DNA的生物合成是臨床助理醫(yī)師考試需要了解的內容,醫(yī)學教育網搜集整理了相關知識點,以便廣大考生參考學習。
DNA的生物合成主要包括DNA復制與逆轉錄。
DNA復制是以母鏈DNA為模板合成子鏈DNA的過程。
逆轉錄是以RNA為模板,合成DNA互補鏈,再以此DNA鏈為模板合成第二條DNA的過程。
(一)半保留復制的概念和主要的復制酶
DNA復制為半保留復制方式,使子代細胞得到和親代相一致的遺傳物質,復制是具有高保真性(high fidelity)的。
DNA復制時,母鏈DNA解開為兩股單鏈,各自作為模板,按堿基配對規(guī)律合成與模板互補的子鏈。子代細胞的DNA,一股單鏈從親代完整地接受過來,另一股單鏈則完全重新合成,這種復制方式稱為半保留復制。
復制解鏈形成復制叉上的兩股母鏈也是走向相反,子鏈沿著母鏈模板復制,只能從5′至3′方向延伸。在同一復制叉上只有一個解鏈方向。順著解鏈方向生成的子鏈,復制是連續(xù)進行的。另一股鏈因為復制的方向與解鏈方向相反,不能順著解鏈方向連續(xù)延長,必須待模板鏈解開至足夠長度,然后從5′-3′生成引物并復制子鏈,這就是所謂的半不連續(xù)復制。復制中的不連續(xù)片段被命名為岡崎片段。
真核細胞含有多個染色體,每個染色體又有多個復制起始點,屬于多起點雙向復制。原核細胞單一起點,雙向復制。
復制是在酶催化下的核苷酸聚合過程,需要多種生物分子共同參與:底物(dATP、dGTP、dCTP和dTTP,總稱dNTP),依賴DNA的DNA聚合酶(DNA-po1),模板(解開成單鏈的DNA母鏈),引物提供3′-OH末端使dNTP可以依次聚合,其他酶和蛋白質因子。
在DNA復制過程中,產生岡崎片段,而2個相鄰的岡崎片段之間存在一個單鏈缺口。DNA連接酶催化DNA鏈3′-OH末端和另一DNA鏈的5′-P末端,使生成磷酸二酯鍵,從而把曲段相鄰的DNA鏈連成完整的鏈。此催化作用需要消耗ATP.
(二)逆轉錄
逆轉錄的信息流向(RNA—DNA)與轉錄過程(DNA—RNA)相反,也稱為反轉錄。指遺傳信息從RNA流向DNA.是RNA指導下的DNA合成過程,即以RNA為模板,四種dNTP為原料,合成與RNA互補的DNA單鏈,催化這一過程的酶稱為逆轉錄酶。
1.逆轉錄酶:屬RNA指導的DNA聚合酶,具有三種酶活性,即RNA指導的DNA聚合酶,RNA酶,DNA指導的DNA聚合酶。在分子生物學技術中,作為重要的工具酶被廣泛用于建立基因文庫、獲得目的基因等工作。
2.合成過程;RNA為模板,在反轉錄酶的催化下,合成與RNA互補的DNA單鏈,形成雜化雙鏈,反轉錄酶將其中RNA鏈水解,在以互補的DNA鏈為模板,合成雙鏈DNA. 3.反轉錄方向:5‘→3’。
逆轉錄現(xiàn)象和逆轉錄酶的發(fā)現(xiàn),發(fā)展了遺傳中心法則。原來認為DNA的功能兼有遺信息的傳代和表達,因此DNA處于生命活動的中心位置。逆轉錄現(xiàn)象說明,至少在某些生物,RNA同樣兼有遺傳信息傳代與表達功能。
小結:
1.遺傳信息傳遞方向:DNA→RNA→蛋白質2.半保留復制:DNA復制時,母鏈DNA解開為兩股單鏈,各自作為模板,按堿基配對規(guī)律合成與模板互補的子鏈。子代細胞的DNA,一股單鏈從親代完整地接受過來,另一股單鏈則完全重新合成,這種復制方式稱為半保留復制。
3.多數(shù)生物的DNA復制為定點雙向復制。
4.半不連續(xù)復制。先導鏈(領頭鏈)、隨從鏈岡崎片段(Okazaki fragment):隨從鏈中不連續(xù)合成的DNA片段。
5.鏈延長(形成磷酸二酯鍵):DNA聚合酶Ⅲ(原核)、DNA聚合酶α、δ(真核)
新合成鏈的延長方向:5‘端→3’端堿基配對:雙鏈反平行,AT,GC配對6.終止:(水解引物、填補空缺、連接DNA片段):DNA連接酶7.逆轉錄:以RNA為模板,利用4種dNTP為原料,在引物的3‘端以5’-3‘方向合成與RNA互補的DNA鏈的過程