DNA复制过程PPT课件.ppt

1、DNADNA复制过程复制过程2HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（一）原核生物（一）原核生物DNADNA复制过程复制过程3HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number4HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberDNADNA复制的起始就是要解开双链和生成引物。复制的起始就是要解开双链和生成引物。(1)DNA(1)DNA解成单链解成单链 由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶由拓扑异构酶松弛超螺旋，解螺旋酶 解开双链，解开双链，SSBSSB结合到单链上使其稳定。结合到单链上使其稳定。 复制起始的解链需要多种蛋白质参

2、与。这些蛋白质与复制起始的解链需要多种蛋白质参与。这些蛋白质与复制起始点的特有序列结合，促使其邻近的复制起始点的特有序列结合，促使其邻近的DNADNA解链。解链。5HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 首先起始复合体（首先起始复合体（DnaA-ATPDnaA-ATP）与）与4 49bp9bp重复序列结合，重复序列结合，3 313bp(13bp(富含富含AT)AT)重复序列在重复序列在型拓扑异构酶的作用下，使型拓扑异构酶的作用下，使3 313bp13bp重复序列区域松弛，再在重复序列区域松弛，再在DNADNA解旋酶解旋酶(DnaB(DnaB蛋白）的作用蛋白）的作

3、用下，下，3 313bp13bp区域发生解链；复制泡被单链结合蛋白区域发生解链；复制泡被单链结合蛋白(SSB(SSB蛋白蛋白) )覆盖，以免断裂和再复性；引物酶结合到模板覆盖，以免断裂和再复性；引物酶结合到模板DNADNA上并合成一段上并合成一段短的短的RNARNA，作为合成，作为合成DNADNA的引物，引发第一个复制叉的先导链的的引物，引发第一个复制叉的先导链的复制，接下来是双向复制。复制，接下来是双向复制。6HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number7HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number8HONEYWELL - CONFIDEN

4、TIALFile Number(2)(2)引物合成引物合成 引发体引导引物酶到达适当的位置合成引发体引导引物酶到达适当的位置合成引物。引物。9HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number参与原核生物复制起始的主要成分参与原核生物复制起始的主要成分DnaADnaA蛋白蛋白DnaBDnaB蛋白蛋白( (解螺旋酶解螺旋酶) )DnaCDnaC蛋白蛋白DnaGDnaG蛋白蛋白( (引物酶引物酶) )SSBSSB拓朴异构酶拓朴异构酶oriCoriC辨认起始点辨认起始点解开解开DNA双链双链协助协助DnaBDnaB蛋白蛋白催化形成催化形成RNARNA引物引物稳定解开的单链稳定解开

5、的单链DNADNA理顺理顺DNADNA链链大肠杆菌的复制起始点大肠杆菌的复制起始点10HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number11HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3512HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number13HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 领头链领头链 (leading strand)(leading strand) 顺着解链方向生成的子链，其复制是顺着解链方向生成的子链，其复制是连续进行的，得到一条连续的子链。连续进行的，得到一条连续的子链。5335

6、5解链方向314HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 随从链随从链 (lagging strand) 复制方向与解链方向相反，须等解开复制方向与解链方向相反，须等解开足够长度的模板链才能继续复制，得到足够长度的模板链才能继续复制，得到的子链由不连续的片段所组成。的子链由不连续的片段所组成。53355解链方向3355315HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number三、复制的终止三、复制的终止16HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number17HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Numbe

7、r18HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number19HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number（二）真核生物（二）真核生物DNA的复制特点的复制特点 酵母的复制起始点称为酵母的复制起始点称为ARS(autonomously ARS(autonomously replicating sequences,replicating sequences,自主复制序列自主复制序列 ) )，长约，长约15Obp15Obp左右左右，包括数个复制起始必需的保守区，其核心序列富含，包括数个复制起始必需的保守区，其核心序列富含ATAT。真核生物真核生物DNAD

