DNA的生物合成.08-2课件.ppt
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- DNA 生物 合成 08 课件
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1、1授课班级 针推七中医03中医七C中医04学生人数34603750授课课时6664授课时间0514-0521 0601-06050513-05200601-0603授课教师唐炳华联系方式2时间七C070513陈欢苏林0518秦春艳3中心法则,半保留复制的概念和生物学意义,逆转录的概念和生物学意义参与DNA复制的主要物质及其作用,半保留复制的基本过程,DNA损伤的类型和修复方式,逆转录的基本过程端粒酶的意义,DNA重组的概念、类型、意义重点:DNA复制4概述第一节DNA复制的基本特征第二节原核生物DNA的复制第三节真核生物DNA的复制第四节DNA重组第五节DNA的损伤和修复第六节DNA的逆转录合
2、成5 基因 编码序列 非编码序列 染色体组 基因组 中心法则6基因:遗传物质的功能单位,主要存在于染色体上,其编码的功能产物为肽链或RNAz几乎所有生物的遗传物质都是DNA,只有RNA病毒的遗传物质是RNA。它们的一些特定碱基序列构成表达遗传信息的功能单位,称为基因。基因通过指导RNA和蛋白质的合成来表达其携带的遗传信息,从而控制生物个体的性状表现7z通常是指基因中直接编码成熟RNA碱基序列的DNA碱基序列8z基因组中除编码序列以外的所有序列9z一个体细胞所含的一套完整的染色单体称为染色体组10z一个染色体组所含的全部DNA称为一个基因组13z 基因组代表一个细胞或生物体的A. 部分遗传信息B
3、. 非转录序列C. 可转录序列D. 全部遗传信息E. 以上都不是15z复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA、从而将遗传信息准确地传递到子代DNA分子的过程一、半保留复制二、从复制起点双向复制三、半不连续复制四、复制方式1.复制2.滚环复制3.D环复制练习17半保留复制:即当DNA进行复制时,亲代DNA双链必须解开,两股链分别作为模板,按照碱基互补配对原则指导合成一股新的互补链,最终得到与亲代DNA碱基序列完全一样的两个子代DNA分子,每个子代DNA分子都含有一股亲代DNA链和一股新生DNA链。半保留复制是DNA复制最重要的特征18z半保留复制的设想由Watson和Crick提出,由Mesel
4、son和Stahl于1958年通过实验证实20复制子replicon :在DNA复制过程中,由1个复制起点控制的复制区域单复制子结构:原核生物DNA有个复制起点,所以是复制子结构多复制子结构:真核生物DNA有个复制起点,所以是复制子结构z复制叉:复制时DNA在解链点形成的分叉结构22z前导链:在DNA的半保留复制过程中,在一个复制叉上连续合成的一股DNA称为前导链,其合成方向与模板的解链方向相同z后随链:在DNA的半保留复制过程中,在一个复制叉上分段合成的一股DNA称为后随链,其合成方向与模板的解链方向相反冈崎片段:在DNA的半保留复制过程中,分段合成的后随链片段28z 利用电子显微镜观察原核
5、生物和真核生物DNA的复制过程,都能看到伸展成叉状的复制现象,其可能的原因是A. DNA双链被解旋酶解开B. DNA有多个复制起点C. 单向复制所致D. 属于连接冈崎片段时的中间体E. 拓扑酶发挥作用形成的中间体29z 冈崎片段的合成是由于A. DNA连接酶缺失B. RNA引物合成不足C. 后随链合成方向与其模板的解链方向相反D. 拓扑酶的作用E. 真核生物DNA有多个复制起点30一、参与DNA复制的酶和蛋白质zDNA复制是一个非常复杂的过程,需要30多种酶和蛋白质参与DNA聚合酶解链、解旋酶类引物酶连接酶二、复制过程练习1.复制起始2.复制延长3.复制终止31概述1.53聚合酶活性与延伸能力
6、2.35外切酶活性与校对功能3.53外切酶活性与切口平移DNA聚合酶III练习32z 在催化合成DNA时,除了底物之外,有两种成分必不可少 模板:有两点区别于模板链 引物:可以是DNA/RNA大肠杆菌DNA聚合酶是一种多功能酶,已经发现5种,有3种催化活性z Klenow片段33Ochoa19051993Kornberg1918 zfor their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic 34DNA聚合酶IIIIII53聚合酶活性 35外切
