Page 261 - 第九版生物化学

246 第三篇遗传信息的传递

五、真核生物染色体 DNA 在每个细胞周期中只能复制—次

真核染色体 DNA 复制的 一 个重要特征是复制仅仅出现在细胞周期的 S 期，而且只能复制 一 次 。
染色体的任何一部分的不完全复制，均可能导致子代染色体分离时发生断裂和丢失。不适当的 DNA
复制也可能产生严重后果，如增加基因组中基因调控区的拷贝数，从而可能在基因表达、细胞分裂、对
环境信号的应答等方面产生灾难性后果。

真核细胞 DNA 复制的起始分两步进行，即复制基因的选择和复制起点的激活，这两步分别出现
于细胞周期的特定阶段 。 复制基因 (replicator) 是指 DNA 复制起始所必需的全部 DNA 序列 。 复制基
因的选择出现于 G 期，在这一阶段，基因组的每个复制基因位点均组装前复制复合物 ~R陪忒eplicativ~免kkyx2018

complex, pre-RC) 。 复制起点的激活仅出现于细胞进入 S 期以后，这一阶段将激活 pre-RC, 募集若干复

制基因结合蛋白和 DNA 聚合酶，并起始 DNA 解旋 。
复制起点的激活与细胞周期进程一 致 。 细胞周期蛋白 D 的水平在 G, 后期升高，激活 S 期的 CDK

(cyclin-dependent kinase, CDK) 。 复制许可因子 (replication licensing factor) 是 CDK 的底物，为发动

DNA 复制所必需 。 复制许可因子一般不能通过核膜进入核内，但是在有丝分裂的末期、核膜重组之
前可以进入细胞核，与 DNA 的复制起点结合 。 等待被刺激进入 S 期的 CDK 激活，启动复制 。 一旦复

制启动，复制许可因子即失去活性或被降解 。 在细胞周期的其他时间内，新的复制许可因子不能进入

细胞核内，保证在一个细胞周期内只能进行一次基因组的复制 。
在原核细胞中，复制基因的识别与 DNA 解旋、募集 DNA 聚合酶偶联进行 。 E. coli 的复制基因是

oriC 。 而在真核细胞中，这两个阶段相分离可以确保每个染色体在每个细胞周期中仅复制一次 。

六、真核生物线粒体 DNA 按 D 环方式复制

D - 环复制 (D-loop replication) 是线粒体 DNA 的复制方式 。 复制时需合成引物 。 mtDNA 为闭合环

。三产 （二卜 状双链结构，第一个引物以内环为模板延伸 。 至第
二个复制起点时，又合成另一个反向引物，以外环
为模板进行反向的延伸。最后完成两个双链环状
DNA 的复制（图 12-17) 。 复制中呈字母 D 形状而

得名 。 D 环复制的特点是复制起点不在双链 DNA

图 12 -17 进行中的 D 环复制 同一位点，内、外环复制有时序差别 。

左 ： 第一个引物在第一起点上合成；右：延长至第二 真核生物的 DNA pol -y 是线粒体催化 DNA 复
起点，合成第二引物
制的 DNA 聚合酶 。 20 世纪 50 年代以前，只知道

DNA 存在于细胞核染色体中 。 后来在细菌染色体外也发现能进行自我复制的 DNA, 例如质粒，以后

就利用质粒作为基因工程的常用载体 。 真核生物细胞器一线粒体，也发现存在 mtDNA 。 人类的

mtDNA 已知有 37 个基因 。 线粒体的功能是进行生物氧化和氧化磷酸化 。 其中 13 个 mtDNA 基因就

是为 ATP 合成有关的蛋白质和酶编码的 。 其余 24 个基因转录为 tRNA(22 个）和 rRNA(2 个），参与

线粒体蛋白质的合成 。

mtDNA 容易发生突变，损伤后的修复较困难 。 mtDNA 的突变与衰老等自然现象有关，也和一些

疾病的发生有关。所以 mtDNA 的突变与修复，成为医学研究上引起广泛兴趣的科学问题。线粒体内

蛋白质翻译时，使用的遗传密码和通用的密码有 一 些差别 。

第五节逆 转 录

双链 DNA 是大多数生物的遗传物质 。 然而，某些病毒的遗传物质是 RNA 。 原核生物的质粒，真

核生物的线粒体 DNA, 都是染色体外存在的 DNA 。 这些非染色体基因组，采用特殊的方式进行复制 。