8、NA复制的起始需要起点辨认复合物复制的起始需要起点辨认复合物(ORC)(ORC)参与。参与。真核生物真核生物DNADNA复制叉的移动速度比原核生物慢得多（大约只复制叉的移动速度比原核生物慢得多（大约只有有5Obp/s5Obp/s，还不到大肠杆菌的，还不到大肠杆菌的1/201/20）。）。20HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number1 1DNADNA复制起始过程复制起始过程 真核生物有多个复制起始点真核生物有多个复制起始点(ori)(ori)。复制起。复制起始点有特殊的序列。起点辩认复合物（始点有特殊的序列。起点辩认复合物（ORCORC）组装在）组装在起始部位上，形

9、成复制叉。起始部位上，形成复制叉。ORCORC在起始点上的组装还在起始点上的组装还不足以开始起动，另一种复合物称小染色体维系蛋不足以开始起动，另一种复合物称小染色体维系蛋白（白（MCMMCM）必须参与。）必须参与。MCMMCM有较弱的解旋酶的活性。有较弱的解旋酶的活性。此外，还需拓扑异构酶、复制因子此外，还需拓扑异构酶、复制因子(RF)(RF)、增值细胞、增值细胞核抗原（核抗原（PCNAPCNA）的参与。此外需要）的参与。此外需要DNA-pol DNA-pol （引（引物酶活性）和物酶活性）和pol pol （解螺旋酶活性）参与。（解螺旋酶活性）参与。21HONEYWELL - CONFIDE

10、NTIALFile Number 细胞能否分裂，决定于进入细胞能否分裂，决定于进入S S期及期及M M期这两个关键点期这两个关键点。G1SG1S及及G2MG2M的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激的调节，与蛋白激酶活性有关。蛋白激酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用酶通过磷酸化激活或抑制各种复制因子而实施调控作用。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白。相关的激酶都有调节亚基即细胞周期蛋白(cyclin)(cyclin)，和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶和催化亚基即细胞周期蛋白依赖激酶(CDK)(CDK)。 22HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberCD

11、KCDK相匹配的周期蛋白相匹配的周期蛋白作用点作用点CDK2CDK2Cyclin D1, D2, D3Cyclin D1, D2, D3G1G1期期Cyclin ECyclin EG1SG1S期期Cyclin ACyclin AS S期期CDK3CDK3和和CDK4CDK4Cyclin D1, D2, D3Cyclin D1, D2, D3G2G2期期CDK1CDK1（CDC2CDC2）Cyclin A, BCyclin A, BG2MG2M期期哺乳类动物的周期蛋白和哺乳类动物的周期蛋白和CDKCDK23HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number 哺乳类动物细胞内还

12、发现天然抑制哺乳类动物细胞内还发现天然抑制CDKCDK的蛋的蛋白质，例如锚蛋白白质，例如锚蛋白(ankynin)(ankynin)是是CDK4CDK4的特异性抑的特异性抑制物，制物，P21P21蛋白能抑制多种蛋白能抑制多种CDKCDK。锚蛋白和。锚蛋白和P21P21蛋蛋白的抑制白的抑制/ /活化可使细胞周期开放活化可使细胞周期开放/ /关闭，因此被关闭，因此被形容为细胞周期的检查点蛋白。形容为细胞周期的检查点蛋白。 24HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number RF RF有多种如有多种如RFARFA、RFBRFB、RFCRFC等，是调节细胞等，是调节细胞DNADN

13、A复制的复制的重要蛋白质。在蛋白激酶的作用下被磷酸化，激活或抑制重要蛋白质。在蛋白激酶的作用下被磷酸化，激活或抑制RFRF的活性。而蛋白激酶包括调节亚基（又称细胞周期蛋白的活性。而蛋白激酶包括调节亚基（又称细胞周期蛋白）和催化亚基（又称细胞周期蛋白依赖激酶，）和催化亚基（又称细胞周期蛋白依赖激酶，CDKCDK），且各），且各有多种。从而对有多种。从而对DNADNA复制起始进行精确及多样化控制复制起始进行精确及多样化控制, ,使多使多位点复制呈时序性而非同步性。位点复制呈时序性而非同步性。25HONEYWELL - CONFIDENTIALFile NumberPRAPRA：复制蛋白：复制蛋白A

