脱氧核糖核酸(DNA)是生物界遗传的主要物质基础。生物有机体的遗传特征以密码(cod)的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸 排列顺序-即遗传信息，在细胞分裂前通过DNA的复制(Replication),将遗传信息由亲代传递给子代，在后代的个体发育过程中，遗传信息自 DNA转录(Transcription)给RNA,并指导蛋白质合成，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状，这种遗传信息的传递方 向，是从DNA到RNA再到蛋白质，即所谓的生物学“中心法则”，80年代以后在某些致癌RNA病毒中发现遗传信息也可存在于RNA分子中，由 RNA通过逆转录(reversetranscription))的方式将遗传信息传递给DNA。这为中心法则加入了新的内容。目前认为生物界遗传信息传递的中心法 则为： 制回A一区A一度白质 复潮 本章的内容主要涉及DNA生物合成的三个方面，第一，DNA复制，第二，RNA反转录为DNA,第三，细胞内DNA受到损伤时进行的修复 作用。 第一节DNA的复制 DNA做为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准确地自我复制(self?replication),使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的物质基 础。1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型指出，DNA是由二条互补的脱氧核苷酸链组成，所以一条DNA链上的核苷酸排列顺序是 由图I6I双螺旋DNA的复制另一条决定的。这就说明DNA的复制是由原来存在的分子为模板来合成新的链。曾经有过多种关于DNA复制方式 的学说，包括半保留复制，全保留复制以及分散复制等（图16-1）。 图16·1双螺旋DNA的复制 一、DNA复制的方式及一般过程： (一)DNA的半保留复制(semiconservative replication) Watsoni和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板 各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA,另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制， 1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制，他们将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4CI培养基 中繁殖了15代，使所有的大肠杆菌DNA被15N所标记，可以得到15N桪NA。然后将细菌转移到含有14N标记的NH4CI培养基中进行培养，在培 养不同代数时，收集细菌，裂介细胞，用氯化铯(CsCI)密度梯度离心法观察DNA所处的位置。由于15N桪NA的密度比普通DNA(14N·DNA) 的密度大，在氨化铯密度梯度离心(density gradientcentrifugation)时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带。 实验结果表明：在全部由15N标记的培养基中得到的15N桪NA显示为一条重密度带位于离心管的管底。当转入14N标记的培养基中繁殖后 第一代，得到了一条中密度带，这是15N桪NA和14N-DNA的杂交分子。第二代有中密度带及低密度带两个区带，这表明它们分别为15N14N· DNA和14N14N-DNA。随着以后在14N培养基中培养代数的增加，低密度带增强，而中密度带逐渐减弱，离心结束后，从管底到管口，CsCI 溶液密度分布从高到低形成密度梯度，不同重量的DNA分子就停留在与其相当的CsCI密度处，在紫外光下可以看到DNA分子形成的区带。为 了证实第一代杂交分子确实是一半15N-DNA·半14N·DNA,将这种杂交分子经加热变性，对于变性前后的DNA分别进行CsCI密度梯度离 心，结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后则分为两条区带，即重密度带(15N~DNA)及低密度带(14N~DNA)。它们的实验只有用 半保留复制的理论才能得到圆满的解释（图16·2和16-3）