7、酶活性 53外切酶活性 53聚合速度(核苷酸/秒)1620402501,000延伸能力32001,500500,000功能切除DNA复制引物,DNA修复DNA修复 DNA复制合成37DNA聚合酶的35外切酶活性能切除DNA的3端未与模板形成正确配对的核苷酸,但不会切除已经形成正确配对的核苷酸40DNA聚合酶催化的切口平移过程发生两个不同的反应:一个是从5端切除核苷酸,另一个是从3端延伸合成DNA原核生物的DNA聚合酶在催化切口平移过程中切除引物利用的是它的53外切酶活性41z:聚合亚基z:35外切亚基z:使与模板稳定结合,使核心酶二聚化z:钳形复合体部件z:钳形复合体部件z:钳形复合体部件z:
8、与SSB作用z:与、作用z:钳形复合体部件,增强延伸能力42z 关于DNA复制的错误叙述是A. 不需RNA指导的DNA聚合酶B. 属于半保留复制C. 需DNA指导的DNA聚合酶D. 需RNA指导的RNA聚合酶E. 需两股DNA分别作为模板43z 关于DNA复制的错误叙述是A. DNA聚合酶需NAD+或ATP才有活性B. 单链DNA结合蛋白保护DNA模板C. 单链DNA结合蛋白维持DNA模板单链状态D. 解旋酶负责DNA解链E. 引物酶以DNA为模板合成RNA引物44z DNA半保留复制不需要A. DNA聚合酶B. DNA连接酶C. 氨酰tRNA合成酶D. 冈崎片段E. 引物酶45z 关于大肠杆
9、菌DNA聚合酶、A. DNA聚合酶含7种亚基B. DNA聚合酶含量最多,活性最高C. DNA聚合酶对复制中的错误进行校对D. DNA聚合酶是在复制延长阶段起主要作用的酶E. DNA聚合酶有53外切酶活性,因而能进行切口平移46z 有外切酶活性、能除去RNA引物、在DNA复制发生错误时起修复作用的主要酶是A. DNA聚合酶B. DNA聚合酶C. RNA聚合酶D. 解旋酶E. 逆转录酶47z DNA聚合酶催化的反应不包括A. 催化DNA延长中3-羟基与dNTP的5-磷酸基反应B. 催化合成引物C. 催化引物的3-羟基与dNTP的5-磷酸基反应D. 切除错配的核苷酸E. 切除引物或损伤的DNA片段4
10、8zDNA具有超螺旋、双螺旋等结构,在复制时,作为模板的亲代DNA双链必须松弛螺旋,解开双链,暴露碱基,才能按碱基互补配对原则合成子代DNA1.解旋酶2.拓扑异构酶3.单链DNA结合蛋白练习49DNA复制时需要由解旋酶解链。解旋酶的作用是从复制起点双向解开DNA双链,形成两个复制叉然后,解旋酶在后随链的模板上沿53方向移动解链50z在解链过程中需要ATP提供能量,每解开1bp消耗2ATPz目前在大肠杆菌至少已经鉴定出4种解旋酶,分别称为解旋酶rep、和DnaB,其中只有DnaB六聚体参与DNA的复制zDnaB是dnaB基因的编码产物51在DNA复制过程中,复制叉前方的亲代DNA会打结或缠绕,即
11、形成正超螺旋结构,需要拓扑异构酶进行松解拓扑连环数是环状双链DNA分子两股链的互绕数。其他性质均相同、仅连环数不同的DNA分子称为拓扑异构体52z拓扑异构酶可以改变拓扑连环数大肠杆菌拓扑酶有I型和型两类:型拓扑异构酶剪接单股DNA改变其连环数,从而改变其拓扑结构,主要参与RNA的转录合成,ATP()型拓扑异构酶剪接双股DNA改变其连环数,从而改变其拓扑结构,参与DNA的复制合成,ATP()55OCH2NOPOOOHCH2TopoDNA 57z大肠杆菌的DNA双链分开后,两股单链即被4亚基SSB包裹zSSB与DNA的结合具有明显的协同效应,当第一个SSB结合后,其后SSB的结合能力可提高103倍
12、zSSB不沿DNA单链移动,而是通过不断的结合和解离改变结合位点58z 关于拓扑酶的正确叙述是A. 参与识别复制起点B. 复制时参与DNA解链C. 松解DNA解链时形成的超螺旋D. 稳定已解开的DNA单链E. 只在复制起始时起作用59z 能切断和连接DNA链的酶是A. DNA聚合酶B. 光解酶C. 解旋酶D. 连接酶E. 拓扑酶60zDNA复制需要RNA引物,RNA引物由引物酶催化合成大肠杆菌的引物酶是DnaG引物酶DnaG单独存在时相当不活泼。当解旋酶DnaB结合其他复制因子辨认复制起点并开始解链时,引物酶与解旋酶结合,构成引发体primosome,在模板的一定部位合成RNA引物,合成方向是
