yong 201110 dna生物合成(最后动画)07级用课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《yong 201110 dna生物合成(最后动画)07级用课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- yong 201110 dna生物合成最后动画07级用课件 dna 生物 合成 最后 动画 07 课件
- 资源描述:
-
1、 第十四章DNA的生物合成的生物合成The Replication of DNA 新陈代谢和遗传变异新陈代谢和遗传变异是生命的两个基本特是生命的两个基本特征。征。DNA是生物遗传信息的携带者,并且可以是生物遗传信息的携带者,并且可以进行自我复制(进行自我复制(self-replication),也正因),也正因为如此,才保证了在细胞分裂时,亲代细胞的为如此,才保证了在细胞分裂时,亲代细胞的遗传信息正确无误地传递到两个子代细胞中。遗传信息正确无误地传递到两个子代细胞中。这种以亲代这种以亲代DNA分子为模板合成两个完全分子为模板合成两个完全相同的子代相同的子代DNA分子的过程称为复制分子的过程称为
2、复制(replication)。)。遗传的中心法则遗传的中心法则nDNA通过复制将遗传信息加倍,再分裂通过复制将遗传信息加倍,再分裂是均分给两个子代细胞,在子代中通过是均分给两个子代细胞,在子代中通过转录和翻译,将遗传信息传递给蛋白质转录和翻译,将遗传信息传递给蛋白质分子,从而决定生物的表现型,是子代分子,从而决定生物的表现型,是子代具有和亲代相同或相近的性状。具有和亲代相同或相近的性状。DNA的的复制、转录和翻译过程就构成了复制、转录和翻译过程就构成了遗传学遗传学的中心法则的中心法则。n在在RNA病毒中,其遗传信息贮存在病毒中,其遗传信息贮存在RNA分子中,遗传信息的流向是分子中,遗传信息的
3、流向是RNA通过复通过复制,将遗传信息由亲代传递给子代,通制,将遗传信息由亲代传递给子代,通过反转录将遗传信息传递给过反转录将遗传信息传递给DNA,再由,再由DNA通过转录和翻译传递给蛋白质。通过转录和翻译传递给蛋白质。DNA dependent DNA polymeraseDDDPDNA dependent RNA polymeraseDDRPRNA dependent RNA polymeraseRDRPRNA dependent DNA polymeraseRDDP 复复制制(D DD DD DP P)转转录录(D DD DR RP P)翻翻译译 D DN NA A R RN NA A
4、蛋蛋白白质质 反反转转录录(R RD DD DP P)R RN NA A 复复制制(R RD DR RP P)中心法则中心法则 DNA的双螺旋结构是复制的结构基础,的双螺旋结构是复制的结构基础,碱基互补配对原则是遗传信息传递真实性的碱基互补配对原则是遗传信息传递真实性的保证。保证。第一节第一节 DNA复制的特点复制的特点 一、半保留复制一、半保留复制 DNA在复制时,以亲代在复制时,以亲代DNA的每一的每一股作模板,合成完全相同的两个双链子股作模板,合成完全相同的两个双链子代代DNA,每个子代,每个子代DNA中都含有一股亲中都含有一股亲代代DNA链,这种现象称为链,这种现象称为DNA的半保留的