脱氧核糖核酸(DNA)是生物界遗传的主要物质基础。生物有机体的遗传特征以密码(code)的形式编码在DNA分子上，表现为特定的核苷酸 排列顺序-即遗传信息，在细胞分裂前通过DNA的复制(Replication)，将遗传信息由亲代传递给子代，在后代的个体发育过程中，遗传信息自 DNA转录(Transcription)给RNA，并指导蛋白质合成，以执行各种生命功能，使后代表现出与亲代相似的遗传性状，这种遗传信息的传递方 向，是从DNA到RNA再到蛋白质，即所谓的生物学“中心法则”，80年代以后在某些致癌RNA病毒中发现遗传信息也可存在于RNA分子中，由 RNA通过逆转录(reversetranscription)的方式将遗传信息传递给DNA。这为中心法则加入了新的内容。目前认为生物界遗传信息传递的中心法 则为： 本章的内容主要涉及DNA生物合成的三个方面，第一，DNA复制，第二，RNA反转录为DNA，第三，细胞内DNA受到损伤时进行的修复 作用。 第一节 DNA的复制 DNA做为遗传物质的基本特点就是在细胞分裂前进行准确地自我复制(self?replication)，使DNA的量成倍增加，这是细胞分裂的物质基 础。1953年Watson和Crick提出DNA双螺旋结构模型指出，DNA是由二条互补的脱氧核苷酸链组成，所以一条DNA链上的核苷酸排列顺序是 由图16-1双螺旋DNA的复制另一条决定的。这就说明DNA的复制是由原来存在的分子为模板来合成新的链。曾经有过多种关于DNA复制方式 的学说，包括半保留复制，全保留复制以及分散复制等(图16-1)。 图16－1 双螺旋DNA的复制 一、DNA复制的方式及一般过程： (一)DNA的半保留复制(semiconservative replication) Watson和Crick在提出DNA双螺旋结构模型时即推测，DNA在复制时首先两条链之间的氢键断裂两条链分开，然后以每一条链分别做模板 各自合成一条新的DNA链，这样新合成的子代DNA分子中一条链来自亲代DNA，另一条链是新合成的，这种复制方式为半保留复制。 1958年Meselson和Stahl利用氮标记技术在大肠杆菌中首次证实了DNA的半保留复制，他们将大肠杆菌放在含有15N标记的NH4Cl培养基 中繁殖了15代，使所有的大肠杆菌DNA被15N所标记，可以得到15N桪NA。然后将细菌转移到含有14N标记的NH4Cl培养基中进行培养，在培 养不同代数时，收集细菌，裂介细胞，用氯化铯(CsCl)密度梯度离心法观察DNA所处的位置。由于15N桪NA的密度比普通DNA(14N－DNA) 的密度大，在氯化铯密度梯度离心(density gradientcentrifugation)时，两种密度不同的DNA分布在不同的区带。 实验结果表明：在全部由15N标记的培养基中得到的15N桪NA显示为一条重密度带位于离心管的管底。当转入14N标记的培养基中繁殖后 第一代，得到了一条中密度带，这是15N桪NA和14N-DNA的杂交分子。第二代有中密度带及低密度带两个区带，这表明它们分别为15N14N－ DNA和14N14N-DNA。随着以后在14N培养基中培养代数的增加，低密度带增强，而中密度带逐渐减弱，离心结束后，从管底到管口，CsCl 溶液密度分布从高到低形成密度梯度，不同重量的DNA分子就停留在与其相当的CsCl密度处，在紫外光下可以看到DNA分子形成的区带。为 了证实第一代杂交分子确实是一半15N-DNA－半14N－DNA，将这种杂交分子经加热变性，对于变性前后的DNA分别进行CsCl密度梯度离 心，结果变性前的杂交分子为一条中密度带，变性后则分为两条区带，即重密度带(15N－DNA)及低密度带(14N－DNA)。它们的实验只有用 半保留复制的理论才能得到圆满的解释(图16－2和16-3)
亲代DNA分 0 0义 2 两条轻链 x N 家代阿条度地酒经程 pU 第二代子分子 图162DNA的半保留复制第一代分子含有一条亲代的链用黑色素示)，与另一条新合成的链用白色表示配对.在以后图16.3DNA的半保留复制-Meslson?Sahl实验密度 的连续复制过程中，原来亲代的两条链仍然保持完整，因此总有两个分子各具有一条原来亲代的链。 的DNA位置：左三管为对照；右三管为实验结果 (二)DNA复制的一般过程： DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一 个复制泡(replicative bubble,从打开的起点向两个方向形成。)两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是 5'一3方向，另一条链的走向是3一5'方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从5'→3的方向合成。那么，两条方向不同的链怎样才能做模 板呢？这个问题由日本学者岗崎先生解决。 