第一节-原核生物与真核生物DNA的复制课件.ppt
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- 第一节 生物 DNA 复制 课件
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1、第一节 原核生物与真核生物DNA的复制DNARNA蛋白质复制转录翻译逆转录RNA复制内容提要:DNA的半保留复制与DNA复制有关的物质 DNA的复制过程(大肠杆菌为例)DNA复制的其它方式真核生物中DNA的复制特点1、定义:由亲代DNA生成子代DNA时,每个新形成的子代DNA中,一条链来自亲代DNA,而另一条链则是新合成的,这种复制方式称半保留复制。(一)DNA的半保留复制(semi-conservative replication)(二)与DNA复制有关的物质1、原料:四种脱氧核苷三磷酸(dATP、dGTP、dCTP、dTTP)2、模板:以DNA的两条链为模板链,合成子代DNA3、引物:DN
2、A的合成需要一段RNA链作为引物4、引物合成酶(引发酶):此酶以DNA为模板合成一段RNA,这段RNA作为合成DNA的引物(Primer)。实质是以DNA为模板的RNA聚合酶。5、DNA聚合酶:以DNA为模板的DNA合成酶以四种脱氧核苷酸三磷酸为底物反应需要有模板的指导反应需要有3-OH存在DNA链的合成方向为5 3 性质 聚合酶聚合酶 聚合酶3 5 外切活性+5 3 外切活性+-5 3 聚合活性+中+很低+很高新生链合成-+主要是对主要是对DNADNA损伤的修复;以损伤的修复;以及及在在DNADNA复制时切除复制时切除RNARNA引物引物并填补其留下的空隙。并填补其留下的空隙。修复紫外光修复
3、紫外光引起的引起的DNADNA损损伤伤DNA DNA 复制的主要复制的主要聚合酶,还具有聚合酶,还具有3-3-5 5 外切酶的校对功能,外切酶的校对功能,提高提高DNADNA复制的保真性复制的保真性原核生物中的DNA聚合酶(大肠杆菌)定位 细胞核 细胞核 线粒体 细胞核 细胞核3-5外切 -+酶活性功能引物引物 合成合成修复修复作用作用线粒体线粒体DNADNA的复制的复制核核DNADNA的复制的复制?真核生物中的DNA聚合酶 6、DNA连接酶(1967年发现):若双链DNA中一条链有切口,一端是3-OH,另一端是5-磷酸基,连接酶可催化这两端形成磷酸二酯键,而使切口连接。但是它不能将两条游离的
4、DNA单链连接起来 DNADNA连接酶连接酶在在DNADNA复制、损伤修复、重组等过程中起重要作复制、损伤修复、重组等过程中起重要作用用3535OHOHP P7、DNA 拓扑异构酶(DNA Topisomerase):拓扑异构酶:使DNA一条链发生断裂和再连接,作用是松解负超螺旋。主要集中在活性转录区,同转录有关。例:大肠杆菌中的蛋白 拓扑异构酶:该酶能暂时性地切断和重新连接双链DNA,作用是将负超螺旋引入DNA分子。同复制有关。例:大肠杆菌中的DNA旋转酶7、DNA 解螺旋酶/解链酶(DNA helicase)通过水解ATP获得能量来解开双链DNA。E.coli中的rep蛋白就是解螺旋酶,还
5、有解螺旋酶I、II、III。reprep蛋白沿蛋白沿3 3 55移动,而解螺旋酶移动,而解螺旋酶I I、IIII、IIIIII沿沿5 5 33移动。移动。9、单链结合蛋白单链结合蛋白(SSBP-single-strand binding protein):稳定已被解开的稳定已被解开的DNA单链,阻止复性和保护单链不被核酸酶单链,阻止复性和保护单链不被核酸酶降解。降解。(三)DNA的复制过程(大肠杆菌为例)双链的解开双链的解开 RNARNA引物的合成引物的合成 DNADNA链的延伸链的延伸 切除切除RNARNA引物,填补缺口,连接相邻的引物,填补缺口,连接相邻的DNADNA片段片段1 1、双链的
6、解开双链的解开 DNA的复制有特定的起始位点,叫做复制原点。ori(或o)、富含A、T的区段。基本概念:从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫从复制原点到终点,组成一个复制单位,叫复制子复制子复制时,解链酶等先将DNA的一段双链解开,形成复制点,这个复制点的形状象一个叉子,故称为复制叉复制叉复制叉复制叉复制叉复制方向和速度:单单起点、起点、双双向等速向等速多多起点、起点、双双向等速向等速双链解开、复制起始大约20个DnaA蛋白在ATP的作用下与oriC处的4个9bp保守序列相结合2 2、RNARNA引物的合成引物的合成DnaB蛋白活化引物合成酶,引发RNA引物的合成。引物长度约为几个至10个核
7、苷酸,DNA的半不连续复制(semi-discontinuous replication)DNA复制时其中一条子链的合成是连续的,而另一条子链的合成是不连续的,故称半不连续复制。在DNA复制时,合成方向与复制叉移动的方向一致并连续合成的链为前导链;合成方向与复制叉移动的方向相反,形成许多不连续的片段,最后再连成一条完整的DNA链为滞后链。3 3、DNADNA链的延伸链的延伸 在DNA复制过程中,前导链能连续合成,而滞后链只能是断续的合成53 的多个短片段,这些不连续的小片段称为冈崎片段。4 4、切除、切除RNARNA引物,填补缺口,连接相邻的引物,填补缺口,连接相邻的DNADNA片段片段 (复
8、制终止)(复制终止)在DNA聚合酶催化下切除RNA引物;留下的空隙由DNA聚合酶催化合成一段DNA填补上;在DNA连接酶作用下,连接相邻的DNA链双链环状、型复制、双向等速(五)真核生物中DNA的复制特点1、真核生物每条染色体上有多个复制起点,多复制子2、真核生物染色体在全部复制完之前,各个起始点不再重新开始DNA复制;而在快速生长的原核生物中,复制起点可以连续开始新的复制(多复制叉)。真核生物快速生长时,往往采用更多的复制起点。3、真核生物有多种DNA聚合酶。1 复制概况复制概况 a、多个复制子,双向复制、多个复制子,双向复制 b、复制子相对较小、复制子相对较小(13-900kb),复制速度
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