Page 254 - 第九版生物化学

第十二章 D NA 的 合成 239

(a) (b) 芘 kky,2018 奂 kk y,2018

DNA 只固定一端 j 解开1旰碱基对
（一个螺旋）
卜砌劝也一
"'~~了如 、
l 解开1皊碱基对
（一个螺旋） DNA形成
一个超螺旋
一DNA将会
旋转一圈 叫

(c)
DNA

~劝也一

一畸

尸叹卢言一玄叫

负超螺旋 正超螺旋
开口易化 开口受阻

图 12-8 复制过程超螺旋的形成 圈
(a) 代表螺旋一端固定，通过自由旋转不形成超螺旋结构； (b) 代表两端固
定，螺旋局部解开后，形成一个超螺旋； (c) 蛋白质分子参与 DNA 复制过程，
在其前方形成正超螺旋，在其后方形成负超螺旋

,,- 拓扑酶既能水解，又能连接 DNA 分子中磷酸二醋键（图
12-9) , 可在将要打结或已打结处切口，下游的 DNA 穿越切口
, 并作一定程度旋转，把结打开或解松，然后旋转复位连接 。
(a) (b) '-,, 主要有两类拓扑酶在复制中用千松解超螺旋结构（动画 12-2
匿 12-9 拓扑酶的作用方式 “解螺旋酶＂）。拓扑酶 I 可以切断 DNA 双链中 一股，使 DNA
解链旋转中不致打结，适当时候又把切口封闭，使 DNA 变为
(b) 是 (a) 的局部放大图，经拓扑酶 I 作 松弛状态，这一反应无需 ATP 。 拓扑酶 Il 可在一定位置上，
用，两个环变为一个环 切断处千正超螺旋状态的 DNA 双链，使超螺旋松弛；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
接恢复 。 这些作用均可使复制中的 DNA 解开螺旋 、 连环或
解连环，达到适度盘绕 。 母链 DNA 与新合成链也会互相缠
绕，形成打结或连环，也需拓扑异构酶 Il 的作用 。 DNA 分子
一边解链，一边复制，所以复制全过程都需要拓扑酶 。

四、 DNA 连接酶连接复制中产生的单链缺口

DNA 连接酶 (DNA ligase) 连接 DNA 链 3' -0H 末 端和另 -DNA 链的 5'-P 末端，两者间 生成磷酸 I ■
二酷键，从而将两段相邻的 DNA 链连接成完整的链（动画 12-3"DNA 连接酶＂） 。 连接酶的催化作用
需要消耗 ATP 。实验证明 ：连接酶只能连接双链中的单链缺口 ，它并没有连接单独存在的 DNA 单链
或 RNA 单链的作用 。 复制中的后随链是分段合成的，产生的冈崎片段之间的缺口，要靠连接酶接合。
图 12-10 显示连接酶的催化作用 。 图的上部说明其作用于互补双链上的一股不连续的 DNA 链；图的
下部显示 DNA 连接酶的催化作用 。

DNA 连接酶不但在复制中起最后接合缺口的作用，在 DNA 修复 、重组中也起接合缺口作用。 如 叩