原来，在以3'一5'方向的母链为模板时，复制合成出一条5'一3'方向的前导链leadingstrand),前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致 的，因此前导链的合成是连续进行的，而另一条母链D八是5'→3'方向，它作为模板时，复制合成许多条5'→3'方向的短链，叫做随从链 (lagging strand),随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做岗崎片段(Okazaki fragments),原核生物岗崎片段含有1000-2000核苷酸，真核生物一般100？00核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导 链的合成是连续进行的，而随从链的合成是不连续进行的，所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制（图16-4）。 352 前链 图16·4DNA的半不连续复制 DNA复制的全部过程可以人为地分成三个阶段，第一个阶段为DNA复制的起始阶段，这个阶段包括起始点，复制方向以及引发体的形 成，第二阶段为DNA链的延长，包括前导链及随从链的形成和切除RNA引物后填补空缺及连接岗崎片段。第三阶段为DNA复制的终止阶段。 在DNA复制的整个过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将在DNA复制的各个阶段中若重介绍它们的作用。 二、DNA复制的起始阶段： (一)DNA复制的起始点 很多实验都证明：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点(originof replication)常用ori或o表示。细胞中的DNA 复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为 复制子或复制单元(replicon)。在原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子，而在真核生物中，DNA的复制是从 许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子。 DNA复制起始点有结构上的特殊性，例如：大肠杆菌染色体DNA复制起始点Oic由422个核苷酸组成，是一系列对称排列的反向重复序 列，即回文结构(palindrome),其中有9个核苷酸或13个核苷酸组成的保守序列，这些部位是大肠杆菌中DnaA蛋白识别的位置，大肠杆菌染色 体DNA是环状双链DNA,它的复制是典型的“0”型复制（由于形状像希腊字母）。从一个起点开始，同时向两个方向进行复制，当两个复制方向 相遇时，复制就停止。而有些生物的DNA复制起始区是一段富含A·T的区段。这些特殊的结构对于在DNA复制起始过程中参与的酶和许多蛋白 质分子的识别和结合都是必须的。 (二)DNA复制的方向： (1)定点开始双向复制：
图16-2 DNA的半保留复制第一代分子含有一条亲代的链(用黑色素示)，与另一条新合成的链(用白色表示)配对。在以后 的连续复制过程中，原来亲代的两条链仍然保持完整，因此总有两个分子各具有一条原来亲代的链。 图16-3 DNA的半保留复制－Meslson?Stahl实验密度梯 的DNA位置：左三管为对照；右三管为实验结果 (二)DNA复制的一般过程： DNA双螺旋是由两条方向相反的单链组成，复制开始时，双链打开，形成一个复制叉(replicative fork,从打开的起点向一个方向形成)或一 个复制泡(replicative bubble，从打开的起点向两个方向形成。)两条单链分别做模板。各自合成一条新的DNA链。由于DNA一条链的走向是 5′→3′方向，另一条链的走向是3′→5′方向，但生物体内DNA聚合酶只能催化DNA从5′→3′的方向合成。那么，两条方向不同的链怎样才能做模 板呢?这个问题由日本学者岗崎先生解决。 原来，在以3′→5′方向的母链为模板时，复制合成出一条5′→3′方向的前导链(leadingstrand)，前导链的前进方向与复制叉打开方向是一致 的，因此前导链的合成是连续进行的，而另一条母链DNA是5′→3′方向，它作为模板时，复制合成许多条5′→3′方向的短链，叫做随从链 (lagging strand)，随从链的前进方向是与复制叉的打开方向相反的。随从链只能先以片段的形式合成，这些片段就叫做岗崎片段(Okazaki fragments)，原核生物岗崎片段含有1000-2000核苷酸，真核生物一般100?00核苷酸。最后再将多个岗崎片段连接成一条完整的链。由于前导 链的合成是连续进行的，而随从链的合成是不连续进行的，所以从总体上看DNA的复制是半不连续复制(图16-4)。 图16－4 DNA的半不连续复制 DNA复制的全部过程可以人为地分成三个阶段，第一个阶段为DNA复制的起始阶段，这个阶段包括起始点，复制方向以及引发体的形 成，第二阶段为DNA链的延长，包括前导链及随从链的形成和切除RNA引物后填补空缺及连接岗崎片段。