第九章DNA的生曲合成 (5)、拓扑异构E 大肠杆菌(原核生物)DNA为双链环形,其三级结构为麻花状超螺旋形 式,连环数是表示超螺旋的一个参数。大小和一级结构完全相同的DNA分子 可因连环数不同而形成一系列拓扑异构体 引起拓扑异构反应的E,亦称旋转酶。有两种类型: 拓扑异构酶Ⅰ,松解螺旋,能切开一条DNA链在复制叉前面的一段DNA 的一个磷酸二酯键,允许该DNA链绕着另一条完整的DNA链自由旋转,而 后由拓扑异构酶重新形成磷酸二酯键。(不需AP,可切无DNA双螺旋中的 条链)。 拓扑异构酶Ⅱ(旋转E)细菌环形DNA复制后,两个DNA分子是互锁 的。该酶结合到一双链DNA环上,造成一暂时性的双链断裂,另一DNA环 正好从这一断裂处穿过,然后拓扑异构酶重新封上这个链的断口。(引入负超 螺旋,需AP,消除复制叉前进时产生的扭曲张力。在无AP时,可松解负 超螺旋。可同时切断DNA双链。) 三、DNA复制的延长阶段以及参与的酶和蛋白质分子 DNA的复制实际上就是以DNA为模板在DNA聚合酶作用下,将游离的 四种脱氧单核苷酸(dATP,dGTP,dCTP,dP简写为dNTP)聚合成DNA的过程。 这是一个非常复杂的酶促反应,需要许多种酶和蛋白质参与,现分别叙述它 们在DNA复制中作用。 (一)DNA的聚合反应和DNA聚合酶 1957年, Arthur kornberg首次在大肠杆菌中发现DNA聚合酶I(DNA polymerase I,简写 DNA pol I),后来又相继发现了DNA聚合酶Ⅱ和DNA聚 合酶Ⅲ。( DNA polymeraseⅡ,Ⅲ,简写 DNA pol II, DNA pol)。实验证明大 肠杆菌中DNA复制的主要过程靠 DNA pol起作用,而 DNA pol I和 DNA pol 在DNA错配的校正和修复中起作用 这种酶的共同性质是 1)需要DNA模板,因此这类酶又称为依赖DNA的DNA聚合酶(DNA dependent DNA polymerase, DDDP 2)需要RNA或DNA做为引物( primer),即DNA聚合酶不能从头催化 DNA的起始: 3)催化dNTP加到引物的3-OH末端,因而DNA合成的方向是5→3 4)三种DNA聚合酶都属于多功能酶,它们在DNA复制和修复过程的不 同阶段发挥作用。由于DNA聚合酶Ⅰ是研究得最清楚而且代表了其他DNA 聚合酶的基本特点,所以我们着重介绍 DNA pol I的作用并指出另外二种 DNA pol的特殊性 1.DNA聚合酶I(P414)第九章 DNA 的生物合成 ·8· (5) 、拓扑异构 E 大肠杆菌（原核生物）DNA 为双链环形，其三级结构为麻花状超螺旋形 式，连环数是表示超螺旋的一个参数。大小和一级结构完全相同的 DNA 分子， 可因连环数不同而形成一系列拓扑异构体。 引起拓扑异构反应的 E，亦称旋转酶。有两种类型： 拓扑异构酶Ⅰ，松解螺旋，能切开一条 DNA 链在复制叉前面的一段 DNA 的一个磷酸二酯键，允许该 DNA 链绕着另一条完整的 DNA 链自由旋转，而 后由拓扑异构酶重新形成磷酸二酯键。（不需 ATP，可切无 DNA 双螺旋中的 一条链）。 拓扑异构酶Ⅱ（旋转 E）细菌环形 DNA 复制后，两个 DNA 分子是互锁 的。该酶结合到一双链 DNA 环上，造成一暂时性的双链断裂，另一 DNA 环 正好从这一断裂处穿过，然后拓扑异构酶重新封上这个链的断口。（引入负超 螺旋，需 ATP，消除复制叉前进时产生的扭曲张力。在无 ATP 时，可松解负 超螺旋。可同时切断 DNA 双链。） 三、DNA 复制的延长阶段以及参与的酶和蛋白质分子 DNA 的复制实际上就是以 DNA 为模板在 DNA 聚合酶作用下，将游离的 四种脱氧单核苷酸(dATP,dGTP,dCTP,dTTP,简写为 dNTP)聚合成 DNA 的过程。 这是一个非常复杂的酶促反应，需要许多种酶和蛋白质参与，现分别叙述它 们在 DNA 复制中作用。 （一）DNA 的聚合反应和 DNA 聚合酶 1957 年，Arthur kornberg 首次在大肠杆菌中发现 DNA 聚合酶Ⅰ(DNA polymerase Ⅰ,简写 DNA polⅠ)，后来又相继发现了 DNA 聚合酶Ⅱ和 DNA 聚 合酶Ⅲ。(DNA polymerase Ⅱ，Ⅲ，简写 DNA polⅡ,DNA polⅢ)。实验证明大 肠杆菌中 DNA 复制的主要过程靠 DNA polⅢ起作用，而 DNA polⅠ和 DNA pol Ⅱ在 DNA 错配的校正和修复中起作用。 这种酶的共同性质是： 1）需要 DNA 模板，因此这类酶又称为依赖 DNA 的 DNA 聚合酶(DNA dependent DNA polymerase, DDDP)； 2）需要 RNA 或 DNA 做为引物(primer)，即 DNA 聚合酶不能从头催化 DNA 的起始； 3）催化 dNTP 加到引物的 3'-OH 末端，因而 DNA 合成的方向是 5'→3'； 4）三种 DNA 聚合酶都属于多功能酶，它们在 DNA 复制和修复过程的不 同阶段发挥作用。由于 DNA 聚合酶Ⅰ是研究得最清楚而且代表了其他 DNA 聚合酶的基本特点，所以我们着重介绍 DNA polⅠ的作用并指出另外二种 DNA pol 的特殊性。 1. DNA 聚合酶Ⅰ（P414）