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# System prepended metadata

title: 分子生物學 Ch11

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# 分子生物學 Ch11

## 11.1 introduction

- **initiation**
	- 在 DNA 合成開始之前，**親鏈(parental strands)必須分離並（暫時）穩定在單鏈狀態**，從而產生復制氣泡。在這個階段之後，**子鏈(daughter strands)的合成可以在複製叉處開始**
	
- **elogation**
	- 由另一種蛋白質複合物進行
	- **複製體(replisome)** 僅作為與 DNA 在復制叉處採用的特定結構相關的蛋白質複合物存在。 **它不作為獨立單位存在（例如，類似於核醣體）**
	- **在每個複制週期的原點重新組裝**
	- **當複制體沿著 DNA 移動時，親鏈展開並合成子鏈**
- ![](https://i.imgur.com/8p75GYQ.png)

- **conditional lethals**
	- **無法複製 DNA 對於生長中的細胞來說是致命的。因此，必須以有條件致死的形式用於複製的突變體。**
	- 大腸桿菌中的一系列此類溫度敏感突變體確定了一組稱為 dna 基因的位點
	- **當溫度升高時，DNA 突變體通過它們的行為區分複製的兩個階段**
		- 主要類型是快速停止突變體(**quick-stop mutants**)在溫度升高時立即停止複制。 它們在複制裝置的組件中存在缺陷，通常是在延伸所需的酶中（但也包括必需前體 **(essential precursors)** 供應的缺陷）。
		- 慢性停止突變體(**slow-stop mutants**)完成了當前一輪的複制，但不能開始另一輪。 它們在涉及在原點啟動新復制週期的事件中存在缺陷。

## 11.2 DNA Polymerases Are the Enzymes That Make DNA
**剛起床等我一下
- **KEYPOINT**
	- **DNA 在半保留複製和修復反應中合成。**
	- **細菌或真核細胞有幾種不同的 DNA 聚合酶。**
	- **一種細菌 DNA 聚合酶進行半保留複製； 其他參與修復反應。**

- **Concept**
	- **半保留複製**
		- **親本雙鏈體(The two strands of the parental duplex)的兩條鍊是分開的，每條鏈都作為合成新鏈的模板**
		- **親代雙鏈體(The parental duplex)被兩個子代雙鏈體(daughter duplex)取代，每個子代雙鏈體都有一條親本鍊和一條新合成的鏈**
		- **可以在模板鏈上合成新 DNA 鏈的酶稱為 DNA 聚合酶(DNA polymerase)**
	- **修復**
		- **原核和真核細胞都含有多種 DNA 聚合酶**
		- **這些酶中只有少數實際上進行複製**
		- **那些有時被稱為 DNA 複製酶。其餘酶參與修復合成**

- **Plot**
	- **半保留複製 semiconservative replication**
		- ![](https://i.imgur.com/TYsVixL.png)
	- **DNA repair reaction**
		- ![](https://i.imgur.com/yniLX38.png)
	- ![](https://i.imgur.com/YKcKjA1.png)



## 11.3 DNA Polymerases Have Various Nuclease Activities

- **KEYPOINT**
	- **DNA 聚合酶 I 具有獨特的 5'–3' 核酸外切酶活性(exonuclease activity)，可與 DNA 合成相結合以進行切口平移。**
	
- **Plot** 
	- ![](https://i.imgur.com/MlFGbUT.png)


## 11.4 DNA Polymerases Control the Fidelity of Replication

- **KEYPOINT**
	- **參與復制的高度保持真實度(High-fidelity)的 DNA 聚合酶具有精確限制的活性位點，有利於 Watson-Crick 鹼基對的結合**
	- **DNA 聚合酶通常具有 3'–5' 核酸外切酶活性，用於切除錯誤配對的鹼基。**
	- **複製的保真度通過校對提高了大約 100 倍。**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/2qWV2Kb.png)


## 11.5 DNA Polymerases Have a Common Structure

- **KEYPOINT**
	- **許多 DNA 聚合酶有一個大裂縫，由三個類似手的結構域組成**
	- **DNA 橫跨“手掌”，位於“食指”和“拇指”形成的凹槽中。**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/bXtJtsg.png)
	- ![](https://i.imgur.com/JTWUlKP.png)


## 11.6 The Two New DNA Strands Have Different Modes of Synthesis

- **KEYPOINT**
	- **DNA 聚合酶在合成前導鏈(leading strand) (5'–3') 時不斷前進，但通過製造隨後連接在一起的短片段來合成滯後鏈(lagging strand)**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/q4FkSJD.png)


## 11.7 Replication Requires a Helicase and a Single-Stranded Binding Protein

- **KEYPOINT**
	- **複製需要 解旋酶helicase 利用 ATP 水解提供的能量來分離 DNA 鏈。**
	- **需要單鏈 DNA 結合蛋白(DNA-binding protein)來維持分離的鏈(the separated strands)。**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/OdBsOZ8.png)


## 11.8 Priming Is Required to Start DNA Synthesis

- **KEYPOINT**
	- **所有 DNA 聚合酶都需要一個 3'-OH 引發端來啟動 DNA 合成**
	- **起始末端可由 RNA 引物、DNA 中的缺口或引發蛋白提供**
	- **對於 DNA 複製，一種稱為引發酶(primase)的特殊 RNA 聚合酶會合成一條提供引發末端的 RNA 鏈**
	- **大腸桿菌有兩種類型的引發反應，分別發生在細菌原點（oriC）和Φ174原點**
	- **在雙鏈 DNA 上啟動複製總是需要復制酶、SSB 和引發酶。**
	- **DnaB 是在大腸桿菌中解旋 DNA 以復制的解旋酶。**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/HyOnocc.png)
	- ![](https://i.imgur.com/bZNzsKa.png)
	- ![](https://i.imgur.com/5K1KZAS.png)


## 11.9 Coordinating Synthesis of the Lagging and Leading Strands

- **KEYPOINT**
	- **合成前導鍊和滯後鏈需要不同的酶**
	- **在大腸桿菌中，這兩個單元都包含相同的催化亞基DnaE(catalytic subunit)**
	- **在其他生物體中，每條鏈可能需要不同的催化亞基**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/6tiUkXv.png)



## 11.10 DNA Polymerase Holoenzyme Consists of Subcomplexes

- **KEYPOINT**
	- **大腸桿菌 DNA 聚合酶 III 催化核心包含三個亞基，包括催化亞基和校對亞基( proofreading subunit)**
	- **DNA Pol III 全酶至少有兩個催化核心(catalytic cores)、一個持續合成能力鉗(processivity clamp)和一個二聚化鉗加載器複合體(dimerization clamploader complex)。**
	- **鉗裝載器(A clamp loader)將持續合成亞基放置在 DNA 上，在那裡它們在核酸周圍形成一個圓形鉗**
	- **至少一個催化核心與每個模板鏈相關聯。**
	- **大腸桿菌複製體由全酶複合物(holoenzyme complex)和染色體複製所需的附加酶組成**

- **PLOT**
	- ![](https://i.imgur.com/nuwLfCw.png)

## 11.11 The Clamp Controls Association of Core Enzyme with DNA

## 11.12 Okazaki Fragments Are Linked by Ligase

## 11.13 Separate Eukaryotic DNA Polymerases Undertake Initiation and Elongation

## 11.14 Lesion Bypass Requires Polymerase Replacement

## 11.15 Termination of Replication