有关蛋白质的基因，曾把这些复制相关的基因定名为dnaA，dnaB，dnaC……dnaX。相应

的蛋白质用首字母大写D命名为DnaA，DnaB，……DnaX等。有时基因结构确定了，其

蛋白质功能还未清楚，所以名词上难免混乱和重复。现在已知DnaB，蛋白就是解螺旋酶。在DNA－pol参与复制过程之前，首先起作用的起始物质有DnaA，DnaB，DnaC蛋白。DnaA蛋白辨认 E．coli上称为 oriC（origin C）的复制起始点，DnaC蛋白辅助解螺旋酶（DnaB）使其在起始点上结合并打开双链。

    （二）DNA拓扑异构酶（以下简称拓扑酶）

    拓扑一词，是指物体或图像作弹性移位而又保持物体不变的性质。DNA双螺旋沿轴旋绕，复制解链也沿同一轴反向旋转，复制速度快，旋转达100次／秒，而造成DNA分子打结、缠绕、连环现象。闭环状态的DNA又按一定方向扭转形成超螺旋（图11－8）。用一橡皮圈沿相同方向拧转，可体会这种情况。通常DNA分子的拧转是适度的。盘绕过分，称为正超螺旋，盘绕不足为负超螺旋。复制时，部分DNA呈松弛状态。试在已拧转的橡皮圈打开中间一段就会体会其余部分的过度拧紧变为正超螺旋。复制中的DNA分子也会遇到这种正、负超螺旋及局部松弛等过渡状态。上述这些，均需拓扑酶作用，以改变DNA分子拓扑构象，理顺DNA链来配合复制进程。

    拓扑酶广泛存在于原核及真核生物，分为1型和II型两种，最近还发现了拓扑酶Ill。

    拓扑异构酶1在原核生物中曾称为ω-蛋白。真核生物的拓扑异构酶1曾用过多种名称：转轴酶（swivelase）、解缠酶（unwisting enzyme）、切口-封闭酶（nicking－closing enzyme），和松弛酶（relaxing enzyme）等。这是不同实验室从不同的角度研究其功能时对这种酶概括描述而命名的，可以体会它的功能的各个方面。原核生物拓扑异构酶11又叫旋转酶（gyrase），真核生物的拓扑酶11又分几种亚型。

    拓扑酶对DNA分子的作用是既能水解，又能连接磷酸二酯键（图11－9）。拓扑酶I切断DNA双链中一股，使DNA解链旋转不致打结，适当时候又把切口封闭，使DNA变为松弛状态。拓扑酶1的催化反应不需ATP。拓扑酶II在无ATP时，切断处于超螺旋状态的DNA分子双链某一部位，断端通过切口使超螺旋松弛；在利用ATP供能情况下，断端在拓扑酶催化下恢复连接松弛状态的DNA又进入负超螺旋状态。这些作用，均使复制中的DNA能解结、连环或解连环，达到适度盘绕。复制末期，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11的作用。DNA分子～边解链，一边复制，可见，拓扑酶是在复制全过程中都是有作用的。

    （三）单键DNA结合蛋白（SSB）

    作为模板的DNA总要处于单链状态，而DNA分子只要符合碱基配对，又总会有形

成双链的倾向，以使分子达到稳定状态和免受胞内广泛存在的核酸酶降解。细胞内存在SSB，此蛋白质曾称为螺旋反稳定蛋白（heix destablizing protein，HDP），在 E．coli，它是由177个氨基酸残基组成的相同四聚体，结合单链DNA的跨度约32个核苷酸单位。SSB作用时表现协同效应，保证SSB在下游区段的继续结合。可见，它不像聚合酶那样沿着复制方向向前移动，而是不断地结合、脱离的。SSB的作用是在复制中维持模板处于单链状态并保护单链的完整。

                        四、引物酶和引发体

    母链DNA解成单股便可作为复制模板使用，但也不等于马上就可以把各个脱氧核苷酸加到模板的相应位置上。复制是在一段RNA引物的基础上加进脱氧核苷酸的。催化引物合成的是一种RNA聚合酶，它不同于催化转录过程的RNA聚合酶，因此称为引物酶（primase）。引物酶在模板的复制起始部位催化互补碱基的聚合，形成短片段破RNA。在E.coli，引物酶是dnaG基因的产物。引物酶是和解螺旋酶共同起作用的。解螺旋酶即DnaB蛋白。DnaA有辨认复制起始点的功能，DnaB蛋白和DnaA、DnaC蛋白，还有其他复制因子，一起形成复合体，结合引物酶，形成较大的聚合体，再结合到模板DNA上，这种复合物称为引发体（primosome）。引发体的下游解开双链，再由引物酶催化引物的合成。引物为什么是RNA而不是DNA？现在的解释是：DNA聚合酶没有催化两个游离dNTP聚合的能力，而DNA核苷酸聚合则可以是酶促的游离NTP 聚合，聚会显然是需模板的。一段短RNA引物即可以提供3’－OH末端供dNTP加入延长之用。

                          五、DNA连接酶

    DNA连接酶（DNA ligase）连接DNA链3’－OH末端和相邻DNA链的5’－P末端，使二者生成磷酸二酯键，从而把两段相邻的DNA链连成完整的链。连接酶的催化作用需要

耗 ATP（图11－10）。实验证明：连接酶连接碱基互补基础上的双链中的单链缺口，它并没有连接单独存在的DNA单链或RNA单链的作用。复制中模板链是连续的，新合成的链分段合成，是不连续的，最后留有缺口，要靠连接酶接合。图11－10示连接酶的催化作用。图的上部说明酶作用于两股中一股不连续DNA链；图的下部示在复制中，DNA连接酶的作用。

    如果比较一下DNA聚合酶、拓扑酶和连接酶，三者都催化3’，5’-磷酸二酯键的生

成．但又各有不同。（表11－1）。

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、剪接中也起缝合缺口作用。DNA两股都有单链缺口，只要缺口前后的碱基互补，连接酶也可连接。因此它也是基因工程（第十五章）的重要工具酶之一。

                            第三节DNA生物合成过程