第三阶段为DNA复制的终止阶段。 在DNA复制的整个过程中需要30多种酶及蛋白质分子参加，我们将在DNA复制的各个阶段中着重介绍它们的作用。 二、DNA复制的起始阶段： (一)DNA复制的起始点 很多实验都证明：复制是从DNA分子上的特定部位开始的，这一部位叫做复制起始点(originof replication)常用ori或o表示。细胞中的DNA 复制一经开始就会连续复制下去，直至完成细胞中全部基因组DNA的复制。DNA复制从起始点开始直到终点为止，每个这样的DNA单位称为 复制子或复制单元(replicon)。在原核细胞中，每个DNA分子只有一个复制起始点，因而只有一个复制子，而在真核生物中，DNA的复制是从 许多起始点同时开始的，所以每个DNA分子上有许多个复制子。 DNA复制起始点有结构上的特殊性，例如：大肠杆菌染色体DNA复制起始点Oric由422个核苷酸组成，是一系列对称排列的反向重复序 列，即回文结构(palindrome)，其中有9个核苷酸或13个核苷酸组成的保守序列，这些部位是大肠杆菌中DnaA蛋白识别的位置，大肠杆菌染色 体DNA是环状双链DNA，它的复制是典型的“θ”型复制(由于形状像希腊字母θ)。从一个起点开始，同时向两个方向进行复制，当两个复制方向 相遇时，复制就停止。而有些生物的DNA复制起始区是一段富含A·T的区段。这些特殊的结构对于在DNA复制起始过程中参与的酶和许多蛋白 质分子的识别和结合都是必须的。 (二)DNA复制的方向： (1)定点开始双向复制：
这是原核生物和真核生物DN八复制最主要的形式，从一个特定位点解链，沿着两个相反的方向各生长出两条链，形成一个复制泡，用电子 显微镜可以观察到复制泡的存在（图16·5）。 图16·5SV40DNA;复制泡生长的电镜图谱 (2)定点开始单向复制： 质粒colEl是个典型的例子，复制从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉(replication fork)。 (3)两点开始单向复制： 腺病毒DNA的复制是从两个起点开始的，形成两个复制叉，各以一个单一方向复制出一条新链（图16·6）. Laagin sand Leding sand m女 ◆m s山3 三=一四 Leing sinnd Lag罗r贴nnd 图16-6DNA的半不连续复制和复制泡的形成 总之DNA复制的起点及方向不仅原核细胞与真核细胞不同，就是同属于原核生物和真核生物的不同种属也有相当大的差异（图16·7）. )两个起始点，单一方向生长 ()一个起始点，双链双向生长 起如点2 起始点1 向)一个起始点，双链单一方向生长 是咖点 0 工 I 起始点 图16.7DNA链生长方向的三种机制 (三)DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质： I.解链酶(helicase) DNA开始复制时首先在起始点处解开双链，反应是在一种解链酶(helicase)的催化下进行的。解链酶需要ATP分解供给能量。大肠杆菌中 DaB蛋白就有介链酶活性，与随从链的模板DNA结合，沿5'→3方向移动，还有一种叫做Rep蛋白和前导链的模板DNA结合沿3'→5'方向移 动。解链酶的作用就是打开DNA双链之间的氢键。 2.单链结合蛋白：(single strand binding proteins,.SSBP) 它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解，保证了单链DNA做为模板时的伸展状态， SSBP可以重复利用（图16·8）
这是原核生物和真核生物DNA复制最主要的形式，从一个特定位点解链，沿着两个相反的方向各生长出两条链，形成一个复制泡，用电子 显微镜可以观察到复制泡的存在(图16－5)。 图16－5 SV40DNA；复制泡生长的电镜图谱 (2)定点开始单向复制： 质粒colE1是个典型的例子，复制从一个起始点开始，以同一方向生长出两条链，形成一个复制叉(replication fork)。 (3)两点开始单向复制： 腺病毒DNA的复制是从两个起点开始的，形成两个复制叉，各以一个单一方向复制出一条新链(图16－6)。 图16-6 DNA的半不连续复制和复制泡的形成 总之DNA复制的起点及方向不仅原核细胞与真核细胞不同，就是同属于原核生物和真核生物的不同种属也有相当大的差异(图16－7)。 图16-7 DNA链生长方向的三种机制 (三)DNA复制起始引发体的形成及所参与的酶和蛋白质： 1.解链酶(helicase) DNA开始复制时首先在起始点处解开双链，反应是在一种解链酶(helicase)的催化下进行的。解链酶需要ATP分解供给能量。大肠杆菌中 DnaB蛋白就有介链酶活性，与随从链的模板DNA结合，沿5′→3′方向移动，还有一种叫做Rep蛋白和前导链的模板DNA结合沿3′→5′方向移 动。解链酶的作用就是打开DNA双链之间的氢键。 2.单链结合蛋白：(single strand binding proteins,SSBP) 它与解开的单链DNA结合，使其稳定不会再度螺旋化并且避免核酸内切酶对单链DNA的水解，保证了单链DNA做为模板时的伸展状态， SSBP可以重复利用(图16－8)