13、61z 关于RNA引物的错误叙述是A. 为DNA复制提供3-OHB. 以DNA为模板合成C. 以NTP为原料合成D. 由RNA指导的DNA聚合酶催化合成E. 在复制结束前被切除62DNA连接酶不能连接游离的单链DNA,只能连接双链DNA上的切口z连接反应耗能63z 关于DNA连接酶A. 不参与DNA复制B. 催化合成冈崎片段C. 连接双链DNA上的单链切口D. 连接游离的单链DNAE. 切除引物,填补缺口64z在大肠杆菌DNA的复制过程中,各种各样与复制有关的酶和蛋白质因子结合在复制叉上,构成复制体replisome 。复制体的组成和结构在复制的不同阶段发生变化复制起点参与复制起始的酶和蛋白质
14、起始过程66z 英国一家公司根据对英国女性的问卷调查结果,电脑合成了一个名为“安吉拉L布鲁克”的虚拟形象,称其为英国女性心目中“历史上最有吸引力的女人”z 英国每日电讯报17日报道,在一项针对英国女性的调查中,玛丽莲梦露被评为最有吸引力的过世女子,安吉丽娜朱丽被评为最有吸引力的在世女子z 基于这一调查,著名织物柔顺剂生产商兰诺公司用凯莉布鲁克的头发和身材、珍妮弗洛佩兹的鼻子、安吉丽娜朱丽的嘴唇以及玛丽莲梦露在电影七年之痒中所穿的性感白裙电脑合成出“安吉拉L布鲁克”2008年04月19日 新京报67蛋白功能DnaA蛋白识解复制起点序列DnaB蛋白解旋酶DNA解旋DnaC蛋白助DnaB结合于复制起
15、点类组蛋白HUDNA弯曲,促进起始DnaG蛋白引物酶合成RNA引物单链DNA结合蛋白SSB保护单链DNARNA聚合酶提高DnaA活性拓扑异构酶II松弛DNA超螺旋Dam甲基化酶将oriC的GATC甲基化68结合:DnaA蛋白与ATP形成复合物, 大 约 2 0 个DnaAATP复合物结合于9bp重复序列上,由DNA缠绕形成复合物69 解 链 : 类 组 蛋 白HU与DNA结合,使13bp重复序列解链,成为开放复合物70 成 叉 : 解 旋 酶 在DnaC蛋白的协助下与开放区域结合,由ATP提供能量,沿DNA链53方向移动,进一步解链,形成复制叉结构71z延长阶段合成前导链和后随链。反应都由DN
16、A聚合酶催化,但有显著差别,参与合成的蛋白质也不完全相同复制体成分前导链的合成后随链的合成前导链和后随链的协同合成DNA复制过程中的双重校对72蛋白质功能单链DNA结合蛋白结合ssDNADnaB蛋白解旋酶DNA解链,形成引发体DnaG蛋白引物酶装配引发体,合成引物DNA聚合酶合成DNADNA聚合酶切除引物,填补缺口DNA连接酶连接DNA拓扑异构酶改变超螺旋75当冈崎片段的合成遇到前方冈崎片段的引物时,DNA聚合酶替换DNA聚合酶,通过切口平移切除RNA引物,合成DNA填补79终止区:包括两个复制叉的交汇点和位于交汇点两侧的终止位点,含7个终止序列z终止需要Tus蛋白特异性地识别并结合终止序列的
17、共有序列GTGTGGTGT。每个复制周期只有一个Tus-Ter复合物起作用环连体:复制结束时,两闭环染色体互相套成环连体,由拓扑异构酶解离实际情况可能更复杂84z 催化合成冈崎片段的是A. DNA聚合酶B. RNA聚合酶C. 连接酶D. 引物酶E. 转肽酶85z 在DNA合成时不消耗的高能化合物是A. cGMPB. dGTPC. GDPD. GMPE. GTP86z真核生物DNA复制的特点1.DNA聚合酶2.参与复制的其他因子3.复制起始4.复制终止87 复制过程更复杂,涉及核小体的解离与重塑 多分子复制 端粒合成机制特殊 复制速度慢,约为50nt/秒,仅为E. coli的1/20 真核生物D
18、NA为多复制子结构,相邻复制起点之间的距离较短89z真核生物DNA聚合酶有、等,与E. coli DNA聚合酶性质基本相同、是复制染色体DNA的主要酶z、参与染色体DNA的损伤修复z复制线粒体DNAz相当于E. coli DNA聚合酶,有个功能:在复制时切除引物参与DNA修复 90 复制起点识别复合物origin recognition complex,ORC:是一种多亚基蛋白,在真核生物DNA复制的起始阶段起作用。它可以与真核生物染色体DNA复制起点ARS的几个保守序列结合,而且受与细胞周期调控有关的一组蛋白调控91 CDC6与CDT1相当于E. coli DnaC,与ORC结合,促进解旋酶
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