5、半保留复制复制(semi-conservative replication)。12半保留复制nDNA以半保留方式进行复制,是在以半保留方式进行复制,是在1958年由年由M.Meselson 和和 F.Stahl 所完成的实验所证明。所完成的实验所证明。该实验首先将大肠杆菌在含该实验首先将大肠杆菌在含15N(NH4CI 重氮)重氮)的培养基中培养约十五代,的培养基中培养约十五代,使其使其DNA中的中的碱基碱基氮氮均转变为均转变为15N。n将大肠杆菌移至将大肠杆菌移至只含只含14N(NH4CI 轻氮)的培轻氮)的培养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取养基中同步培养一代、二代、三代。分别提取DN
6、A,作密度梯度离心,作密度梯度离心,可得到下列结果:可得到下列结果:半保留复制的证明 266页 19561956年年 KornbergKornberg在大肠杆菌的无细胞提取液中实现了在大肠杆菌的无细胞提取液中实现了DNADNA的合成,证明的合成,证明DNADNA的复制是一个非常复杂的过程,包含着许的复制是一个非常复杂的过程,包含着许多种酶的参与。多种酶的参与。获得了获得了19591959年的诺贝尔奖年的诺贝尔奖)19581958年年 MeselsonMeselson和和StahlStahl用用1515N N同同位素标记及密度梯度超速离心证明位素标记及密度梯度超速离心证明DNADNA复制是一种半
7、保留复制。复制是一种半保留复制。出现上述三条带结果与半保留复制模式假设出现上述三条带结果与半保留复制模式假设是完全符合的。是完全符合的。HHHHL L15NH4CI中培养的DNA14NH4CI中培养的第一代DNA14NH4CI中培养的第二代DNA亲代第一代第二代n DNA在复制时,需在特定的位点起始,这是一些在复制时,需在特定的位点起始,这是一些 具有特定核苷酸排列顺序(特定的位点)的片段,具有特定核苷酸排列顺序(特定的位点)的片段,即即 复制起始点(复制原点复制起始点(复制原点 ori)。n 在在DNA复制时,两条亲代链在复制起点处部分分复制时,两条亲代链在复制起点处部分分开,此时形成一种开
8、,此时形成一种动态的动态的Y字型字型结构,称之结构,称之复制叉,复制叉,即复制正在发生的部位,同时进行着解链和合成。n 在原核生物中,复制起始点通常为在原核生物中,复制起始点通常为一个一个,而在真而在真核生物中则为核生物中则为多个多个,如果蝇,如果蝇6000个个复制原点复制原点。二、复制过程中的一些基本要点二、复制过程中的一些基本要点(一)复制起始点(一)复制起始点(二)(二)复制终止点复制终止点n在复制子的末端,由一段特殊的序列,称为复制的终止位点(ter),完成复制的终止。n由一个复制起始点进行到终点结束,完成整个染色体DNA分子的复制,即复制单位。n对于双向复制的DNA来说,复制子是指从
9、一个复制起始点开始向两端逐渐扩大。一个复制子就是一个复制子就是DNADNA上的上的一个独立复一个独立复制制DNADNA单位(单位(DNADNA复制的功能单位)复制的功能单位)。一个复制子只含有一个一个复制子只含有一个专一的复制起专一的复制起点和复制结束的终点点和复制结束的终点。一个完整的复制子在一个完整的复制子在一个细胞周期只一个细胞周期只复制复制一次一次(真核真核)(曼夫332)。原核生物可以连续起始复制。真核生物往往采用更多的复制原点。(三三)复制子复制子 DNA复制单位亦称为复制单位亦称为在环形在环形DNA中,整个结构象字母中,整个结构象字母 在电镜下观察犹如一只眼睛,在电镜下观察犹如一
10、只眼睛,称为复制眼。对于环状称为复制眼。对于环状DNA,复制眼使其成为复制眼使其成为结构。结构。n 染色体染色体DNA复复制方式(真核生制方式(真核生物)物)n 多复制子复制多复制子复制,即,即DNA上先形成多个上先形成多个复制眼,双向复制。复制眼,双向复制。“眼眼”扩大互相相扩大互相相连,形成连,形成“大眼睛大眼睛”最后完成整个最后完成整个DNA的复制,形成两个的复制,形成两个DNA分子分子 原核生物原核生物染色体和质粒都是染色体和质粒都是独立独立(只有(只有单一个)复制子;单一个)复制子;真核细胞真核细胞染色体中有染色体中有多个多个复制子组成。复制子组成。在环型E.coli的染色体双向复制