拓扑胸 E印蛋白（解法胸） DNA结合蛋白」 PROTEIN(SSB) dna B-dnac复合物 ·引物酶 引物 DNA PbⅢ全酶 PPPA 品 R删 接 151 前学练 随从链 图16-8大肠杆菌DNA复制叉中复制过程简图 3.引发体的形成： DNA复制起始的关健步骤是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，随从链DNA的合成也随若开始。由于前导链的合成是 连续进行的，所以它的起始相对简单，而随从链的合成是不连续进行的，所以引发阶段比较复杂。大肠杆菌的引发前体由DnaB.DnaC和单链 结合蛋白组成。 (1)引物酶(primase) 它是一种特殊的RNA聚合酶，可催化短片段RNA的合成。这种短RNA片段一般十几个至数十个核苷酸不等，它们在DNA复制起始处做为 引物。RNA引物的3'桹H末端提供了由DNA聚合酶催化形成DNA分子第一个磷酸二酯键的位置。 (2)引发体(primosome) 高度解链的模板DNA与多种蛋白质因子形成的引发前体促进引物酶结合上来，共同形成引发体，引发体主要在DNA随从链上开始，它连 续地与引物酶结合并解离，从而在不同部位引导引物酶催化合成RNA引物，在引物RNA的3'粮H未端接下去合成DNA片段，这就是随从链不连 续合成的开始。 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 3' 图16·9DNA聚合酶的作用 I9S7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 poll,DNA polll)实验证明大肠杆菌中DNA复制的主要过程靠DNa pollI起作用，而ONA poll 和DNA polll在DNA错配的校正和修复中起作用。见表16·1。 这种酶的共同性质是：①需要DNA模板，因此这类又称为依赖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'粮H未端，因而DNA合成的方向是5'→3'。 图16-9。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，所以我们若重介绍DNa poll的作用并指出另外二种ONA pol的特殊性： 1.DNA聚合酶I:
图16-8 大肠杆菌DNA复制叉中复制过程简图 3.引发体的形成： DNA复制起始的关健步骤是前导链DNA的合成，一旦前导链DNA的聚合作用开始，随从链DNA的合成也随着开始。由于前导链的合成是 连续进行的，所以它的起始相对简单，而随从链的合成是不连续进行的，所以引发阶段比较复杂。大肠杆菌的引发前体由Dna B. Dna C和单链 结合蛋白组成。 (1)引物酶(primase) 它是一种特殊的RNA聚合酶，可催化短片段RNA的合成。这种短RNA片段一般十几个至数十个核苷酸不等，它们在DNA复制起始处做为 引物。RNA引物的3′桹H末端提供了由DNA聚合酶催化形成DNA分子第一个磷酸二酯键的位置。 (2)引发体(primosome) 高度解链的模板DNA与多种蛋白质因子形成的引发前体促进引物酶结合上来，共同形成引发体，引发体主要在DNA随从链上开始，它连 续地与引物酶结合并解离，从而在不同部位引导引物酶催化合成RNA引物，在引物RNA的3′桹H末端接下去合成DNA片段，这就是随从链不连 续合成的开始。 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 图16－9 DNA聚合酶的作用 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 polⅡ在DNA错配的校正和修复中起作用。见表16－1。 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′桹H末端，因而DNA合成的方向是5′→3′。 图16-9。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：
