生物化学 药立波 b站视频配套 第十四章：DNA的生物合成
第十四章：DNA的生物合成
DNA复制：以DNA为模板的DNA合成，是基因组的复制过程。在这个过程中，亲代DNA作为合成模板，按碱基互补配对原则合成子代分子，其化学本质是酶促脱氧核苷酸聚合反应。
第一节：DNA复制的基本特征
一：DNA以半保留方式进行复制
半保留复制：在复制时，亲代双链DNA解开为两股单链，各自作为模板，依据碱基互补配对的原则，合成序列互补的子链DNA双链。新合成的DNA双链中，其中一条来自亲代，另一条是新合成的，故称为半保留复制。
半保留复制的一个实验依据：
二：DNA复制从起始点向两个方向延伸
双向复制：复制从起始点开始，向两个方向进行解链。
复制叉：复制中的模板DNA形成两个延伸方向相反的开链区，称为复制叉
复制子：从一个DNA复制起点起始的DNA复制区域称为复制子。
三：DNA复制反应呈半不连续特征
半不连续复制：在DNA复制过程中，沿着解链方向生成的子链DNA的合成是连续进行的，这股链称为前导链；另一股链因为复制方向与解链方向相反，不能连续延长，只能随着模板链的解开，逐段的从5；至3；生成引物并复制子链。模板被打开一段，起始合成一段子链；再打开一段，再起始合成另一段子链，这一不连续复制的链称为后随链。前导链连续复制而后随链不连续复制的方式成为半不连续复制。
冈崎片段：沿着后随链的模板链合成的新DNA片段被命名为冈崎片段。
第二节：DNA复制的酶学和拓扑学变化
一：DNA聚合酶催化脱氧核苷酸间的聚合
（一）原核生物有3中DNA聚合酶
DNA聚合酶1=DNApol1：对复制中的错误进行校对，对复制和修复中出现的空隙进行填补
DNA聚合酶2=DNApol2：参与DNA损伤的应急状态的修复和催化核苷酸酶聚合
DNA聚合酶3=DNApol3：是原核生物复制延长中真正其催化作用的酶
以上三种酶均具有5；-3；延长脱氧核苷酸链的聚合活性 及3；5；核酸外切酶活性
Klenow片段：用特异的蛋白酶可将DNA聚合酶1水解为两个片段，大的被称为klenow片段，具有DNA聚合酶活性和3；-5；核酸外切酶活性，是实验室合成DNA和进行分子生物学研究常用的工具酶。
（二）常见的真核细胞DNA聚合酶有5种
，a：引物酶
，b：DNA修复
，r：线粒体DNA合成
，e：错配修复
，6：前导链和后随链合成，错配修复
二：DNA聚合酶的碱基选择和校对功能实现复制的保真性
（一）复制的保真性依赖正确的碱基选择
DNA复制保真的关键是正确的碱基选择，而碱基配对的关键又在于氢键的形成。A与t形成两个氢键，g与c形成三个氢键，错配碱基之间难以形成氢键。除化学结构限制外，DNA聚合酶对碱基配对具有选择作用。此外DNA聚合酶3对碱基具有选择功能。
（二）聚合酶中的核酸外切酶活性在复制中辨认切除错配碱基并加以校正
原核生物的DNA聚合酶1，真核生物的DNA聚合酶6和DNA聚合酶e的3；-5；核酸外切酶活性都很强，可以在复制过程中辨认并切除错配的碱基，对复制错误进行校正，此过程又称为错配修复
三：复制中的解链伴有DNA分子拓扑学变化
（一）多种酶参与DNA解链和稳定单链的状态
Dna A：辨认复制起始点
Dna B=解旋酶：解开DNA双链
Dna C=运动和协同DnaB
Dna G=引物酶：催化rna引物生成
Ssb=单链结合蛋白/DNA结合蛋白：稳定已解开的单链DNA
拓扑异构酶=拓扑异构酶2又称促旋酶：解开超螺旋
（二）DNA拓扑异构酶改变DNA超螺旋状态
DNA拓扑异构酶1：可以切断DNA双链中的一股，防止DNA解链旋转中打结，适当时候又把切口封闭，使DNA变为松弛状，这一反应无需atp
DNA拓扑异构酶2：切断处于正超螺旋状态的DNA双链，使双螺旋松弛；然后利用atp供能，松弛状态DNA的断端在同一个酶的催化下连接修复。
四：DNA连接酶连接复制中产生的单链缺口
DNA连接酶：连接DNA链3；羟基末端和另一DNA链的5；磷酸末端，二者间生成磷酸二酯键，从而将两端相邻的DNA链连接成完整的链。此外DNA连接酶在DNA修复、重组中也起连接缺口作用。
第三节：原核生物DNA复制过程
一：复制的起始
（一）DNA的解链
1. 复制有固定的起始点
2. DNA解链需要多种蛋白质的参与
3. 解链过程中需要DNA拓扑异构酶
（二）引物合成和引发体形成
引物和引物酶：复制起始过程需要先合成引物，引物是由引物酶催化合成的短链rna分子
二：DNA链的延长
三：复制的终止
复制的终止包括切除引物，填补空缺和连接切口
第四节：真核生物DNA生物合成过程
一：真核生物复制的起始与原核生物基本相似
二：真核生物复制的延长发生DNA聚合酶a/6转换
三：真核生物DNA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问题
端粒酶：
第五节：逆转录和其他复制方式
一：逆转录病毒的基因组rna以逆转录机制复制
逆转录酶：催化以rna为模板合成双链dna的酶，称为逆转录酶
二：逆转录的发现发展了中心法则
三：真核生物线粒体DNA按d环方式复制