11、,复制的终止位点是在两个复制叉的会合处,即在复制起点对面的终止点(曼夫335页)。(四)需要引物(四)需要引物 n参与参与DNA复制的复制的DNA聚合酶,必须以一聚合酶,必须以一段具有段具有3端自由羟基(端自由羟基(3-OH)的)的RNA作为引作为引物物(primer),才能开始聚合子代才能开始聚合子代DNA链。链。nRNA引物的大小,在原核生物中通常为引物的大小,在原核生物中通常为510个核苷酸个核苷酸,RNA引物的碱基顺序,引物的碱基顺序,与其模板与其模板DNA的碱基顺序相配对。的碱基顺序相配对。DNARNA引物AUTOH5 5每一DNA片段都有自己的RNA的引物 复制正在发生的位点(复制
12、叉)35 3A(五)复制的方向性(五)复制的方向性 (1)单向复制,也可以是双向复制 复制有固定的起始点,从起始点开始,可以是单向复制也可以是双向复制n 单向复制单向复制:即只形成一个复制叉(:即只形成一个复制叉(replication fork)n 双向复制双向复制:即形成:即形成两个复制叉两个复制叉。如。如E.coliDNA等。等。都是都是5 33 方向合成方向合成原核生物原核生物 (2)复制的5 3方向 从原点开始,新链合成的方向:5 3方向,造成DNA复制中一股链是不连续的 半不连续复制半不连续复制 (六)半不连续复制(六)半不连续复制 复制过程中,催化复制过程中,催化DNA DNA
13、合成的合成的DNADNA聚合酶聚合酶只能催化核苷酸从只能催化核苷酸从5 5 33 方向合成。方向合成。以以3 3 5 5 链链为模板时,新生的为模板时,新生的DNADNA以以5 5 33 方向连续合成;方向连续合成;以以5 5 33 为模板只能合成若干为模板只能合成若干反向互补的反向互补的冈崎片段冈崎片段(?)(?),这些片段再相连成完整的,这些片段再相连成完整的新链,故称新链,故称半不连续复制半不连续复制。冈崎片段n 日本科学家Okazaki(冈崎)用实验证明在复制过程中产生了这种小片段,所以这些片段被命名为冈崎片断。n 顺着解链方向合成的子链,复制是连续进行的,这股链称为前导链这股链称为前
14、导链(leading(leading strand)strand)。n 另一股新链的复制方向与解链方向相反,复制是不连续进行的,这条不连续合成的链称为随从链(lagging strand)(lagging strand)。冈崎片段在原核生物中约为1000 个核苷酸,而在真核生物中约为100个核苷酸。前导链和后随链后随链后随链前导链前导链冈崎片段冈崎片段复制叉前进的方向复制叉前进的方向 方向?方向?第二节第二节 参与参与DNA复制的复制的 主要酶类与蛋白因子主要酶类与蛋白因子 一、原核生物一、原核生物 复习两点复习两点 1.底物(原料)底物(原料)DNA复制是以四种脱氧核糖核苷酸为底物,即复制是
15、以四种脱氧核糖核苷酸为底物,即dATP,dGTP,dCTP,dTTP。(dNMP)n+dNTP (dNMP)n+1+PPi 聚合反应机理聚合反应机理5 3 OPGOPA模板链CTA35引 物3355OHOPGOPAOOHTP模板链CTA35引 物333555POOHTPP35PPi 2.模板模板(template)nDNA复制是模板依赖性的,必须要以亲复制是模板依赖性的,必须要以亲代代DNA链作为模板。链作为模板。n亲代亲代DNA的两股链解开后,可分别作为的两股链解开后,可分别作为模板进行复制。模板进行复制。(一)引发酶(一)引发酶(primase)(引物合)(引物合成酶)成酶)分子量约为分子