14、 A26HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number2RNA引物的合成引物的合成 DNA DNA聚合酶聚合酶能识别起始位点，并且以核糖核苷三磷酸能识别起始位点，并且以核糖核苷三磷酸为底物（为底物（NTPNTP），以解开的一段），以解开的一段DNADNA为模板，合成一个短链为模板，合成一个短链RNARNA（8 81010个核苷酸）引物。然后从引发酶的活性转变为个核苷酸）引物。然后从引发酶的活性转变为DNADNA聚合聚合酶酶的活性，的活性，RNARNA引物的引物的3 3-OH-OH末端为合成新的末端为合成新的DNADNA单链的起点单链的起点，以，以dNTPdNTP为原料，

15、延长引物大约为原料，延长引物大约15-3015-30个脱氧核苷酸。个脱氧核苷酸。27HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number3.DNA3.DNA链的延伸链的延伸 合成的方向仍然为合成的方向仍然为5 533。一旦冈崎片段达到一定长度，。一旦冈崎片段达到一定长度，DNADNA聚合酶聚合酶便从便从DNADNA上解离下来。上解离下来。RFCRFC结合到这一延长的引物上结合到这一延长的引物上，并组装到，并组装到PCNAPCNA滑动夹上，然后滑动夹上，然后DNADNA聚合酶聚合酶（polpol）结合到）结合到PCNAPCNA上并完成冈崎片段的最终长度上并完成冈崎片段的最终长度

16、130-200bp.130-200bp.当它遇到原先已当它遇到原先已形成的冈崎片段形成的冈崎片段55末端时，末端时，pol/PCNApol/PCNA复合物从复合物从DNADNA上释放下来上释放下来28HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number两条链均按两条链均按5 5到到3 3方向合成，一条链方向合成，一条链3 3末端的方向朝着复制叉前进的方向，末端的方向朝着复制叉前进的方向，可连续合成，称前导链（可连续合成，称前导链（leading strandleading strand）。另一条链）。另一条链5 5末端朝着复制叉末端朝着复制叉，合成是不连续的，形成冈崎片段，此

17、链称后随链，合成是不连续的，形成冈崎片段，此链称后随链(lagging strand)(lagging strand)。29HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number4. RNA4. RNA引物的水解引物的水解 引物的去除通过两个步骤，首先由引物的去除通过两个步骤，首先由RNase HRNase H降解降解RNARNA引引物，留下单个核糖核苷酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内物，留下单个核糖核苷酸连接到冈崎片段上。然后，由側翼内切核酸酶（切核酸酶（flap endonucleae 1,FEN1flap endonucleae 1,FEN1） 除去最后一个核苷除去最后

18、一个核苷酸。酸。FEN1FEN1也能除去由于也能除去由于DNADNA聚合酶聚合酶产生的某些错误的碱基。产生的某些错误的碱基。30HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number5 5DNADNA大分子的形成大分子的形成 DNA DNA连接酶将相邻的两个连接酶将相邻的两个DNADNA片段连接起来，形成大分片段连接起来，形成大分子子DNADNA链。链。 由于由于DNADNA聚合酶聚合酶 具有校正功能，即通过它的核酶外具有校正功能，即通过它的核酶外切酶的功能，能及时切除错配的碱基，使切酶的功能，能及时切除错配的碱基，使DNADNA复制具有高复制具有高度的保真性，保证遗传信息的稳定性。度的保真性，保证遗传信息的稳定性。31HONEYWELL - CONFIDENTIALFile Number