体。后来在细菌染色体外发现有能自我复制的DNA，例如质粒，以后利用质粒作为基因工程的常用载体。真核生物细胞器线粒体也发现有DNA，这些DNA称为线粒体DNA(mitochondria DNA,mtDNA)。人类的mt DNA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（第七章）。已知有 13个 mt DNA上的基因是为 ATP合成有关的蛋白质和酶编码的。其余24个基因只转录为tRNA（22个）和rRNA（2个），并不翻译成蛋白质产物。

    mt DNA容易发生突变，损伤后的修复又较困难。 mt DNA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mt DNA的突变与修复，成为医学研究上引起广泛兴趣的问题。而且 mt RNA翻译时，使用的遗传密码又和通用的密码子有一定的差别。

    （三）DNA聚合酶的核酸外切酶活性和g制的保真性

    原核生物的3种DNA－pol都有核酸外切酶（exonuclease）活性。外切酶还有方向性，

即从5’-端或3’-端把核苷酸从核酸链上水解下来。

    1．核酸外切酶活性和校读  DNA pol I ，11都有两种方向性的外切酶活性，DNA-pol III

只有3’   5’外切酶活性。DNA－pol I的3’  5’切酶活性较强。图11－6表示DNA－polI在复制过程中能辨认错配的碱基并加以切除的功能。

    图中，模板链是G，新链错配成A而不是C。DNA-pol l的3’～ 5’切酶活性就把错配的A水解下来，同时利用5’  3’聚合酶活性补回正确配对的C，复制可以继续下去，这种功能称为即时校读（proofread）。实验也证明：配对如果正确，3’  5’外切活性是不表现的。  DNA -polI的 5’一3’外切酶活性，是切除引物、切除突变片段功能所需的。

    2．复制的保真性（fidelity）和碱基选择DNA聚合酶对模板的依赖性，是子链与母链能准确配对，使遗传信息延续和传代的保证。碱基配对的关键又在于氢键的形成。G－C以3个氢键，A－T以2个氢键维持配对，错配碱基之间难以形成氨键。据此推想复制中核苷酸之间生成磷酸二酯键，应在氢键的准确搭配之后发生。DNA聚合酶靠；大分子结构协调这种非共价（氢键）与共价（磷酸二酯键）键的有序形成。

    原核生物DNA聚合酶III是复制延长中主要起催化作用的酶。对DNA－pol III的深入研究，发现这种酶对核苷酸的参入（incorporation）有选择功能。例如母链上是T，DNA-polIII选择A，而不选T，C，G进入子链相应位置。这是用“错配”实验证实的。用同一种脱氧核苷酸的寡聚体作模板，例如21聚腺苷酸 poly（dA）21，用作模板，用 poy（dT）20作复制引物，可以观察引物3’－OH连上的是否胸苷酸（T）。即使4种核苷酸都加入到含DNA－pol III的反应体系中，第对位也只会出现T。但若只向反应体系加不是T的dNTP作底物，就“迫使”引物在第21位延长中出现错配。用柱层析技术已可以把DNA－pol III各个亚基组分分离，然后又再重新组合。如果重新组合的DNA－polIII不含ε亚基，复制错配频率出现较高。说明。亚基是执行碱基选择功能的。错配实验也常用不含ε亚基的DNA－pol III作催化，实验结果发现，错配出现的频率有如下规律：

                                    dG／dA＞dA／dA＞dC／dA

    用聚dA为模板，dG，dA或dC作为唯一的脱氧核苷酸来源，可以看到：模板为嘌呤时，错配为嘌呤（dG，dA）比错配为嘧啶（dC）的机会要大。

    研究嘌呤的化学结构，可知嘌呤能形成顺式和反式构型（图11－7）。要与其相应的嘧啶形成氢键配对，嘌呤碱应处于反式构型。而要形成嘌呤-嘌呤配对，则其中一个嘌呤必须旋转 180o，形成反式构型。错配频率的实验说明，DNA－pol Ill对嘌呤的构型表现不同亲和力，酶是通过对不同碱基构型的亲和力不同来实现其选择作用的。

    前已述及，DNA-pol III少见的10个亚基中，以αεθ为核心酶并组成较大的不对称聚

体。核心酶中，a-亚基有5’  3’聚合活性，ε有3’  5’核酸外切酶活性以及碱基选择功能。θ亚基未发现有催化活性，可能起维系二聚体的作用（图 11-5）。对各亚基功能的深入研究揭示：在校苷酸聚会之前，或在聚合当时，酶就同以控制碱基的正确选择。连同上一段谈到的校读功能，DNA复制的保真性至少要依赖三种机制：

    1．遵守严格的碱基配对规律；

    2．聚合酶在复制延长中对碱基的选择功能；

    3．复制出错时有即时的校读功能。

                    三、复制中解链和DNA分子的拓扑学变化

    活细胞内的复制应先解开DNA的超螺旋和双螺旋。目前已知的解旋、解链酶类，至少有解螺旋酶（helicase）、 DNA拓扑异构酶（DNA topoisomerase）和单链 DNA结合蛋白（single stranded DNA binding protein）三大类。它们共同起解开、理顺 DNA链，维持 DNA

在一段时间内处于单链状态的作用。

    （－）解螺旋酶

    当J．Waston和F．Crick发表DNA双螺旋结构时，就预言生物体内解开DNA双链个关键难题。模板对复制的指导作用在于碱基的准确配对，而碱基却埋在双螺旋的内部。只有把DNA解成单链，它才能起模板作用。

研究E．coli的复制时，发现有一种蛋白质当时称为复制蛋白rep（replicaion）。rep的

作用是利用ATP供能来解开DNA双链。rep蛋白以后定名为解螺旋酶。进一步探究复制