16、量约为60kDa的单肽链,每个细胞约有的单肽链,每个细胞约有50-100个分子,该酶单独存在时活性低,只有与个分子,该酶单独存在时活性低,只有与其他蛋白质相互作用结合成一个复合体时才有活其他蛋白质相互作用结合成一个复合体时才有活性,性,这种复合体称为引发体(这种复合体称为引发体(primosome)。)。合成的引物是长约合成的引物是长约5-10个核苷酸的个核苷酸的RNA。一。一旦旦RNA引物合成,就可以由引物合成,就可以由DNA聚合酶聚合酶在它的在它的3-OH上继续催化上继续催化DNA新链的合成。新链的合成。(引发体(引发体(primosome)由引发前体与引物酶(由引发前体与引物酶(prim
17、ase)组装而成。)组装而成。引发前体引发前体是由若干蛋白因子聚合而成的复合体。)是由若干蛋白因子聚合而成的复合体。)引物酶本质上是一种依赖引物酶本质上是一种依赖DNA的的RNA聚合酶(聚合酶(DDRP),),该酶以该酶以DNA为模板,为模板,聚合一段聚合一段RNA短链引物短链引物(primer),以提供,以提供自由的自由的3-OH,使子代,使子代DNA链能够开始聚链能够开始聚合。合。引物酶(引物酶(primase)功能:以功能:以DNA为模板,催化合成一为模板,催化合成一小段与小段与DNA互补的互补的RNA,即引物。引物:,即引物。引物:510个核苷酸个核苷酸(二)(二)DNA聚合酶聚合酶(
18、DDDP)n在大肠杆菌中,目前发现的在大肠杆菌中,目前发现的DNA聚合酶聚合酶(DNA polymerase)有三种有三种:DNA聚合酶聚合酶(pol)DNA聚合酶聚合酶(pol)DNA聚合酶聚合酶(pol)这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。这三种酶都属于具有多种酶活性的多功能酶。n参与参与DNA复制的主要复制的主要是是poll 和和pol。DNA聚合酶是以聚合酶是以DNA为模板,催为模板,催化底物(化底物(dNTP)合成)合成DNA的酶类,普的酶类,普遍存在于生物体内。遍存在于生物体内。它们的作用方式基本相同它们的作用方式基本相同:都需要都需要dNTP、Mg2+、模板、模板DNA和引物
19、。和引物。在在DNA模板指导下,催化底物加模板指导下,催化底物加到引物的到引物的3-OH上,形成上,形成3,5磷酸二磷酸二酯键,由酯键,由53方向延长方向延长DNA链。引链。引物是物是DNA合成所必需的。合成所必需的。DNA聚合酶聚合酶 Arthur Kornberg于于1957年分离出年分离出来,因此来,因此获得获得1959年的若贝尔奖。年的若贝尔奖。分离工作十分艰巨,用了分离工作十分艰巨,用了100kg细菌细菌分离到分离到500mg的纯酶(的纯酶(polymerase),),或称或称Kornberg酶。酶。它是一个多功能酶。它是一个多功能酶。原核生物中的三种原核生物中的三种DNA聚合酶聚合
20、酶 n p po ol l p po ol l p po ol l 5 5 3 3 聚聚合合酶酶活活性性 +5 5 3 3 外外切切酶酶活活性性 +-3 3 5 5 外外切切酶酶活活性性 +生生理理功功能能 去去除除引引物物 未未知知 D DN NA A复复制制 修修复复损损伤伤 校校正正错错误误 校校正正错错误误 填填补补缺缺口口 又称又称校对校对作用作用 pol npol 由十种亚基组成由十种亚基组成,其中其中亚基具有亚基具有53聚合聚合DNA的酶活性,的酶活性,因而具有复制因而具有复制DNA的的功 能,每 分 钟 速 度功 能,每 分 钟 速 度6000个碱基。个碱基。n亚基亚基具有具有