DNA poll是由一条多肽链组成，分子量为109KD。酶分子中含有一个Zn+,是聚合活性必须的. 大肠杆菌每个细胞中约有400个酶分子，每个酶分子每分钟在37℃下能催化667个核苷酸参入到DNA链中，用枯草杆菌蛋白酶可将此酶水 介成两个片段，大片段分子量为76KD,通常称为klenow片段，小片段为34KD。大小片段具有不同的酶活性。 (I)DNA聚合酶的5'→3'聚合活性： 这是DNA聚合酶最主要的活性，按模板DNA上的核苷酸顺序，将互补的dNTP逐个加到引物RNA3粮H末端，并促进3粮H与dNTP的5'柳 O4形成磷酸二酯键，酶的专一性表现为新进入的dNTP必须与模板DNA碱基配对时才有催化作用，5'→3'聚合活性存在于klenow片段上（图16· 9和图16-10)。 Primer DNA "0-P=0 DNA Dooxynucleoside triphoephate 0- pyrophosphate R,O 图16-10DNA聚合酶催化的DNA链延长 (2)DNA聚合酶的3'→5'外切核酸酶活性： 这种酶活性的主要功能是从3'一5'方向识别并切除DNA生长链末端与模板DNA不配对而游离的核苷酸，这种功能称为校对功能，这是保证 其聚合作用的正确性不可缺少的，因此对于DNA复制中极高的保真性是至关重要的. (3)DNA聚合酶的5→3外切核酸酶活性： 这种酶活性是从DNA链的5'端向3'末端水解已配对的核苷酸，本质是切断磷酸二酯键，每次能切除10个核苷酸。因此，这种酶活性在DNA 损伤的修复中可能起重要作用，对完成的DNA片段去除5端的RNA引物也是必须的。 DNA poll的5'一3'聚合活性和5'→3'外切酶活性协同作用，可以使DNA一条链上的切口从5'一→3'方向移动，这种反应叫做缺刻平移(niCk translation),利用此反应可在体外对DNA片段进行放射性磷(a-32 PdNTP)的标记制成探针(probe),进行核酸的分子杂交实验，是现代分子生物 学的一项重要技术（图16·11）。 #缺口的双战DNA 一3 DNA聚合解的一3外切悟性 DNA聚台周的S→聚合活性，聚合过程中加入 其有做射性确标记的a-P dATP 图16-11缺刻平移标记DNA探针 许多实验证实DNA poll并不是DNA复制过程中的主要酶，它的作用主要与DNA损伤后的修复有关。 2.DNA聚合酶II(DNA polll) 此酶分子量为120KD,每个细胞约有100个酶分子，但活性只有DNa poll的5%，它具有5'→3'聚合活性和3'→5外切活性，而没有5'→3外 切活性，它的作用可能与DNA损伤修复有关。 3.DNA聚合酶Ⅲ(DNA poll)
DNA polⅠ是由一条多肽链组成，分子量为109KD。酶分子中含有一个Zn++，是聚合活性必须的。 大肠杆菌每个细胞中约有400个酶分子，每个酶分子每分钟在37℃下能催化667个核苷酸参入到DNA链中，用枯草杆菌蛋白酶可将此酶水 介成两个片段，大片段分子量为76KD，通常称为klenow片段，小片段为34KD。大小片段具有不同的酶活性。 (1)DNA聚合酶的5′→3′聚合活性： 这是DNA聚合酶最主要的活性，按模板DNA上的核苷酸顺序，将互补的dNTP逐个加到引物RNA3′桹H末端，并促进3′桹H与dNTP的5′桺 O4形成磷酸二酯键，酶的专一性表现为新进入的dNTP必须与模板DNA碱基配对时才有催化作用，5′→3′聚合活性存在于klenow片段上(图16－ 9和图16-10)。 图16-10 DNA聚合酶催化的DNA链延长 (2)DNA聚合酶的3′→5′外切核酸酶活性： 这种酶活性的主要功能是从3′→5′方向识别并切除DNA生长链末端与模板DNA不配对而游离的核苷酸，这种功能称为校对功能，这是保证 其聚合作用的正确性不可缺少的，因此对于DNA复制中极高的保真性是至关重要的。 (3)DNA聚合酶的5′→3′外切核酸酶活性： 这种酶活性是从DNA链的5′端向3′末端水解已配对的核苷酸，本质是切断磷酸二酯键，每次能切除10个核苷酸。因此，这种酶活性在DNA 损伤的修复中可能起重要作用，对完成的DNA片段去除5′端的RNA引物也是必须的。 DNA polⅠ的5′→3′聚合活性和5′→3′外切酶活性协同作用，可以使DNA一条链上的切口从5′→3′方向移动，这种反应叫做缺刻平移(nick translation)，利用此反应可在体外对DNA片段进行放射性磷(α-32PdNTP)的标记制成探针(probe)，进行核酸的分子杂交实验，是现代分子生物 学的一项重要技术(图16－11)。 图16-11 缺刻平移标记DNA探针 许多实验证实DNA polⅠ并不是DNA复制过程中的主要酶，它的作用主要与DNA损伤后的修复有关。 2.DNA聚合酶Ⅱ(DNA polⅡ) 此酶分子量为120KD，每个细胞约有100个酶分子，但活性只有DNa polⅠ的5%，它具有5′→3′聚合活性和3′→5′外切活性，而没有5′→3′外 切活性，它的作用可能与DNA损伤修复有关。 3.DNA聚合酶Ⅲ(DNA polⅢ)