来。
06
DNA复制的研究前景
DNA复制与基因治疗的关系
基因治疗是一种利用基因工程技术来 修复或替换异常基因，以达到治疗疾 病目的的方法。DNA复制是基因治 疗中的关键步骤之一，对确保基因的 准确传递和表达具有重要意义。
参与DNA复制有关酶和蛋白质
DNA聚合酶Ⅲ的作用范围如图7-14所示。
参与DNA复制有关酶和蛋白质
参与DNA复制有关酶和蛋白质
E. Coli中的DNA聚合酶
5 聚合酶活性 5外切酶活性 5 外切酶活性
亚基数 分子数/细胞
功能
pol I
pol II pol III
+
目录
参与DNA复制有关酶和蛋白质
DNA聚合酶的分类
原核生物的聚合酶
DNA-pol Ⅰ 主要的修复酶 DNA-pol Ⅱ 次要的修复酶 DNA-pol Ⅲ 复制酶 DNA-pol IV SOS修复 DNA-pol V SOS修复
参与DNA复制有关酶和蛋白质
(1) 大肠杆菌DNA聚合酶I (Pol Ⅰ) 纯的DNA聚合酶I由分子量109 000U (109KD)，含928个氨基酸残基的一 条肽链构成，每个大肠杆菌细胞中大约含400个酶分子。(单链多肽）
参与DNA复制有关酶和蛋白质
不配对的片段
内切酶活性
参与DNA复制有关酶和蛋白质
（2） 大肠杆菌 DNA聚合酶 Ⅱ
DNA聚合酶Ⅰ缺陷的突变株仍能生存，这表明DNApolⅠ不是 DNA复olⅡ。
① 从5′→3′方向合成DNA ② 具有3ˊ→5ˊ外切酶活性，但没有5ˊ→3ˊ外切酶活性。 在体外的合成速率比体内的速率要低得多，带有这个酶缺陷 的大肠杆菌突变株染色体的复制各方面都正常，它在体内的功能 可能和DNA聚合酶 I 类似。
DNA聚合酶 I 的5ˊ→3ˊ外切酶活性和聚合活性同时作用可 以进行切口翻译(nicktranslation)，用来制造放射性探针。
在反应物里加入同位素标记的脱氧单核苷酸，DNA聚合酶I 首先利用5ˊ→3ˊ外切酶活性，从切口处逐个切下DNA上的核苷 酸，再利用3ˊ-OH末端聚合作用逐个将标记的核苷酸加上去(图 7—12)。
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真核细胞DNA复制中的酶和蛋 白质
第九小组 刘少英、马丹炜、罗孟军、王萍
主讲：刘少英
细胞周期
DNA 复制有关酶
DNA聚合酶
DNA引发酶（PRIMASE）
• 是DNA合成中合成RNA引物的酶，引发
酶行使2个功能：首先在起点处起始先导 链的合成。其二在延伸中帮助岗奇片段 的反复起始。
DNA解旋酶
DNA拓扑异构酶
单链结合蛋白（SSB）
核酸酶（nucleases）
• 是通过水解磷酸二酯键消化核酸的酶，
包括DNase 和 RNase两类，各类还包括 外切酶和内切酶两类。在复制中需要三 个特定的核酸酶活性：校正需要3‘-5’的 外切酶活性、引物的去除需要RNaseH、 5’-3’外切酶活性。
结论（续）
五、侧位MCM复合物被CDC7结合，MCM4被CDC7依赖 的反应磷酸化；在放线菌素D存在的情况下，CDC45： MCM约为1，表明每个侧位MCM可以招募一个CDC45。
六、DNA复制的起始事件被有规律地隔断，其原因是在 CDC45附着的一定距离的MCM复合物处于不活动状态。
七、研究表明，MCM复合物在哺乳动物细胞中普遍存在， 人类的细胞核中有106个MCM复合物；中国仓鼠卵巢 细胞中MCM复合物在G1期增多，在GI/S期的过度期达 到最高。
非洲爪蟾卵提取物中MCM2-7复合物 在染色质上复制起始复合物周围的分布
• 摘要：MCM2-7复合物被认为具有真核生物DNA复制
解旋酶功能。它通过复制起始复合物（ORC）、CDc6、 Cdt1而结合到DNA 链上，它在G1-S的过度期被CDc45 和蛋白质激酶CDc7、Cdk2所激活。但是，在染色体上， 结合的MCM复合物数量远比ORC复合物的数量多。为 了弄清楚原因，本实验用非洲爪蟾（XENOPUS）卵提 取物为材料，检测了结合在线性DNA片段上的各种蛋 白质进行了测定。实验发现，当DNA片段为80bp时， ORC和MCM之比为1：1；当DNA片段较长时，MCM 的比率迅速上升，证明MCM广泛分布在结合有CDc45 的DNA周围。MCM复合物并不是DNA复制的限制物，
DNA连接酶
• DNA连接酶是在双链DNA中催化相邻核
苷酸形成磷酸二酯键的酶。她要求5‘断 的核苷酸必须有完整的磷酸基团、3’端 必须有完整的羟基。在真核生物中连接 酶需要ATP。DNA连接酶控制所有DNA 修复途径的最后阶段，哺乳动物有4种连 接酶活性，DNA连接酶I是涉及后滞链修 复的基本酶。
ORC和MCM被有效地富集于82-bp以上的 DNA片段上
MCM的附着与DNA长度有关， 而ORC与DNA长度无关
侧位MCM复合物紧紧附着于染 色质
附着于DNA上的CDC45是DNA复制的速度 限制因素
MCM复合物的磷酸化是CDC7 依赖的
CDC45在染色体上的附着受放 线菌素D所促进
Байду номын сангаас
DNA复制起始模型
摘要（续）
• 它们在CDc7存在的情况下被磷酸化，他们能诱导Cdk2
依赖的CDc45的附着。非洲爪蟾卵提取物实验表明， DNA复制的起始包含着复杂的、分布广泛的、具有起 始作用的MCM2-7复合物。
染色体DNA的复制需要三个系统参与
非洲爪蟾胚胎期细胞从有丝分裂末期 至G1期末复制起始事件
固定在线性DNA碎片上的前复制复合物的 形成和激活
结论
一、MCM复合物的附着需要82bp的DNA片段，ORC的附 着也需要80bp的DNA片段，被认为是G1期MCM附着 所需的DNA长度。
二、DNA片段长度超过82bp时，MCM复合物的数量显
著增加，而ORC保持不变；MCM复合物广泛分布在 ORC周围的DNA片段上。 三、MCM复合物在DNA片段上的附着需要CDC6和CDT1。 在没有ORC、CDC6、CDT1存在的DNA片段上没有 MCM附着。 四、MCM复合物附着后，ORC去除不会降低DNA合成的 效率。ORC后的MCM具有支持复制起始的作用