21、35外切外切酶 的 活 性,因 而 与酶 的 活 性,因 而 与DNA复制的校正功能复制的校正功能有关。有关。教材261页,曼夫331页文字 DNA聚合酶的校对作用聚合酶的校对作用曼夫曼夫330页文字页文字 DNA DNA连接酶连接酶(DNA ligase(DNA ligase)可催化两段可催化两段DNADNA片段之间磷酸二酯键的形成,而使两段片段之间磷酸二酯键的形成,而使两段DNADNA连连接起来。接起来。DNADNA连接酶催化的条件是:连接酶催化的条件是:需一段需一段DNADNA片段具有片段具有3-OH3-OH,而另一,而另一段段DNADNA片段具有片段具有5-Pi5-Pi基;基;未封闭的
22、缺口位于双链未封闭的缺口位于双链DNADNA中,即其中,即其中有一条链是完整的;中有一条链是完整的;需要消耗能量,在原核生物中由需要消耗能量,在原核生物中由NADNAD+供能,在真核生物中由供能,在真核生物中由ATPATP供能。供能。(三)(三)DNA连接酶连接酶 DNA连接酶连接酶(ligase)功能:将复制过程中形成的功能:将复制过程中形成的DNA片段用片段用3 5磷酸磷酸 二二酯键连接起来酯键连接起来。ATGCATGCPPOHPATGCATGCPPPATP 或NADPPi 或NMNAMPAMP酶ATGCATGPPOHCPP核糖腺嘌呤酶酶(部分细菌)单链单链DNA结合蛋白(结合蛋白(sin
23、gle strand binding protein,SSB)又称螺旋降稳蛋白(又称螺旋降稳蛋白(HDP)。能)。能够与单链够与单链DNA结合的蛋白质因子,结合的蛋白质因子,其作用为:其作用为:使解开双螺旋后的使解开双螺旋后的DNA单链能够稳定存在,单链能够稳定存在,即稳定单链即稳定单链DNA,便于以其为模板复制子代,便于以其为模板复制子代DNA;防止防止DNA链重新结合。链重新结合。保护单链保护单链DNA,避免核酸酶的降解。,避免核酸酶的降解。(四)(四)单链单链DNA结合蛋白结合蛋白 (五)(五)DNA解螺旋酶解螺旋酶(helicase)(解链酶)(解链酶)功能:功能:DNA的双螺旋解链的
24、双螺旋解链(解(解DNA双链),解开一双链),解开一对碱基,需对碱基,需2分子分子ATP,作用点:作用点:DNA上局部单链上局部单链处,向双链方向解链。处,向双链方向解链。5353rep 要将要将DNA双链解开,主要依赖于双链解开,主要依赖于DNA解旋酶(也称为解链酶)。解旋酶(也称为解链酶)。蛋白因子:蛋白因子:还需要参与起始反应的多种蛋白因子,还需要参与起始反应的多种蛋白因子,如如DnaA。DnaA能够能够识别大肠杆菌复制原识别大肠杆菌复制原点点OriC富含富含A/T的的3个个13个个bp的重复序列的重复序列区区,使双链,使双链DNA连续变性,启动解链过程。连续变性,启动解链过程。附附:原
25、核生物复制起始点的结构原核生物复制起始点的结构nE.coliE.coli的复制起点的复制起点OriOri大约长大约长245bp245bp,它是决定和,它是决定和控制控制E.coliE.coli染色体复制的唯一片段。染色体复制的唯一片段。(介绍)介绍)n包括两个关键序列(包括两个关键序列(二个必需区域二个必需区域:13bp13bp的序列的序列和和9bp9bp序列序列 9bp9bp重复序列重复序列,重复出现重复出现4 4次,能与起始蛋次,能与起始蛋白白dnaAdnaA特异结合特异结合,当当dnaAdnaA蛋白(约蛋白(约2020种)结合于种)结合于oriori的的4 4个部位上时个部位上时复制开始
展开阅读全文